淺析混凝土碳化\\凍融的防治

一、混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學腐蝕。空氣中CO2氣體滲透到混凝土內，與其堿性物質起化學反應后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化，其化學反應為：Ca(OH)2+ CO2=CaCO3+H2O。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性介質對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，成為純化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當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量，因而會使混凝土對鋼筋的保護作用減弱。

1、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鈣鹽基性高低不同；其次，影響混凝土碳化主要還與周圍介質中CO2的濃度高低及濕度大小有關，在干燥和飽和水條件下，碳化反應幾乎終止，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，在滲透水經過的混凝土時，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；另外，混凝土的滲透系數、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、結構尺寸、水壓力及養護方法與混凝土的碳化都有密切的關系。

2、防治碳化措施：一是在施工中應根據建筑物所處的地理位置、周圍環境，選擇合適的水泥品種；二是分析骨料的性質，如抗酸性骨料與水、水泥的作用對混凝土的碳化有一定的延緩作用；三是要選擇好配合比，適量的外加劑，高質量的原材料，科學的攪拌和運輸，及時的養護等各項嚴格的工藝手段，以減少滲流水量和其它有害物的侵蝕，以確保混凝土的密實性；另外，若建筑物地處環境惡劣的地區，宜采取環氧基液涂層保護效果較好，對建筑物地下部分在其周圍設置保護層。

而混凝土的抗凍性是混凝土受到的物理作用（干濕變化、溫度變化、凍融變化等）的一方面，是反映混凝土耐久性的重要指標之一。對混凝土的抗凍性不能單純理解為抵抗凍融的性質，不僅在嚴寒地區混凝土建筑物有抗凍的要求，溫熱地區混凝土建筑物同樣會遭到干、濕、冷、熱交替的破壞作用，經歷時間長久會發生表層削落，結構疏松等破壞現象，吸水飽和的混凝土在其凍融的過程中，遭受的破壞應力主要由兩部分組成。其一是當混凝土中的毛細孔水在某負溫下發生物態變化，由水轉變成冰，體積膨脹9%，從而在孔周圍的微觀結構中產生拉應力；其二是當毛細孔水結成冰時，由凝膠孔中過冷水在混凝土微觀結構中的遷移和重分布引起的滲管壓。

二、混凝土凍融破壞的影響因素是多方面的。一是組成混凝土的主要材料性質的影響，如；不同品種的水泥中不同礦物成份對混凝土的耐久性影響不同。二是外加劑的影響，在混凝土施工過程中滲入引氣劑或減水劑對改善混凝土的內部結構，改善混凝土的內部孔隙結構可起到緩沖凍脹的作用，大力降低凍脹應力，提高混凝土的抗凍性；三是施工工藝影響，配合比、混凝土的施工、硬化條件等都與混凝土的耐久性有密切的關系，同時混凝土中的單位用水量是影響混凝土抗凍性的一個重要因素。四是防止受水位變化影響，寒冷季節水位變化會引起混凝土的嚴重凍融破壞需采取有力措施防止；五是嚴格控制施工質量，混凝土施工質量的好壞，將影響它的抗凍性。因此必須把好質量關，不允許出現蜂窩、麻面，力求密實，表面光滑。

1、預防凍融的措施：一是在混凝土施工中應根據不同情況選擇含有不同礦物成份和不同性能的水泥、骨料和外加劑，從材料方面確保混凝土的耐久性；二是嚴格混凝土制作配合比，一定要根據結構類型和所處的環境條件，試驗確定關鍵參數，主要是降低混凝土的水灰比，水泥水化所需水分僅為其重量的25%左右，若水量增加，多余的水就游離析出，產出孔隙，飽和后易受凍脹破壞；另外滲入引氣型外加劑是提高混凝土抗凍性最有效的途徑之一；三是人為地優化建筑物混凝土構件周圍的環境條件，以減少或改善致使混凝土凍融的各種不利因素。

2、治理凍融的措施：一是水泥砂漿修補，適用于輕微的表層破壞；二是預縮砂漿修補，所謂預縮砂漿是指經拌和好之后再歸堆放置30-90min后才使用的干硬性砂漿，此種方法適用于高速水流區混凝土表面的損壞；三是噴漿修補，多用于混凝土凍融破壞較嚴重的部位；噴混凝土修補，是指經高壓設施將混凝土拌料以高速運動注入被修補的部位，其密度及抗滲性較一般混凝土好，且具有快速，高效的特點；四是環氧材料修補，一般有環氧基液、環氧砂漿和環氧混凝土等，這種材料具有較高的強度和抗蝕、抗滲能力，并與混凝土結合力較強，但價格較貴，施工工藝復雜，材料配比嚴格，此法可與其它修補方法配合使用，效果更佳。總之，我們應當根據水工建筑物所處的環境、位置和凍融破壞的程度以及混凝土構件制作的主要材料性能，綜合選用不同的修補方法，才能獲得較好的效果。

（作者單位：152500 黑龍江省鐵力市水務局）