水工混凝土碳化是什么原因？怎么處理？

 混凝土的碳化是指混凝土中原呈堿性的氫氧化鈣，在大氣中受到二氧化碳和水分的作用，逐漸變成呈中性的碳酸鈣的過程，混凝土碳化對混凝土結構破壞影響很大。

混凝土碳化影響因素

    水工建筑物混凝土碳化的影響因素較多，有內在因素，也有外界因素。

    1影響混凝土碳化的內在因素

    1.1水泥品種
    不同的水泥，其礦物組成、混合材量、外加劑、生料化學成分不同，直接影響著水泥的活性和混凝土的堿度，對碳化速度有重要影響。一般而言，水泥中熟料越多，則混凝土的碳化速度越慢。外加劑（減水劑、引氣劑）一般均能提高抗滲性，減弱碳化速度，但含氯鹽的防凍、早強劑則會嚴重加速鋼筋銹蝕，應嚴格控制其用量。
    1.2集料品種和級配
    集料品種和級配不同，其內部孔隙結構差別很大，直接影響著混凝土的密實性。材質致密堅實，級配較好的集料的混凝土，其碳化的速度較慢。
    1.3磨細礦物摻料的品種和數量
    如具有活性水硬性材料的摻料，其不能自行硬化，但能與水泥水化析出的氫氧化鈣或者與加入的石灰相互作用而形成較強較穩定的膠結物質，使混凝土堿度降低。在水灰比不變采用等量取代的條件下，摻料量取代水泥量越多，混凝土的碳化速度就越快。
    1.4水泥用量
    增加水泥用量，一方面可以改變混凝土的和易性，提高混凝土的密實性；另一方面還可以增加混凝土的堿性儲備，使其抗碳化性能增強，碳化速度隨水泥用量的增大而減少。
    1.5水灰比
    在水泥用量一定的條件下，增大水灰比，混凝土的孔隙率增加，密實度降低，滲透性增大，空氣中的水分及有害化學物質較多的浸入混凝土體內，加快混凝土碳化。
    1.6施工質量
    施工質量差表現為振搗不密實，造成混凝土強度低，蜂窩、麻面、空洞多，為大氣中的二氧化碳和水分的滲入創造了條件，加速了混凝土的碳化。
    1.7養護質量
    混凝土成型后，必須在適宜的環境中進行養護。養護好的混凝土，具有膠凝好、強度高、內實外光和抗侵蝕能力強，能阻止大氣中的水分和二氧化碳侵入其內，延緩碳化速度。

   2影響混凝土碳化的外界因素

    2.1酸性介質
    酸性氣體（如CO2）滲入混凝土孔隙溶解在混凝土的液相中形成酸，與水泥石中的氫氧化鈣、硅酸鹽、鋁酸鹽及其他化合物發生中和反應，導致水泥石逐漸變質，混凝土的堿度降低，這是引起混凝土碳化的直接原因。試驗研究已證明，混凝土的碳化速度與二氧化碳濃度的平方根成正比，即混凝土碳化速度系數隨二氧化碳濃度的增加而加快。
    混凝土中鋼筋銹蝕的另一個重要和普通的原因是氯離子（CL-）作用。氯離子在混凝土液相中形成鹽酸，與氫氧化鈣作用生成氯化鈣，氯化鈣具有高吸濕性，在其濃度及濕度較高時，能劇烈地破壞鋼筋的鈍化膜，使鋼筋發生潰燦性銹蝕。
    2.2溫度和光照
    混凝土溫度驟降，其表面收縮產生拉力，一旦超過混凝土的抗拉強度，混凝土表面便開裂，導致形成裂縫或逐漸脫落，為二氧化碳和水分滲入創造了條件，加速混凝土碳化。
    陽面混凝土溫度較背陽面混凝土溫度高，二氧化碳在空氣中的擴散系數較大，為其與氫氧化鈣反應提供了有利條件，陽光的直接照射，加速了其化學反應和碳化速度。
   2.3含水量和相對濕度
    周圍介質的相對濕度直接影響混凝土含水率和碳化速度系數的大小。過高的濕度（如100%），使混凝土孔隙充滿水，二氧化碳不易擴散到水泥石中，過低的濕度（如25%），則孔隙中沒有足夠的水使二氧化碳生成碳酸，碳化作用都不易進行；當周圍介質的相對濕度為50~70%，混凝土碳化速度最快。因此，混凝土碳化速度還取決于混凝土的含水量及周圍介質的相對濕度。實際工程中混凝土結構下部的碳化程度較上部輕，主要是濕度影響的結果。
    2.4凍融和滲漏
    在混凝土浸水飽和或水位變化部位，由于溫度交替變化，使混凝土內部孔隙水交替地凍結膨脹和融解松弛，造成混凝土大面積疏松剝落或產生裂縫，導致混凝土碳化。滲漏水會使混凝土中的氫氧化鈣流失，在混凝土表面結成碳酸鈣結晶，引起混凝土水化產物的分解，其結果是嚴重降低混凝土強度和堿度，惡化鋼筋銹蝕條件。

