影響混凝土碳化深度的因素

1、影響混凝土碳化深度的因素混凝土碳化指混凝土中的Ca（OH） 2與空氣中CO2或水中溶解的 CO2或其它酸性物質(zhì)反應(yīng)變成CaCO3而失去堿性的過(guò)程?；炷撂?化后會(huì)失去混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，嚴(yán)重時(shí)，可能導(dǎo)致鋼筋混 凝土構(gòu)件中的鋼筋生銹蝕膨脹破壞。影響混凝土碳化的因素有： 材料因素、環(huán)境因素以及混凝土自身的密實(shí)性和 Ca（OH）2等堿 性物質(zhì)的含量。（一）材料因素（1）水泥品種在混凝土水泥用量相同的前提下，不同的水泥品種所含的包 含的礦物成分不同，水泥的活性也不同，對(duì)混凝土強(qiáng)度和堿性的 影響也有所不同。一般來(lái)說(shuō)，早強(qiáng)型的水泥品種的抗碳化能力也 較高，普通硅酸鹽水泥要比早強(qiáng)硅酸鹽水泥碳化稍快。對(duì)同

2、一熟 料的水泥來(lái)說(shuō)，混合材含量越高，其碳化速度越快，如礦渣水泥、 火山灰水泥、粉煤灰水泥混凝土的碳化速度比硅酸鹽水泥混凝土 的碳化速度快。表不同品種水泥混凝土的相對(duì)碳化速度系數(shù)水泥品種相對(duì)碳化速度系數(shù)無(wú)外加劑摻引氣劑摻減水劑硅酸鹽水泥0.60.40.2普通硅酸鹽水泥1.00.60.4礦渣硅酸鹽水泥（礦渣摻量30%40%）1.40.60.6礦渣硅酸鹽水泥（礦渣摻量60%）2.21.30.9火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥及粉煤灰雙摻水泥1.71.00.8粉煤灰水泥1.81.10.7從提高抗碳化性能的角度來(lái)說(shuō)，混凝土生產(chǎn)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥，盡量避免使用礦渣硅酸鹽水泥。 還要充分考慮水泥對(duì)混

3、凝土保水性的影響，選擇泌水性能小的水 泥，減少混凝土內(nèi)部缺陷，提高混凝土自身密實(shí)，改善混凝土抗 碳化性能。合理使用引氣劑和減水劑，提高混凝土的耐久性，增 加混凝土強(qiáng)度，提高抗碳化性能。礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸 鹽水泥，由于熟料降低，混合材數(shù)量多，配制混凝土?xí)r造成其體 系堿含量降低，再加上早期水化速率慢，不利于混凝土抗碳化性 能。（2）水泥用量隨著混凝土中水泥用量的增加，一方面增加混凝土中的堿含 量，體系的pH值提高，有利于混凝土的抗碳化性能；另一方面水 泥用量增加，加快了水泥的水化速度，提高了混凝土的早期強(qiáng)度， 從而混凝土自身的密實(shí)性越高，二氧化碳的滲透能力隨強(qiáng)度的增 加逐漸降低，使得混凝土

4、的碳化速度變慢，它們之間呈反比例關(guān) 系。盡管增加水泥用量可以改善混凝土的碳化，但單憑增加水泥 用量來(lái)降低混凝土碳化的方法，并不可取。（3）水灰比的大小水灰比是混凝土中用水量與水泥的重量比。水灰比是混凝土 配合比的重要參數(shù)，其直接影響混凝土的強(qiáng)度、耐久性和其他一 系列物理性能。一般來(lái)說(shuō)，混凝土的水灰比越低，其強(qiáng)度越高， 混凝土的密實(shí)程度也越高，CO2擴(kuò)散的阻力就越大，抗碳化能力也 越強(qiáng)。水灰比越大，混凝土的孔隙率增加，混凝土內(nèi)部缺陷增加， 造成密實(shí)度降低，混凝土滲透性增大，其抗碳化能力降低。研究 表明，當(dāng)水灰比從0.4增長(zhǎng)至0.8時(shí)，CO2在混凝土中的擴(kuò)散能力 將達(dá)到10倍，當(dāng)水灰比超過(guò)0.65

5、時(shí)，其碳化速度將大大加快， 水灰比在0.55以下時(shí)，碳化速度將受到一定的抑制，抗碳能力有 所加強(qiáng)。龔洛書(shū)通過(guò)試驗(yàn)給出水灰比對(duì)碳化速度影響系數(shù)的公式：對(duì)于輕骨料混凝土： n =0.017+2.06W/C對(duì)于普通混凝土： n =4.15W/C 1.02此外，山東科技院通過(guò)室外的試驗(yàn)也得出混凝土碳化深度與 水灰比的關(guān)系式：K=12.1W/C式中，W/C為水灰比。合理設(shè)計(jì)混凝土配合比，保證具有足夠的水泥用量，盡量降低水灰比，摻入減水劑等外加劑降低用水量。只要水灰比降低， 相應(yīng)的碳化深度就會(huì)降低，而且兩者呈線性關(guān)系。（4）摻合料的影響混凝土的制備在攪拌時(shí)加入一定量的摻和料，可以改善混凝土的和易性和后期強(qiáng)

