淺談混凝土碳化的危害及預(yù)防措施

摘要：混凝土的碳化是引起鋼筋銹蝕影響混凝土耐久性的重要原因之一，為提高混凝土的耐久性，必須防止混凝土的碳化或降低碳化速度。本文論述了混凝土碳化的機(jī)理、危害及影響碳化的因素，并提出了防止混凝土的碳化或放慢碳化速度所采取的措施，為防止鋼筋銹蝕，提高混凝土的耐久性提供了重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：混凝土的碳化耐久性鋼筋銹蝕抗?jié)B保護(hù)層

1概述

在混凝土建筑工程中，混凝土必須是耐久性的。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(hù)層開裂，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。

2混凝土碳化機(jī)理

硬化的混凝土，由于水泥水化生成Ca(OH)2，故顯堿性，PH值>12，此時混凝土里的鋼筋表面生成一層穩(wěn)定、致密、鈍化的保護(hù)膜，使鋼筋不生銹。當(dāng)不密實的混凝土置于空氣中或Co2環(huán)境中時，由于Co2的侵入，混凝土中的Ca(OH)2與空氣中的Co2在一定濕度的范圍內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CaCO3等物質(zhì)，其堿性逐漸降低，甚至消失，這種化學(xué)反應(yīng)稱為混凝土的碳化。當(dāng)環(huán)境處于50-70%的濕度時碳化速度最快。。這個碳化過程是由表及里、由淺入深，逐漸向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散。表層的混凝土碳化后，侵入的Co2將繼續(xù)沿著混凝土中的空隙通道向混凝土的深處擴(kuò)展，直至到達(dá)混凝土里鋼筋的表面。碳化作用降低了混凝土的堿性，對鋼筋的保護(hù)膜起破壞作用，當(dāng)混凝土的PH值<12時，鋼筋的保護(hù)膜就不穩(wěn)定，當(dāng)PH值<11.5時，鋼筋的鈍化膜就會遭到破壞，引起鋼筋銹蝕，導(dǎo)致其體積膨脹至約為基體的2-4倍，所產(chǎn)生的膨脹力將使混凝土保護(hù)層開裂。開裂的混凝土由于Co2不斷的侵入，碳化更加嚴(yán)重，鋼筋銹蝕更加厲害，直至使混凝土剝落，嚴(yán)重的影響了混凝土的耐久性。

3混凝土碳化造成的危害

混凝土碳化引起鋼筋銹蝕使混凝土遭到嚴(yán)重破壞，據(jù)新出版的有關(guān)文獻(xiàn)記載：大量的調(diào)查結(jié)果表明，由于混凝土的碳化引起鋼筋銹蝕，使工程遭到了破壞或降低了使用年限。造成了很大的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失。

如江蘇水科所許冠紹等1988年對40座內(nèi)陸地區(qū)淡水閘的調(diào)查表明，因混凝土的碳化引起的鋼筋銹蝕導(dǎo)致62%的上部結(jié)構(gòu)破壞，有的工程由于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差，建成不久就出現(xiàn)病害，運行5-10年就不得不進(jìn)行大修。

季詩政對北京河道上的40多年來先后修建的130余座涵閘作了老化和病害情況的調(diào)查，結(jié)果表明普查面積的40%須盡快維修，對這些涵閘威脅最大的破壞就是混凝土碳化引起的鋼筋腐蝕。

近年來南京水利科學(xué)研究院對渦河上運行了20多年的10余座水閘進(jìn)行了調(diào)查和檢測，結(jié)果表明各水閘混凝土結(jié)構(gòu)均存在較為嚴(yán)重的混凝土順筋脹裂、剝落的破損問題，混凝土碳化引起鋼筋銹蝕是破損的主要原因。水閘必須進(jìn)行維修、加固改造。

華南地區(qū)18座海港碼頭中，因碳化而引起的工程破壞占89%。

滄州沿海地區(qū)20世紀(jì)60-70年代建造的中小型水庫、中小型橋梁中，也因碳化作用發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷破壞。

孫家瑛、吳初航等對上海地區(qū)范圍內(nèi)建設(shè)10多年的立交橋和高架道路的初步觀察發(fā)現(xiàn)，混凝土構(gòu)筑物在耐久性方面存在著不同程度的問題，由于混凝土保護(hù)層太薄，混凝土抗水、抗有害離子滲透及抗碳化性能差等，某些部位的混凝土開裂，鋼筋銹蝕，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)正常的使用壽命。

4影響混凝土碳化的因素

影響混凝土碳化的因素是由于混凝土的抗?jié)B能力不足和環(huán)境條件引起的，抗?jié)B能力取決于混凝土所用的水泥品種、骨料、水灰比以及澆筑、振搗和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量等；環(huán)境條件包括溫度、濕度、和CO2的濃度等。環(huán)境條件是客觀存在的，幾乎無法改變。因此防止混凝土的碳化必須從提高混凝土的抗?jié)B性著手，以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗?jié)B能力，降低混凝土的滲透以及采取各種辦法，防止混凝土的碳化或降低混凝土的碳化速度。

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