阐述混凝土碳化的影响因素及控制措施

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1、阐述混凝土碳化的影响因素及控制措施混凝土的碳化严重影响建筑物的安全运行,许多公路桥、工作桥的底梁、排架柱、桥栏杆柱及扶手等构件均因混凝土碳化内部钢筋锈蚀而使外部混凝土胀裂崩塌破坏,严重影响建筑物的安全运行,给人民群众的生命财产安全和国民经济的发展造成严重的不良影响关键词：混凝土；碳化；影响因素混凝土的碳化是空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用很复杂的一种物理化学过程。在某些条件下，混凝土的碳化会增加其密实性，提高混凝土的抗化学腐蚀能力，但由于碳化会降低混凝土的碱度，使混凝土失去对钢筋的保护作用，给混凝土中钢筋锈

2、蚀带来不利的影响。同时，混凝土碳化还会加剧混凝土的收缩，这些都可能导致混凝土的裂缝和结构的破坏。由此可见，混凝土的碳化对钢筋混凝土结构的耐久性有很大的影响。　　1.混凝土的碳化机理　　混凝土的基本组成材料为水泥、水、砂和石子，其中的水泥与水发生水化反应，生成的水化物自身具有强度，同时将砂和石子粘结起来，成为一个坚硬的整体。混凝土的碳化，是指水泥石中的水化产物与周围环境中的二氧化碳作用，生成碳酸盐或其他的物质的现象。碳化将使混凝土的内部组成及组织发生变化。由于混凝土是一个多孔体，在其内部存在大小不同的毛细管、孔隙、气泡

3、，甚至缺陷等。空气中的二氧化碳首先渗透到混凝土内部充满空气的孔隙和毛细管中，而后溶解于毛细管中的液相，与水泥水化过程中产生的氢氧化钙和硅酸三钙、硅酸二钙等水化产物相互作用，形成碳酸钙。可以看出，混凝土的碳化是在气相、液相、和固相中进行的一个复杂的多相物理化学连续过程。　　2.影响混凝土碳化的因素　　混凝土碳化的影响因素主要可归结为与混凝土自身相关的内部因素和与环境有关的外部因素。　　2.1内部因素　　2.1.1水泥用量增加水泥用量，一方面可以改变混凝土的和易性，提高混凝土的密实性；另一方面还可以增加混凝土的碱性储备，

4、使其抗碳化性能增强，碳化速度随水泥用量的增大而减少。　　2.1.2水泥品种不同的水泥，其矿物组成、混合材量、外加剂、生料化学成分不同，直接影响着水泥的活性和混凝土的碱度，对碳化速度有重要影响。一般而言，水泥中熟料越多，则混凝土的碳化速度越慢。外加剂（减水剂、引气剂）一般均能提高抗渗性，减弱碳化速度，但含氯盐的防冻、早强剂则会严重加速钢筋锈蚀，应严格控制其用量。　　2.1.3水灰比混凝土的水灰比越低，其强度越高，混凝土的密实程度也越高；水灰比越大，单位水泥用量越小，混凝土单位体积内的Ca(OH)2含量也就越少，碳化速度

5、越快。在水泥用量一定的条件下，增大水灰比，混凝土的孔隙率增加，密实度降低，渗透性增大，碳化速度增大。　　2.1.4集料品种和级配集料的品种和级配不同，其内部孔隙结构差别很大，直接影响着混凝土的密实性。试验说明，普通混凝土的抗碳化性能最好，在同等条件下其碳化速度约为轻砂天然轻骨科混凝土的0.56倍。　　2.1.5施工质量及养护对碳化的影响施工质量差表现为振捣不密实，养护不善，造成混凝土密实低，蜂窝麻面多，为大气中的二氧化碳、氧和水分的渗入创造了条件，加速了混凝土的碳化速度。除此之外，混凝土养护状况对碳化也有一定影响。混

6、凝土早期养护不良，水泥水化不充分，使表层混凝土渗透性增大，碳化加快。　　2.2外部因素　　2.2.1光照和温度混凝土温度骤降，其表面收缩产生拉力，一旦超过混凝土的抗拉强度，混凝土表面便开裂，导致形成裂缝或逐渐脱落，为二氧化碳和水分渗入创造了条件，加速混凝土碳化。　　2.2.2相对湿度CO2溶于水后形成H2CO3方能和Ca(OH)2进行化学反应，所以非常干燥时，混凝土碳化无法进行，但由于混凝土的碳化本身既是一个释放水的过程，环境相对湿度过大，生成的水无法释放也会抑制碳化进一步进行。试验结果表明，相对湿度在50%～70%

7、之间时，混凝土碳化速度最快。　　2.2.3酸性介质酸性气体（如CO2）渗入混凝土孔隙溶解在混凝土的液相中形成酸，与水泥石中的氢氧化钙、硅酸盐、铝酸盐及其他化合物发生中和反应，导致水泥石逐渐变质，混凝土的碱度降低，这是引起混凝土碳化的直接原因。试验研究已证明，混凝土的碳化速度与二氧化碳浓度的平方根成正比，即混凝土碳化速度系数随二氧化碳浓度的增加而加快。混凝土中钢筋锈蚀的另一个重要和普通的原因是氯离子（CL-）作用。氯离子在混凝土液相中形成盐酸，与氢氧化钙作用生成氯化钙，氯化钙具有高吸湿性，在其浓度及湿度较高时，能剧烈地

8、破坏钢筋的钝化膜，使钢筋发生溃烂性锈蚀。　　2.2.4冻融和渗漏在混凝土浸水饱和或水位变化部位，由于温度交替变化，使混凝土内部孔隙水交替地冻结膨胀和融解松弛，造成混凝土大面积疏松剥落或产生裂缝，导致混凝土碳化。渗漏水会使混凝土中的氢氧化钙流失，在混凝土表面结成碳酸钙结晶，引起混凝土水化产物的分解，其结果是严重降低混凝土强度和碱度，恶化钢筋锈蚀条