6、度。就抗碳化性能而言，礦物摻合料的加入 具有正反兩方面的作用：一方面使用礦物摻合料代替水泥，降低 水泥中熟料數(shù)量，降低混凝土體系堿含量，活性大的熟料數(shù)量降 低造成混凝土水化速度降低，強(qiáng)度增長(zhǎng)變緩，不利于混凝土的抗 碳化性能；另一方面，礦物摻合料與水泥組成的膠凝材料，由于 各自粒徑的差異，可以改善級(jí)配，降低空隙率，提高混凝土的密 實(shí)性，對(duì)混凝土抗碳化性能具有一定的改善作用。隨著粉煤灰摻 量的增加，負(fù)面影響逐漸大于正面影響，不利于混凝土早期抗碳 化性能的提高。因此，礦物摻合料對(duì)混凝土碳化的影響要綜合這 兩方面的因素，進(jìn)行分析利弊。（5）骨料品種及級(jí)配混凝土中的骨料本身一般比較堅(jiān)硬、密實(shí)的材料?？偟?/p>

7、說(shuō)來(lái)， 天然砂、礫石、碎石比水泥漿的透氣性小，因此混凝土的碳化主 要通過(guò)水泥漿體進(jìn)行。骨料品種和級(jí)配不同，其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)差 別很大，直接影響著混凝土的密實(shí)性。但若骨料本身氣泡多，透 氣性大，CO2能通過(guò)骨料使混凝土碳化，如輕骨料混凝土。生產(chǎn)混 凝土?xí)r應(yīng)選擇材質(zhì)致密堅(jiān)硬，級(jí)配較好的骨料，若骨料的內(nèi)部缺 陷增加時(shí)，需要摻用加氣劑或減水劑來(lái)減緩它的碳化速度。（6）外加劑外加劑已經(jīng)成為現(xiàn)今混凝土不可缺少的組分，外加劑可以降 低水膠比，改善混凝土的和易性，提高密實(shí)性，對(duì)混凝土的碳化 具有改善作。一般來(lái)說(shuō)，選用優(yōu)質(zhì)的加氣劑和緩凝劑可以加強(qiáng)混 凝土的工程質(zhì)量，使混凝土發(fā)揮出更優(yōu)越的性質(zhì)，從而使碳化反 應(yīng)大大

8、減低。環(huán)境因素濕度混凝土碳化是液相反應(yīng)，十分干燥的混凝土即一直處于相對(duì) 濕度低于25%空氣中的混凝土很難碳化，在空氣濕度50%75%的 大氣中，不密實(shí)的混凝土最容易碳化。但在相對(duì)濕度95%的潮濕空氣中或在水中的混凝土反而難以碳化，這是因?yàn)榛炷梁畷r(shí) 透氣性小，碳化慢。在濕度相同時(shí)，風(fēng)速愈高、溫度愈高，混凝 土碳化也愈快。另外，對(duì)室外淋雨環(huán)境，混凝土所處位置對(duì)碳化 速度也有一定的影響。光照和溫度物理學(xué)知識(shí)可以知道，離子運(yùn)動(dòng)速度加快，二氧化碳的擴(kuò)散 速度也會(huì)加快，因而混凝土的抗碳能力降低，混凝土碳化與光照和溫度有直接關(guān)系。隨著溫度提高，CO2在空氣中的擴(kuò)散逐漸增 大，為其與Ca (OH ) 2反

9、應(yīng)提供了有利條件。陽(yáng)光的直射，加速 了其化學(xué)反應(yīng)，碳化速度加快。試驗(yàn)研究表明，CO2濃度10%，相 對(duì)濕度80%的條件下，溫度40C混凝土的碳化速度是20C的2 倍；CO2濃度5%，相對(duì)濕度60%的條件下，溫度30C的碳化速度 是10 C的1.7倍。但也有部分學(xué)者認(rèn)為溫度升高將使得二氧化碳 的溶解率降低，使得混凝土的碳化也降低。因此，溫度高低的對(duì) 混凝土碳化的影響因素到目前為止還沒(méi)有得出一個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。（三）施工與養(yǎng)護(hù)（1）施工在施工工程中，混凝土攪拌不均勻或澆筑后振搗不足都會(huì)影 響混凝土的勻質(zhì)性和自身密實(shí)性，造成混凝土內(nèi)部存在空洞、麻 面等現(xiàn)象，混凝土的整體強(qiáng)度就會(huì)降低，CO2和水分滲入的可

