水工建筑物混凝土碳化分析

曹燦明

（益陽市資陽區水利局，湖南 益陽 413000）

1 混凝土碳化機理

混凝土具有毛細管-孔隙結構的特點，這些毛細管-孔隙包括混凝土成型時殘留下來的氣泡，水泥石中的毛細孔和凝膠孔，以及水泥石和集料接觸處的孔穴等等。此外，還可能存在著由于水泥石的干燥收縮和溫度變形而引起的微裂縫。普通混凝土的孔隙率一般不少于8~10%。

混凝土發生碳化能夠帶來雙重效果，一個是增強其剛性程度，減弱滲透效果，推論得出可能是由于碳化會出現水析出，使水化效果更快速更充分，而當中碳酸鈣會填充內部空隙。增強密實程度，但是碳化使酸性增強，會帶來鋼筋材料的腐蝕。

2 混凝土碳化影響因素

水工建筑的砼碳化由很多原因造成，想要分析出具體原因，應當重內因和外因兩方面進行思考，分析，實現效果的最強化。

2.1 影響混凝土碳化的內在因素

2.1.1 水泥品種

水泥的品種不同，礦物含量有異，添加劑等的數量和種類不一樣，也將導致水泥的性能和堿性程度變化，這和碳化都有直接關系。通常來說，熟料的比例越大，引起的碳化程度就越弱。外加劑都有助于抗震，減少碳化能力。不過還有氯鹽成分的抗低溫材料對鋼筋有腐蝕作用，因此要注意控制使用量。把握摻入比例。

2.1.2 集料品種和級配

材料的規格和級配不一樣可能帶來結構空隙大小的差異，這直接就導致嚴密程度的差異。通常密實程度好的材料在碳化發生的速度上也會緩慢，所以，密實程度越高越好。

2.1.3 磨細礦物摻料的品種和數量

帶有活性水的摻入性材料，有一些不能單獨發生硬化，但是，與水泥和石灰再發生化學反應后，生成的物質就較為穩定，這會促進堿度狀態的減少，如果其他條件相同。加入的摻入料和水泥的比例數字越大，碳化發生的程度和速度上就會越高。

2.1.4 水泥用量

水泥量的提升使用。會帶來砼的和易性的變化。有利于提升密實程度。另一面有助于堿性能力的增加，這對于增強抗碳化比例有較強的能力，水泥的用量越大，碳化的速度就會放慢。

2.1.5 水灰比

水泥總量不變的情況下，提升水和灰的比例會提升砼的空隙尺寸和數量，因此密度下降，抗滲性減弱。這時候與外部接觸的幾率變大，發生反應的幾率也變大，帶來碳化速度的增加。

2.1.6 施工質量

振搗不到位也是施工質量不好的一個表現。這會帶來強度的下降，并形成麻面蜂窩的問題。一方面感官質量和強度下降，另一方面提升與外界互動的幾率，提升了碳化的速率。

2.1.7 養護質量

一個保養合格的混凝土能具有強度高，緊致，抗侵蝕抗壓的力能力高，并有助于阻止外部腐蝕性元素進入內部，抵抗碳化。

2.2 影響混凝土碳化的外界因素

2.2.1 酸性介質

二氧化碳等氣體本身屬于酸性氣體。如果進入混凝土內部之后形成液態的酸，并與內部的硅酸鹽，Ca（OH）2，鋁酸鹽等等發生化學反應。這必然導致成分變化，總體堿度減少，碳化直接發生。經過研究可以說明，CO2的濃度越大，碳化的速度越快，它們二者是正比例的關系。

2.2.2 溫度和光照

溫度突然下降會直接引起結構收縮，這一力的擴展如果超過了混凝土自身的耐受限度就會發生結構性破損，就是開裂或者部分剝落。這樣的結構空隙會給水和二氧化碳的進入帶來機會，促進碳化的發生。

處于陽光直射下的混凝土的溫度要高于背陰處的混凝土。二氧化碳的滲入能力很高，這為它和Ca（OH）2相互反應打下了基礎，在光和熱的作用下，碳化能力增強，反應更為劇烈。

2.2.3 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，CO2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CO2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。

2.2.4 凍融和滲漏

混凝土結構處于進水狀態或者水的含量交替變化的時候，也會帶來溫度的起落，反復緊縮和擴張，令混凝土的密實程度下降，出現裂紋，并帶來碳化程度的升高。水的流出會導致Ca（OH）2隨之排出，而在建筑表面產生碳酸鈣，這將會分離砼水化后的物質，這會帶來混凝土強度的嚴重下降，鋼筋的損傷程度也會進一步提升。

3 混凝土碳化的簡易測試

化學檢驗需要預先清除砼的外層保護膜。再使用酚酞落入表層，觀察混凝土的狀態是否發生變化，變色代表有碳化發生，利用這一方法也可以檢查出碳化的程度和深度。

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

3.4 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。

4 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。

4.1 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。

4.2 施工方面

施工技術是保證混凝土質量的有效辦法，這當中一個是要注意對混凝土材料的著重選擇，好中選優，保證質量，通常硅酸鹽的抗碳化能力較強，應優先選用。應當滿足必要的操作流程，例如對于石頭的清洗和篩漏要及時，并注意去除當中的雜質廢物甚至腐蝕品。二是外加劑的質量應當過關，有助于提升混凝土的性能。提升強度，嚴密度，抗低溫，抗滲漏等性質。第三，應當注意成分比配的嚴格實行，水灰比的數值藥效，塌落度要越小越好。并把水的總量控制在操作配料的最小使用度內，并降低自由水的含有幾率。

4.3 使用方面

水工建筑使用上應當和設計規劃中的要求相統一，不可隨便更改。如果控制不好，會引發混凝土與外部條件之間的協調性減弱。而混凝土的成分以及結構必然會發生化學和物理上的變化。特別是混凝土結構容易發生活動和摩擦的地方，更應當加強包裹和隔離工作。

4.4 管理方面

對于水工建筑的混凝土，應當從多方面進行養護管理，應當及時做好檢查措施，增強保養投入，對重點發病的地方應當特別注意，派遣人員，投入時間來進行正規的裂紋和碳化程度的測量，及時記錄。如果已經發生了裂紋和干落的狀況，要馬上用涂料等進行修護，使之與空氣和外界侵蝕物相分離，將問題控制在最小的狀態。以免其擴大，將更加難以收拾?？蛇M行混凝土補強。有助于提升硬度等級。

結語

對建筑砼碳化過程會產生影響的方面很多，問題形成的原因和狀態也較為復雜，其預防和杜絕的辦法多種多樣，應當進一步加強探討，本文總結的水工建筑物砼碳化的分析辦法也可以利用于相似表征的砼碳化狀況中。

[1]楊國新.水工建筑混凝土碳化分析[J].內蒙古水利，2009（05）.

[2]張宗團.水工建筑物混凝土碳化及其防止措施[J].甘肅農業，2011（06）.