混凝土碳化現(xiàn)象在混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在，混凝土碳化嚴(yán)重影響著混凝土的耐久性，是鋼筋銹蝕的罪魁禍?zhǔn)字?，在上世紀(jì)末就引起世界各國混凝土們的重視，并開始相應(yīng)的研究。近年來隨著預(yù)拌混凝土的普及以及建設(shè)速度的加快，更多的混凝土碳化問題不斷顯現(xiàn)，混凝土結(jié)構(gòu)碳化之快、碳化之深令人震驚，它值得每一個業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注與重視。

一、碳化作用機理

古語云：知己知彼，百戰(zhàn)不殆，想要減少混凝土碳化對建筑的影響，就必須搞清楚碳化的來龍去脈。碳化是什么？

碳化作用是指大氣中C02在有水的條件下，與水泥的水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸化合物以及分解出其他反應(yīng)物的現(xiàn)象。

碳化作用的實質(zhì)是混凝土失去堿性的現(xiàn)象，最初的混凝土孔隙中充滿了飽和Ca(OH)2溶液，它使鋼筋表層發(fā)生初始的電化學(xué)腐蝕，該腐蝕物在鋼筋表面形成一層致密的覆蓋物，即Fe2O3和Fe3O4，這層覆蓋物稱為鈍化膜，在高堿性環(huán)境中，即PH≥11.5時，它可以阻止鋼筋被進(jìn)一步腐蝕。當(dāng)混凝土碳化深度超過保護(hù)層達(dá)到鋼筋表面時，鋼筋周圍孔隙液的PH值降低到8.5～9.0，鈍化膜被破壞，鋼筋將完成電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致鋼筋銹蝕。鋼筋一生銹，體積增大，破壞了混凝土覆蓋層，沿鋼筋產(chǎn)生裂縫。水、空氣進(jìn)入裂縫，加速了鋼筋的銹蝕。從而造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的降低，碳化還會直接對混凝土材料造成破壞，并降低混凝土的耐久性?？梢?，混凝土的碳化對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有很大的影響。預(yù)拌混凝土普遍碳化快，尤其是混凝土板墻，有的不過兩三個月，碳化深度竟達(dá)4~6mm。

二、混凝土及施工現(xiàn)狀

1、混凝土現(xiàn)狀

不論是房地產(chǎn)開發(fā)項目還是政府工程，普遍工期緊，基本采用汽車泵、地泵來輸送預(yù)拌混凝土，這就對混凝土的和易性、可泵性提出一定的要求。一般高層建筑的剪力墻厚度為 180~250mm，鋼筋密集，混凝土拌合物的坍落度基本在160mm以上，有的甚至為180~200mm，預(yù)拌混凝土普遍通過摻加減水劑、摻合料等來滿足施工要求?；炷林蟹勖夯?、礦渣粉等摻合料摻加比例越來越大，混凝土既要滿足強度等級要求又要有良好的和易性，以滿足泵送要求。

2、施工現(xiàn)狀

有些工程由于工期緊，對混凝土的養(yǎng)護(hù)很難到位。大部分施工單位只對混凝土澆澆水而已，若不是在冬季，很少覆蓋塑料薄膜，打完混凝土第二天樓板上就上人放線、綁鋼筋、準(zhǔn)備下一層施工，混凝土表面得不到好的養(yǎng)護(hù)和保護(hù)；剪力墻混凝土更疏于養(yǎng)護(hù)，而且拆模早，混凝土過早地暴露于空氣中。

3、混凝土保護(hù)層

目前，高層建筑的混凝土保護(hù)層厚度一般為地下部分墻板內(nèi)側(cè)厚度為20mm，墻、梁、板臨土側(cè)厚度為40~50mm，非臨土側(cè)厚度為20~30mm，底板、承臺處厚度為40~50mm；地上部分板、墻厚度為15~20mm，梁處厚度為25mm，外露梁板處厚度為25~35mm。

三、混凝土碳化影響因素

大氣中結(jié)構(gòu)混凝土的碳化通常是一個緩慢過程。碳化速度取決于混凝土滲透性與大氣的CO2濃度，大體上符合費克擴散定律。碳化的主要因素包含以下幾點：

1、水泥用量和水灰比

在同一環(huán)境下，強度等級高的混凝土結(jié)構(gòu)碳化深度比強度等級低的混凝土碳化深度小，即水泥用量多、水灰比小的混凝土碳化深度小。

2、水泥品種

一般說來，普通硅酸鹽水泥要比早強硅酸鹽水泥碳化稍快，摻混合材的水泥碳化速度更快，混合材摻量越大，碳化速度越快。摻用優(yōu)質(zhì)減水劑或加氣劑，可以大大改善混凝土的和易性，減小水灰比，制成密實的混凝土，使碳化減慢。尤其是加氣減水劑，由于抗凍性提高，可以大大改善鋼筋混凝土建筑物的耐久性。