10、能性 就大大提高，混凝土的抗碳化能力就會(huì)降低。相反，合理的施工 工藝，使得混凝土的強(qiáng)度更高，整體密實(shí)性更好，抗碳的能力越高。在混凝土施工過(guò)程中，一定要選擇科學(xué)的施工方法，根據(jù) 氣候特點(diǎn)選擇性施工，如在環(huán)境氣候惡劣的條件下就要采取相應(yīng) 的保護(hù)措施。施工振搗時(shí)要做到振搗均勻、不漏振、不過(guò)振。嚴(yán) 格控制拆模時(shí)間，低溫情況下做好保溫和高溫條件下的降溫等。（2）養(yǎng)護(hù)澆筑后的養(yǎng)護(hù)是影響混凝土密實(shí)性的一個(gè)重要因素。養(yǎng)護(hù)條 件的不同也會(huì)使得水泥的水化反應(yīng)結(jié)果不用，水化的程度對(duì)混凝 土的密實(shí)性有重要影響，進(jìn)而影響混凝土抗碳化能力。養(yǎng)護(hù)方法 不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足時(shí)，就會(huì)造成混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔道粗大，且 大多相互連通，

11、嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起混凝土出現(xiàn)裂縫等缺陷，使水、空 氣、侵蝕性化學(xué)物質(zhì)沿著粗大的毛細(xì)孔道或裂縫進(jìn)入混凝土內(nèi)部， 從而加速混凝土的碳化和鋼筋腐蝕。一般來(lái)說(shuō)，普通混凝土的蒸 汽養(yǎng)護(hù)比一般自然養(yǎng)護(hù)的碳化速度高1.5倍。因此，在混凝土澆 筑后的初期一定要做好養(yǎng)護(hù)工作，其目的就是保證混凝土在適宜 的溫濕條件下進(jìn)行水化反應(yīng)，減少溫度和濕度會(huì)造成有害的冷縮 和干縮。后期混凝土水分蒸發(fā)，而推遲或妨礙水泥的水化，因此 后期養(yǎng)護(hù)主要就是給其內(nèi)部沒(méi)有完全水化的水泥創(chuàng)造繼續(xù)水化的 條件?；炷撂蓟疃葴y(cè)量混凝土耐久性一直是工程界關(guān)心的問(wèn)題，而混凝土碳化會(huì)使 鋼筋表面的鈍化膜脫落導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)不同程度的銹蝕，最終導(dǎo)致 工程安全隱

12、患?；炷撂蓟富炷林械腃a(OH) 2與空氣中CO2或水中溶解的CO2或其它酸性物質(zhì)反應(yīng)變成CaCO3而失去堿性的過(guò) 程?；貜椃z測(cè)混凝土強(qiáng)度是比較常用的方法，在回彈檢測(cè)過(guò)程 中不可避免地需要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行碳化測(cè)量。測(cè)量碳化深度的 原理是根據(jù)酚酞遇堿變紅、遇酸不變色。當(dāng)混凝土碳化后失去堿 性，遇酚酞不變色，而內(nèi)部未碳化的混凝土呈堿性，遇酚酞變?yōu)?紅色?；炷恋奶蓟档臏y(cè)量是指混凝土表面至變紅色位置的垂 直長(zhǎng)度，如何正確測(cè)量碳化深度是進(jìn)行回彈法檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度的前提。在工程實(shí)踐中，測(cè)量混凝土結(jié)構(gòu)的儀器是碳化深度測(cè)量?jī)x也 叫“碳化尺”，為杠桿式刻度尺直讀式。該類(lèi)測(cè)量?jī)x技術(shù)參數(shù)如下：外形尺寸：96cm X 44cm X 14cm ；重量：150g；量程：8mm；分度值：0.25mm ；放大倍數(shù)：4?，F(xiàn)行回彈規(guī)范測(cè)定碳化深度的方法是：在有代表性的測(cè)區(qū)上進(jìn)行碳化深度值的測(cè)試，測(cè)試數(shù)量不少于測(cè)區(qū)數(shù)的30%。將濃度為1%2%的酚酞酒精溶液，滴入測(cè)試前鑿好的直徑約15mm的孔 洞。使用“碳化尺”測(cè)量碳化深度時(shí)，將儀器的底座平面貼緊孔 洞口一側(cè)平整的混凝土表面上（當(dāng)孔洞周?chē)幕炷帘砻娌黄秸?時(shí)，應(yīng)用砂輪磨平，以免造成測(cè)量誤差），挪動(dòng)