混凝土碳化深度與處理措施

目錄TOC\o"1-1"\u一、碳化作用機理 2二、影響商品混凝土碳化的因素 2三、商品混凝土碳化的預(yù)防措施 5四、混凝土碳化處理措施

6混凝土碳化的影響因素及其預(yù)防措施商品混凝土碳化是影響商品混凝土耐久性的一個重要因素。本文對商品混凝土碳化的影響因素及其預(yù)防措施進(jìn)行了總結(jié)。從商品混凝土本身的密實度和堿性大小的角度考慮，商品混凝土的碳化受材料、環(huán)境和施工等因素的影響。降低水灰比、優(yōu)化配合比設(shè)計、加強養(yǎng)護(hù)和增加保護(hù)層厚度可以提高商品混凝土的抗碳化能力。一、碳化作用機理空氣中CO2滲透到商品混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鹽和水，使商品混凝土堿度降低的過程稱為商品混凝土碳化，也可稱為中性化，其化學(xué)反應(yīng)為：Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使商品混凝土空隙中充滿了飽和Ca(OH)2溶液，其堿性介質(zhì)對鋼筋有良好的保護(hù)作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱為鈍化膜。碳化本身對商品混凝土沒有破壞作用，其主要危害是由于碳化會降低商品混凝土的堿度。當(dāng)碳化超過商品混凝土的保護(hù)層時，在水與空氣同時存在的條件下，鋼筋開始生銹。鋼筋銹蝕產(chǎn)生的體積膨脹將導(dǎo)致鋼筋長度方向出現(xiàn)縱向裂縫，并使保護(hù)層脫落，進(jìn)而使得構(gòu)件的截面減小、承載能力降低，最終將使結(jié)構(gòu)構(gòu)件破損或者失效。二、影響商品混凝土碳化的因素影響商品混凝土碳化最主要的因素是商品混凝土本身的密實度和堿性大小，即商品混凝土的滲透性及其Ca(OH)2含量。影響商品混凝土碳化的因素主要分為三個方面：材料因素、環(huán)境因素和施工因素。2.1材料因素材料因素包括水灰比、水泥品種與用量、摻合料、外加劑、骨料品種與級配、商品混凝土表面覆蓋層等等，主要通過影響商品混凝土的堿度和密實性來影響商品混凝土的碳化速度。2.1.1水灰比水灰比是決定混凝土性能的重要參數(shù)，對混凝土碳化速度影響極大。眾所周知，水灰比基本上決定了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，水灰比越大，混凝土內(nèi)部的孔隙率就越大?；炷林械臍饪字饕心z孔、氣孔和毛細(xì)孔。膠孔的半徑很小，CO2分子很難自由進(jìn)出；CO2擴散均在內(nèi)部的氣孔和毛細(xì)孔中進(jìn)行。因此水灰比一定程度上決定了CO2在混凝土中的擴散速度，水灰比越大，孔隙率越高，CO2的擴散越容易，混凝土碳化速度越快。另外，水灰比大會使商品混凝土孔隙中的游離水增多，一定程度上也有利于碳化反應(yīng)。研究結(jié)果表明：當(dāng)水灰比大于0.65時，碳化深度會急劇加大。國內(nèi)外進(jìn)行了大量的快速碳化試驗和長期暴露試驗來研究水灰比與混凝土碳化速度的關(guān)系。得到碳化速度與水灰比的關(guān)系，暴露試驗給出了碳化速度系數(shù)與水灰比的表達(dá)式：土的成品質(zhì)量，降低混凝土的抗碳化性能。如果將施工質(zhì)量劃分為優(yōu)、良、一般、差四個等級，則相應(yīng)的碳化速度分別為0.5:0.7:1.0:1.4。2.3.1

