混凝土的碳化

1、鋼筋分項工程（鋼筋連接、鋼筋安裝）檢驗批質(zhì)量驗收記錄TJ4混凝土的碳化刖言在混凝土建筑工程中，混凝土必須是耐久性的（混凝土耐久性是指混凝土在所使用 的環(huán)境中保持長期性能穩(wěn)定的能力）。如耐久性能不足，就會造成結(jié)構(gòu)物不同程度的損 壞，一旦被損壞，所作修復(fù)工作投入的人力、物力往往是很大的；如耐久性能不足，甚 至整個工程就會完全遭到破壞，給國家造成重大損失。因此提高混凝土的耐久性、對延 長混凝土建筑物的使用年限，節(jié)約國家對建筑的投資，具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的歷 史意義。影響混凝土耐久性的因素是多方面的，而其中重要因素之一就是混凝土的碳化。混 凝土碳化，會引起鋼筋銹蝕，導(dǎo)致其體積膨脹，使混凝土保護層開

2、裂，直至使混凝土剝 落，嚴(yán)重的影響了混凝土建筑物的耐久性。因此必須采取相應(yīng)措施，防止混凝土的碳化 或降低碳化速度。定義混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學(xué)腐蝕?？諝庵蠧O2氣滲透到混凝土內(nèi)， 與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳 化，又稱作中性化。原理混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學(xué)腐蝕?？諝庵蠧0 2氣滲透到混凝土內(nèi)，鋼筋分項工程(鋼筋連接、鋼筋安裝)檢驗批質(zhì)量驗收記錄TJ4 與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳 化，又稱作中性化，其化學(xué)反應(yīng)為：Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2 0。水泥 在水化過程中生成

3、大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性 介質(zhì)對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4,稱為純 化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過混凝土的保護層時，在水與空氣存在的 條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹。可見，混凝土碳化作用 一般不會直接引起其性能的劣化，對于素混凝土，碳化還有提高混凝土耐久性的效果， 但對于鋼筋混凝土來說，碳化會使混凝土的堿度降低，同時，增加混凝土孔溶液中氫離 子數(shù)量，因而會使混凝土對鋼筋的保護作用減弱。影響因素影響混凝土碳化速度的因素是多方面的。首先影響較大的是水泥品種，因不同的水 泥中所含硅酸鈣和鋁酸

4、鈣鹽基性高低不同，水泥品種是影響混凝土碳化的主要因素。礦 渣水泥和粉煤灰水泥中的摻合料含有活性氧化硅和活性氧化鋁，它們和氫氧化鈣結(jié)合形 成具有膠凝性的活性物質(zhì)，降低了堿度，因而加速了混凝土表面形成碳酸鈣的過程，固 而碳化速度較快。普通水泥碳化速度慢；其次，影響混凝土碳化主要還與周圍介質(zhì)中 CO2的濃度高低及濕度大小有關(guān)，在干燥和飽和水條件下，碳化反應(yīng)幾乎終止，所以這 是除水泥品種影響因素以外的一個非常重要的原因；再次，在滲透水經(jīng)過的混凝土?xí)r， 石灰的溶出速度還將決定于水中是否存在影響Ca (OH) 2溶解度的物質(zhì)，如水中含有 Na2SO4及少量Mg2+時，石灰的溶解度就會增加，如水中含有Ca(

5、HCO3)2的Mg(HCO3) 2對抵抗溶出侵蝕則十分有利。因為它們在混凝土表面形成一種碳化保護層；另外，混鋼筋分項工程(鋼筋連接、鋼筋安裝)檢驗批質(zhì)量驗收記錄TJ4 凝土的滲透系數(shù)、透水量、混凝土的過度振搗、混凝土附近水的更新速度、水流速度、 結(jié)構(gòu)尺寸、水壓力及養(yǎng)護方法與混凝土的碳化都有密切的關(guān)系。另外影響混凝土碳化的因素還有如下幾點：粗、細(xì)骨料。若使用的是江砂，細(xì)骨 料及粉料過多，則碳化速度加快。水灰比。水灰比小的混凝土由于水泥漿的組織密實， 透氣性小，碳化速度較慢。外加劑。混凝土外加劑的種類較多，但不可使用含有氯化 物的外加劑，因為氯化物會加劇鋼筋的腐蝕。澆筑和養(yǎng)護質(zhì)量?；炷翝仓r，振

6、搗 不密實、養(yǎng)護方法不當(dāng)、養(yǎng)護時間不足會造成混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔道粗大，使水、空氣、 侵蝕性化學(xué)物質(zhì)進入混凝土內(nèi)部，加速混凝土的碳化和鋼筋腐蝕。檢測方法.在砼表面鑿個小洞，深icm左右；.用洗耳球或小皮老虎吹掉灰塵碎屑；III.在鑿開的砼表面滴或者噴1%的酚酞酒精溶液；W.用游標(biāo)卡尺或碳化深度深度測定儀測定沒有變色的砼的深度。注意：碳化深度值測量行標(biāo)(JGJ/T 23-2001)：采用適當(dāng)工具在測區(qū)表面形成直徑 約15mm的孔洞，其深度應(yīng)大于混凝土的碳化深度?？锥粗械姆勰┖退樾紤?yīng)除凈，并不 得用水擦洗。同時，應(yīng)采用濃度為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁邊緣處，當(dāng)已碳化 與未碳化界線清楚時，再用深度測