    混凝土碳化的簡易測試

    采用化學測試法。即先鑿掉混凝土保護層，然后滴入或涂抹酚酞劑，看混凝土是否變色（碳化），若發現有碳化情況，則可迅速地測試出其碳化深度。

    1酚酞劑的配制
    根據實踐試驗結果得出，用99%的酒精加1%的酚酞液，所配制的酚酞劑呈淺色；用96%的酒精加4%的酚酞液，所配制的酚酞劑呈深色。二者均可用來測試混凝土的碳化情況。

    2混凝土碳化判定及其深度檢測
    首先將所需檢測的混凝土表面打鑿到需要的測試深度，然后把表面清理干凈，涂抹或滴入已配制好的酚酞劑。當酚酞劑涂抹或滴入混凝土內1~2分種后，便有反應。若混凝土變紅色，則混凝土未碳化；若混凝土不變色，則混凝土已碳化。因為酚酞劑內含有大量酒精，容易揮發，所以在測試和觀察時速度要快，要盡快量出混凝土內碳化與非碳化的界面尺寸，以便得到準確的碳化深度。

    3混凝土碳化檢測值的取得
    由于水工建筑中混凝土結構物的部位不同，其碳化程度也不盡相同，所以在進行混凝土碳化測試時，一定要多測幾次，以其平均值為混凝土碳化檢測值。

    4測試混凝土碳化鑿開面的處理
    在混凝土碳化測試工作完成后，對檢測混凝土碳化的鑿開面應用環氧樹脂砂漿或環氧混凝土作填補封閉處理。

    混凝土碳化的防止措施

    混凝土碳化有混凝土“癌癥”之說，關鍵是應采取防止措施。

   1設計方面
    根據水工建筑物中不同的結構形式和不同的環境因素，分別對混凝土的保護層采取不同的厚度，應盡量避免一律采用2~3cm.

    2施工方面
    混凝土質量好壞，施工是關鍵。一是要認真選擇建筑材料。水泥選用抗碳化能力強的硅酸鹽水泥；集料選用質地硬實和級配良好的砂和石料；施工中除砂要篩、石要洗外，還要特別注意剔除集料中的有害物質。二是在混凝土中可摻入優質適宜的外加劑，如減水劑、阻水劑等，以改善混凝土的某些性能，提高其強度和密實性、抗滲性、抗凍性。三是要嚴格控制混凝土的水灰比，要求是小水灰比，低塌落度，要把水的用量控制在滿足配料和施工需要的最低范圍內，盡量減少混凝土的自由水。四是振搗和養護，振搗一定要充分并嚴格按照規定標準進行，必要時可作表面處理；養護一定要及時，一旦混凝土達到初凝時，就應立即進行養護，并堅持按不同水泥品種所要求的時間養護，控制好環境的溫度和濕度，以使混凝土在適宜的環境中進行養護。五是鋼筋混凝土保護層厚度，施工時要將鋼筋用事先預制好的高標號砂漿墊塊墊好，使鋼筋的混凝土保護層厚度滿足設計要求。六是施工縫要做到少留或不留，必須要留的，應作好接縫處的工藝處理。

    3使用方面
    對于水工建筑物在使用上不要隨意改變原設計的使用條件。因為水工建筑物使用條件的改變，直接關系到外界氣體、溫度、濕度等因素變化所引起的混凝土內部某些情況的變化，尤其是對于混凝土構件的容易碰撞部位，更應當設置包角和隔層保護。

     4.治理及時
    對于水工建筑中混凝土構件的治理,主要是定期檢查、加強維護。對于輕易產生碳化的混凝土構件,則應派專人定期觀察及測試溫度、濕度,檢查裂縫情況和碳化深度,并作好具體記錄。若發現混凝土表面有開裂、剝落現象時,則應及時利用防護涂料對混凝土表面進行封閉或采取使混凝土表面與大氣隔離措施,絕對不答應其裂縫繼續擴大,必要時可作混凝土補強處理。

　總之，影響水工建筑物中混凝土碳化的因素很多,問題比較復雜,預防對策還有待于進一步分析研究。混凝土的碳化雖然能對混凝土的耐久性產生嚴重的不良影響,但只要科學施工,嚴格管理,采取各種措施,預防混凝土的碳化或減慢碳化速度是完全有可能做到的。

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