養(yǎng)護(hù)對碳化的影響

混凝土養(yǎng)護(hù)狀況對碳化也有比較大的影響。研究表明，水泥完全水化所需要的用水量僅為水泥用量的22%-27%，但是由于拆模過早、拆模以后未采取防混凝土表面或孔隙水流失措施，或灑水養(yǎng)護(hù)不到位，在高溫或強風(fēng)等條件下，使混凝土水分迅速流失。水分的流失，導(dǎo)致水泥水化不充分，水泥石中Ca(OH)2含量偏低，同時使表層混凝土滲透性增大，碳化速度加快。2.4混凝土深度的理論模型在基于混凝土碳化機理的基礎(chǔ)上,考慮混凝土配合比、環(huán)境濕度、溫度、CO2濃度及時間因素，通過回歸分析建立混凝土的碳化模型如下:式中：

L——混凝土碳化深度,mm；

RH——環(huán)境相對濕度,%,適用范圍45%～95%RH；

T

——環(huán)境溫度，℃,適用范圍,10℃～60℃；

w/c——混凝土水灰比,適用范圍0.35～0.74；qc——環(huán)境中CO2濃度,%；t——混凝土碳化時間，h。三、商品混凝土碳化的預(yù)防措施商品混凝土的密實程度是決定碳化速度的關(guān)鍵因素，提高抗碳化能力主要依靠降低水灰比、加強養(yǎng)護(hù)、配合比設(shè)計和增加保護(hù)層厚度。（1）在施工中應(yīng)根據(jù)建筑物所處的地理位置、周圍環(huán)境，選擇合適的水泥品種；對于水位變化區(qū)以及干濕交替作用的部位或較嚴(yán)寒地區(qū)選用抗硫酸鹽普通水泥；沖刷部位宜選高強度水泥。（2）在施工條件允許的情況下，盡可能采用較小的水灰比。水灰比是影響混凝土碳化的關(guān)鍵因素?；炷廖斩趸嫉牧恐饕Q于水泥用量。當(dāng)水灰比大于0.65時，其抗碳化能力急劇下降；當(dāng)水灰比小于0.55時，混凝土抗碳化能力一般可得到保證。（3）選用能夠提高混凝土抗碳化能力的外加劑。如：羥基羧酸鹽復(fù)合性高性能減水劑等（4）采用優(yōu)質(zhì)粉煤灰和超摻系數(shù)。在混凝土中摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰，可提高混凝土抗碳化能力；采用超量取代水泥方式時，只要選擇配合比適中，混凝土抗碳化能力一般可得到保證。在混凝土中采用適量硅粉、粉煤灰共摻技術(shù)，可以大大增強混凝土密實性，提高混凝土抗碳化能力。（5）增加保護(hù)層厚度，可以改善構(gòu)件的受力鋼筋粘結(jié)錨固性能、耐久性和防火性能越好。但是，過大的保護(hù)層厚度會使構(gòu)件受力后產(chǎn)生的裂縫寬度過大，就會影響其使用性能。保護(hù)層厚度的設(shè)計應(yīng)符合《商品混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》。（6）施工選擇模板應(yīng)盡可能選擇鋼材、膠合板、塑料等材料制成的模板。若選擇木模板應(yīng)控制板縫寬度及表面光滑度。模板固定時要牢固,拆模應(yīng)在混凝土達(dá)到一定強度后方可進(jìn)行。

（7）施工中混凝土應(yīng)用機械震搗,以保護(hù)混凝土密實性;混凝土澆注完畢后

,應(yīng)用薄膜等加以覆蓋

,并根據(jù)情況及時澆水養(yǎng)護(hù)混凝土。（8）采用涂料防護(hù)法。如有必要的可以在混凝土表面涂刷環(huán)氧涂料、丙稀酸涂料、丙乳水泥涂料等，可以阻止環(huán)境中二氧化碳?xì)怏w向混凝土內(nèi)部孔隙擴散，從而提高混凝土抗碳化能力。四、混凝土碳化處理措施

混凝土的碳化對混凝土的耐久性將產(chǎn)生很大的危害，因此必須及時的采取相應(yīng)的防碳化措施。

（1）對碳化深度過大,鋼筋銹蝕明顯,危及結(jié)構(gòu)安全的構(gòu)件應(yīng)拆除重建。

（2）對碳化深度較小并小于鋼