混凝土碳化的预防和控制要点

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 混凝土碳化的预防和控制要点 摘要：从混凝土的碳化概念入手， 研究碳化对钢筋混凝土耐久性的影响， 分析影响混凝土碳化速度的内外部因素， 提出控制和预防混凝土碳化速度的有效 措施。 中国论文网 /2/view-12911489.htm 关键词：混凝土，碳化，钝化膜， 耐久性 1、概述 混凝土的碳化又称为混凝土的中 性化，是混凝土所受到的一种化学腐蚀， 几乎所有的混凝土都处在碳化过程中。 混凝土碳化本身不会直接引起混 凝土耐久性能的下降，经过碳化的混凝 土表面强度、硬度、密度还能有所提高， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 但是由于碳化使混凝土内部发生了化学 反应，降低了混凝土的碱度，致使钢筋 发生锈蚀 。同时，混凝土的碳化会加 剧混凝土的收缩，导致混凝土裂缝和结 构的破坏，从而降低钢筋混凝土的耐久 性。 2、混凝土碳化的机理 混凝土在凝结硬化过程中，内部 形成了很多的大小不同的毛细管、空隙 和气泡等缺陷，同时由于水泥石的干燥 收缩和温度变形可能产生微裂纹，使得 混凝土具有一定的透气性。 空气中的 CO 2 气体首先渗透到混凝土毛细管、 空隙中并溶于其内部水中，与其中水泥 石里面的 Ca(OH)2 等物质生化学反应， 生成 Ca(CO)3。碳化过程中主要的化学 反应为： CO 2 + H2O H2(CO)3 Ca(OH)2 + H2(CO)3 Ca(CO)3+ 2H2O 3CaO 2SiO2 3H2O + 3H2(CO)3 3Ca(CO)3 + 2SiO2 + 6H2O -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 2CaO SiO2 4H2O + 2H2(CO)3 2Ca(CO)3 + SiO2 + 6H2O Ca(OH)2 是混凝土内部碱度的主 要提供者，同时又是混凝土中最不稳定 的成分之一，由于碳化作用使得混凝土 的碱度下降，随着碳化的发展碳化深度 不断增加，当碳化深度达到或超过混凝 土钢筋保护层时，由于碱度的降低破坏 了钢筋表面的钝化膜，就会使混凝土失 去对钢筋的保护作用，使钢筋失去了防 锈功能而发生锈蚀 。锈蚀的钢筋和混 凝土的结合力就会丧失，钢筋对混凝土 的增强效果就会明显降低，同时锈蚀伴 随有钢筋径向体积的膨胀致混凝土产生 裂逢，水和空气更容易进入加剧混凝土 的碳化和钢筋的锈蚀，裂缝进一步扩大， 如此恶性发展直至结构破坏。 3、混凝土碳化速度的影响因素 混凝土的碳化速度取决于 CO 2 的扩散速度以及反应条件，影响混凝土 碳化速度的因素主要归纳为一下几个方 面： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 3.1 水泥品种与用量 水泥品种不同意味着其中所含水 泥熟料的含量不同，水泥熟料含量的高 低直接影响着水泥的活性和混凝土的碱 度储备，对碳化速度有重要影响。在同 一条件下混凝土的碳化速度大小顺序为： 矿渣水泥 普通硅酸盐水泥 硅酸盐水 泥；水泥用量直接影响混凝土吸收 CO2 的量，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， 因此，增加水泥用量可以抑制碳化速度。 3.2 水灰比 混凝土的水灰比和混凝土的强度 有着非常直接的反比例关系。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，单位水泥用量越大，混 凝土的碱性储备就越充足，因此 CO2 向混凝土内扩散的速度就越慢，混凝土 的碳化速度就越小。 3.3 温、湿度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 混凝土碳化与温度有直接关系。 随着温度提高，在空气中的 CO2 扩散 到混凝土中的能力逐渐增大，与混凝土 中 Ca (OH) 2 的反应条件更加有利，碳 化速度就会加快。混凝土的碳化与混凝 土环境的相对湿度有着重要关系。CO2 溶于水后形成 H2CO3 方能和 Ca (OH) 2 进行化学反应，所以在非常干燥的环 境中，空气中的 CO2 无法溶解于混凝 土中，碳化就无法进行；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，生成的水无法释放导致 混凝土内部水蒸气压力增大，CO2 不 能扩散到混凝土中，使得碳化也无法进 行。相对湿度在 50 %70 %之间时， 混凝土碳化速度最快。 3.4 施工质量与养护 施工质量的影响主要表现在振捣 不密实或漏振造成混凝土不密实而形成 空洞、蜂窝麻面、裂缝等，为大气中的 CO2 气体渗入创造了条件，从而加速了 混凝土的碳化速度；钢筋垫块不符合要 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 求造成混凝土钢筋保护层小于设计要求， 甚至发生露筋；混凝土养护不到位造成 水泥水化不充分，使表层混凝土渗透性 增大加快碳化速度。 3.5 使用环境中 CO2 的浓度 环境中的 CO2 气体浓度直接影 响着混凝土的碳化速度。在其他外部条 件保持稳定不变的情况下，环境中的 CO2 气体浓度越高，碳化速度越快。 4、控制和预防措施 4.1 设计方面 保证混凝土有足够的强度，根据 混凝土所处建筑结构的位置和使用的环 境条件不同，对混凝土结构的钢筋保护 层采取不同的厚度，必要时可适当增加 钢筋保护层厚度，避免一律采用 2-3cm 的钢筋保护层厚度。 4.2 施工方面 合理选料。水泥要优先选用硅酸 盐水泥和普通硅酸盐水泥，集料选用质 地密实、级配良好的砂、石，施工中药 剔除集料中的有害成分，使用符合规范 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 要求的混凝土拌合用水，掺入高效减水 剂等外加剂。优化混凝土配合比设计， 在满足施工的情况下，尽量采用小水灰 比、低用水量、底坍落度的配合比，确 保混凝土的密实 。优化施工方案，严 格施工管理。施工之前要制定科学合理 的施工方案指导现场施工，施工过程严 格执行操作规程，加强质量监控。浇筑 前一定要保证模板支护符合要求，将钢 筋用提前预制好的高标号砂浆块垫好， 确保钢筋保护层厚度满足设计要求。浇 筑过程中要细心观察，精心施工，加强 振捣，做到不漏振不过振，确保混凝土 结构成型后不出现蜂窝、麻面、空洞等 质量缺陷。 加强混凝土的养护。混凝土达到 初凝就应该立即养护，根据季节的不同 采取适当措施使混凝土基本处于一种常 温高湿度状态，冬季要采取覆盖保温措 施（不可用生火加热的方法） ，夏季采 取降温措施。混凝土表面用薄膜覆盖的 养护措施非常有效，他既能保持混凝土 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 的湿度，又可避免混凝土与空气的接触。 同时防止由大气温度变化、周围环境高 温的影响和大体积混凝土施工时产生的 水化热等因素造成混凝土的温度裂缝。 4.3 使用和管理方面 不随意改变混凝土结构原设计的 使用条件，对于确实需要改变或已经改 变了使用条件的混凝土，要对新使用条 件对其的影响进行评估，必要时采取可 行的措施对混凝土进行保护。 对混凝土的角、棱等易撞碎部位 可采用包角钢、加外套等保护措施。使 用过程要加强对混凝土结构的检查，定 期检查混凝土的碳化深度、混凝土裂缝 的产生与发展等并做好记录，对已经产 生的裂缝要及时进行封堵，对混凝土的 碳化发展速度及混凝土的使用质量情况 进行评估，必要时采取有效措施