7、量工具測量已碳化與未碳化混凝土交界面到混凝土表 面的垂直距離，測量不應(yīng)少于3次，取其平均值。每次讀數(shù)精確至05mm。5.危害鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用壽命期間可能遇到的最危險傾入介質(zhì)就是氯離子。它對混凝 土結(jié)構(gòu)的危害是多方面的。正常情況下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的孔隙中存在著堿 性溶液，鋼筋在這種堿性介質(zhì)條件下，生成一層厚度很薄的氧化膜，氧化膜牢固吸附在 鋼筋的表面上，保護鋼筋不發(fā)生銹蝕?？墒翘蓟瘯够炷翆︿摻畹谋Ｗo作用減弱，當(dāng) 碳化超過混凝土的保護層厚度時，鋼筋就會開始銹蝕。這是因為碳化降低了混凝土的堿 性，并增加混凝土孔溶液中氯離子的含量。經(jīng)研究表明，對于混凝土中的鋼筋，當(dāng)周圍 環(huán)境中的pH

8、值大于11.5時，鋼筋處于完全鈍化狀態(tài)，銹蝕不會發(fā)生；pH值小于910 時，鋼筋完全脫鈍，銹蝕速度不受pH值影響；而當(dāng)pH值小于4時，鋼筋銹蝕速度急 劇增加，造成混凝土的強度降低并引起構(gòu)件力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)承載力降低，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu) 過早退出獨、服役期，帶來不可估量的經(jīng)濟損失甚至還可能造成人員傷亡?；炷撂蓟饔靡话悴粫苯右鹌湫阅艿牧踊?，對于素混凝土，碳化還有提高混 凝土耐久性的效果。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽 和氫氧化鈣溶液，其堿性介質(zhì)對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3 和Fe3O4，稱為純化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過混凝土的保

9、護層時， 在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹。同時， 增加混凝土孔溶液中氫離子數(shù)量，因而會使混凝土對鋼筋的保護作用減弱。同時，增加 混凝土孔溶液中氫離子數(shù)量，使混凝土對鋼筋的保護作用減弱。當(dāng)鋼筋銹蝕后，銹蝕產(chǎn) 生的體積比原來膨脹24倍，從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，銹蝕越嚴(yán)重，鐵銹越 多，膨脹力越大，最后導(dǎo)致混凝土開裂形成順筋裂縫。裂縫的產(chǎn)生使水和CO2得以順利的進入混凝土內(nèi)，從而又加速了碳化和鋼筋的銹蝕。防治措施提高混凝土的抗?jié)B性。由以上所知，混凝土的碳化與其抗?jié)B性有直接關(guān)系。 一般說來，混凝土的抗?jié)B性能越好，則混凝土的碳化速度越慢。因此為防止混凝土 的碳

10、化，必須提高混凝土的抗?jié)B性。其方法有：（1）降低水灰比。影響混凝土碳化速度的主要因素是水灰比。水灰比小的混凝 土水泥漿的組織密實，透氣性小，既有較好的抗?jié)B性，因而碳化速度慢。所以在拌 制混凝土?xí)r，在滿足設(shè)計要求和施工要求的情況下，盡量降低水灰比，減少用水量， 增加密實度，提高混凝土的抗?jié)B性。為此，可摻引氣型的高效減水劑，一方面使混 凝土內(nèi)部產(chǎn)生均勻、穩(wěn)定、互不連通的微小氣泡，阻止了 CO2的滲透，另一方面也 大大減少了混凝土的用水量，增加了混凝土的密實度，提高了抗?jié)B性；（2）選擇 合適的材料。應(yīng)選用顆粒細(xì)、水化熱低的水泥。因為越細(xì)，凝結(jié)越快，泌水越少， 抗?jié)B性能越好。水泥標(biāo)號一般不低于425#

11、；細(xì)骨料要求砂的顆粒均勻、圓滑、質(zhì)地 堅硬、平均粒徑為0.4mm左右的河砂，含泥量3%，并含適量的粉砂；選用粗骨料， 除大體積外，一般情況下粒徑5-30mm為宜，最大粒徑不超過40 mm、含泥量1%， 要求組織細(xì)密、顆粒整齊、質(zhì)地堅硬，另外級配要優(yōu)良，以改善混凝土的和易性， 增加密實度，提高抗?jié)B性。（3）加強早期養(yǎng)護。如混凝土早期養(yǎng)護不好，水泥得不到正常水化，一是會 降低混凝土的密實度，二是極易產(chǎn)生裂縫繼而影響抗?jié)B性。據(jù)有關(guān)資料記載：水灰 比06的礦渣水泥混凝土，濕養(yǎng)3d比濕養(yǎng)7d者碳化加快50%。所以一定要加強混凝 頁腳內(nèi)容5鋼筋分項工程（鋼筋連接、鋼筋安裝）檢驗批質(zhì)量驗收記錄TJ4 土的早