3、骨料種類

混凝土中的骨料本身一般比較堅硬、密實，總的說來，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水泥漿體進(jìn)行。但是，在輕混凝土中，由于輕質(zhì)骨料本身氣泡多，透氣性大，所以能通過骨料使混凝土碳化。一般說來，輕混凝土比普通混凝土碳化快，需要摻用加氣劑或減水劑來減緩它的碳化速度。

4、拌合物坍落度

拌合物坍落度大的混凝土比坍落度小的混凝土碳化快。

5、所處環(huán)境

同一配合比、同一施工工藝、不同環(huán)境的碳化速度不同。地面以上的混凝土比地面以下的混凝土碳化快，尤其是地下封閉良好、與室外空氣接觸少的混凝土不易碳化。

6、現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)

現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)不好、拆模過早的混凝土比養(yǎng)護(hù)到位、拆模晚的混凝土碳化快。用塑料膜包裹養(yǎng)護(hù)的柱混凝土基本不碳化而且強度高，拆掉塑料膜后碳化也很緩慢，按規(guī)定時間拆模的混凝土碳化也極小，這說明碳化與其接觸空氣早晚有關(guān)。另外，混凝土養(yǎng)護(hù)僅僅靠澆水是不夠的，覆蓋養(yǎng)護(hù)很重要，板墻雖然難以覆蓋，但可以通過噴刷養(yǎng)護(hù)劑來達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。比如同樣是C35或C30強度等級的混凝土墻，由于拆模后及時噴刷了養(yǎng)護(hù)劑，兩個多月的碳化值僅為0.5mm，只有表皮碳化，而同樣配合比卻沒有噴養(yǎng)護(hù)劑的其他混凝土板墻，其碳化值高達(dá)3~4mm，甚至為5mm。

四、碳化的預(yù)防與處理

混凝土的碳化受環(huán)境（溫度、濕度、C02含量）、水泥用量、水灰比、摻合料和外加劑、水泥品種、骨料品種、施工工藝等綜合因素的影響，很難徹底控制住，目前還沒有一個更好、更有效的解決辦法，只能靠混凝土供應(yīng)方和施工方共同采取一些必要的措施，在不增加更多成本的情況下，盡量減少。減慢混凝土碳化的發(fā)生。

1、混凝土碳化的處理

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，鋼筋銹蝕明顯、危及結(jié)構(gòu)安全的構(gòu)件應(yīng)拆除重建；對碳化深度較小并小于鋼筋保護(hù)層厚度，碳化層比較堅硬的，可用優(yōu)質(zhì)涂料封閉；對碳化深度大于鋼筋保護(hù)層厚度或碳化深度雖然較小但碳化層疏松剝落的，均應(yīng)鑿除碳化層，粉刷高強砂漿或澆筑高強混凝土；對鋼筋銹蝕嚴(yán)重的，應(yīng)在修補前除銹，并應(yīng)根據(jù)銹蝕情況和結(jié)構(gòu)需要加補鋼筋。

防碳化處理后的結(jié)果要達(dá)到阻止或盡可能減緩?fù)饨缬泻怏w進(jìn)入混凝土內(nèi)侵蝕，使混凝土內(nèi)部和鋼筋一直處在高堿性環(huán)境中。還可以使用如環(huán)氧厚漿涂料、硅粉砂漿、混凝土結(jié)構(gòu)變形縫的縫面處理的施工工藝進(jìn)行處理。

2、混凝土碳化的預(yù)防

碳化危害大，處理麻煩，因此最好能在施工過程中注意預(yù)防，盡量減少碳化的深度及危害。

混凝土攪拌站適當(dāng)?shù)負(fù)郊訐胶狭?，采用?yōu)質(zhì)外加劑，嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，嚴(yán)格按混凝土配合比攪拌，控制好拌合物坍落度，在滿足泵送要求的情況下盡量減小其坍落度。

施工單位應(yīng)加強對混凝土施工隊伍質(zhì)量意識教育，不要只圖進(jìn)度、不顧質(zhì)量，嚴(yán)禁向混凝土中加水，振搗要密實，養(yǎng)護(hù)方法、養(yǎng)護(hù)時間及拆模時間都要嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。

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