12、期濕潤養(yǎng)護，時間不得少于I4d,以保證水泥正常水化，增加密實度，提高抗 滲性。（4）防止裂縫。由于各種原因容易使混凝土產(chǎn)生裂縫?；炷两ㄖ镏谐Ｒ?的裂縫有：干縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉降裂縫、溫度裂縫等。防止干縮裂縫、塑 性裂縫、收縮裂縫、沉降裂縫采取的措施有：除以上提到的（1）-（3）項外，混凝 土攪拌時間要適當(dāng)，澆筑時下料不要太快，防止堆積，振搗要密實，但避免過振， 一般振搗時間為每次10-15S，混凝土初凝前要抹平，終凝前要壓光，壓光后要及時 用濕草簾苫蓋或噴涂養(yǎng)護劑認(rèn)真養(yǎng)護。夏天氣溫高，要及時噴水養(yǎng)護，使其保持濕 潤；防止溫度裂縫的措施有：施工時，首先要考慮礦渣水泥、粉煤灰水泥，對于大

13、 體積混凝土要用中熱或低熱水泥，同時在保證強度指標(biāo)的情況下加入一定量的活性 摻合料（如粉煤灰、礦渣微粉等）。在一定范圍內(nèi)，活性摻合料對水泥的代用量越多， 降低混凝土溫升的效果越好。另外可充分利用混凝土的后期強度，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)實 際承載力和工期長等情況，和設(shè)計單位協(xié)商，用56d、90d的抗壓強度代替28d的抗 壓強度做為設(shè)計強度。如充分利用混凝土的后期強度，可使每方混凝土少用水泥約 50kg，則混凝土溫度可降低約5C，可減少混凝土溫度裂縫。再就是在大體積混凝土 里加入緩凝、引氣型的減水劑，以改善其和易性、流動性、粘聚性、保水性。通過 分散和減水作用，可降低用水量，增加混凝土的密實度和強度，同時還

14、降低水化熱， 推遲溫峰出現(xiàn)的時間，因而減少溫度裂縫，亦提高混凝土抗?jié)B性。要用生成Ca（OH）2多的水泥。由于水泥品種、摻合料品種及其摻量的不同， 水泥水化時生成的堿性物質(zhì)Ca（OH）2含量都有所不同，故對混凝土的碳化速度也有鋼筋分項工程(鋼筋連接、鋼筋安裝)檢驗批質(zhì)量驗收記錄TJ4 一定的影響，生成Ca(OH)2多的水泥，其混凝土碳化速度慢。所以施工時要選擇生 成Ca(OH)2多的水泥，以減慢混凝土的碳化速度。如：使用普通硅酸鹽水泥澆筑的 混凝土要比使用早強硅酸鹽水泥澆筑的混凝土碳化速度稍快些。而使用加摻合料的 水泥澆筑的混凝土則比使用普通硅酸鹽水泥澆筑的混凝土碳化速度要快些。因為熟 料含量多

15、、摻合料少的水泥，通常堿性較高，碳化速度慢。摻粉煤灰、煤矸石者一 般比摻等量礦渣的水泥碳化快，高鋁水泥在水化過程中不生成氫氧化鈣，所以混凝 土不顯堿性，易于碳化。各種水泥混凝土的碳化速度參見碳化速度比率R表。適當(dāng)增加鋼筋混凝土保護層的厚度，以延緩二氧化碳等到達(dá)鋼筋表面的時 間。表面涂刷防滲層。為防止?jié)B透在混凝土結(jié)構(gòu)表面涂刷抗?jié)B性和耐久性好的有 機防滲層材料，在一定程度上可以阻滯空氣的滲透而減慢混凝土的碳化。在混凝土里摻阻銹劑，這樣也可以防止由于混凝土的碳化而引起的鋼筋銹蝕?；炷撂蓟姆从撑c混凝土澆注完畢后的養(yǎng)護工作有一定的關(guān)系，只要混凝 土養(yǎng)護及時到位就可以減低混凝土炭化深度，一般養(yǎng)護是保持混凝土表面濕潤7-14 天就可以了。處理方式對于混凝土碳化的程度不同、部位不同，處理方法也不同。對碳化深度過大，鋼筋 銹蝕嚴(yán)重，危機結(jié)構(gòu)安全的構(gòu)建應(yīng)該進行拆除重建;對于碳化深度小于鋼筋保護層厚