混凝土回弹与碳化深度关系0001

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1、应该是“混凝土碳化作用”，是指碳酸气或含碳酸的水与混凝土中氢氧化钙 作用生成碳酸钙的反应，正确地说，应是“碳酸化作用”，可是在国内已有通称 “碳化作用”的习惯。碳化作用通常是指C02气体的作用，它不会直接引起混凝 土性能的劣化，经过碳化的水泥混凝土，表面强度、硬度、密度还能有所提高。 混凝土碳化作用的机理，艮即碳化过程乃是外界环境中的C02通过混凝土表层的 孔隙和毛细孔，不断地向内部扩散的过程。混凝土的碳化一定要有水分存在。若 在毛细孔的孔壁上附着一层含有Ca(OH)2的水膜，则碳化就从带水膜的毛细孔壁 开始。当环境的相对湿度为5060%时，碳化的反应最快，可是当孔隙全部为 水分所充满时，也会

2、妨碍CO 2的扩散。CO2扩散的深度，通常用来作为评价混 凝土抗碳化性能的技术参数，因为表面暴露在大气之中的混凝土，无论如何都免 不了被碳化，只是碳化速度和抑制碳化进展的能力不同而已。碳化对混凝土的不利影响：混凝土碳化后强度硬度有所提高，但由于碳化一 般均在结构表面，深度不大，故对整体结构强度影响不大。但是混凝土碳化后会 产生体积收缩，当收缩应力超过混凝土表面抗拉强度时，会在表面产生裂缝。潮 湿空气进入裂缝使裂缝处的混凝土碳化收缩，继而使裂缝向混凝土内部发展。当 裂缝穿透混凝土保护层到达钢筋时，由于混凝土碱性降低，湿气锈蚀钢筋，锈蚀 严重时会胀裂保护层，加速锈蚀进程，最终有可能影响结构安全。耐

3、久性良好的 混凝土应该具有一定的抗拉强度、良好的抗渗透性能及良好的体积稳定性。砼碳化指砼中的Ca(OH)2与空气中CO2或水中溶的CO2或其它酸性物质反 应变成CaCO3而失去碱性的过程。砼的碳化值指砼自表面的碳化深度。它是钢筋 保层厚度的依据。当砼失去碱性环境，钢筋就易锈蚀膨胀并胀裂砼，最终削弱砼 对钢筋的握裹力，导至钢筋砼构件的破坏。混凝土回弹与碳化深度综述：碳化深度过深会降低混凝土的碱性，影响结构的耐久度。碳化就 是混凝土中的Ca(OH)2和空气中的CO2反应生成CaCO3和水的过程。碳化深度主要与水灰比和周围环境有关。一般说来，水泥用量一定的时候， 水灰比越大，碳化越快。当水灰比一定的

4、时候，水泥用量越少，碳化越快。从碳 化的定义我们可以看出如果水泥用量多的话，混凝土中的Ca(OH)2就多碱性就越 强，越不容易碳化。还有就是周围的环境，CO2的浓度及湿度。非常潮湿和非常 干燥的时候，混凝土都不易碳化。太湿可以隔离CO2与Ca(OH)2的反映，太干 CO2无法结合到水生成H2CO3 (碳酸)，混凝土也不会碳化。回弹检测混凝土强度是以混凝土的表面硬度来推断混凝土强度的.碳化会增 大混凝土表面硬度，所以回弹判定其强度时需要检测碳化深度进行修正。一、混凝土碳化机理及原因1、混凝土碳化机理拌和混凝土时，硅酸盐水泥的主要成份CaO水化作用后生成Ca(OH)2，它 在水中的溶解度低，除少量

5、溶于孔隙液中，使孔隙液成为饱和碱性溶液外，大部 分以结晶状态存在，成为孔隙液保持高碱性的储备，它的PH值为12.513.5。 空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道，气相扩散到混 凝土中部分充水的毛细孔中，与其中的孔隙液所溶解的Ca(OH)2进行中和反应。 反应产物为CaCO3和H2O, CaCO3溶解度低，沉积于毛细孔中。该反应式为：Ca (OH)2+CO2-CaCO3!+H2O反应后，毛细孔周围水泥石中的羟钙石补充溶解为 Ca2+和OH-，反向扩散到孔隙液中，与继续扩散进来的CO2反应，一直到孔隙液 的PH值降为8.59. 0时，这层混凝土的毛细孔中才不再进行这种中和反

6、应，此 时即所谓“已碳化”。确切地说，碳化应称为碳酸盐化。另外，凡是能与Ca(OH) 2进行中和反应的一切酸性气体，如SO2、SO3、H2S以至于气相HCI等，均能进 行上述中和反应，使混凝土碱度降低，故混凝土碳化应广义地称为“中性化”。 混凝土表层碳化后，大气中的CO2继续沿混凝土中未完全充水的毛细孔道向混凝 土深处气相扩散，更深入地进行碳化反应。2、混凝土碳化原因混凝土的主要成分有水泥、粗细骨料、水以及外加剂。水泥掺与混凝土的 拌合中，水泥中主要成分是CaO,经水化作用后生成Ca(OH)2，混凝土的碳化， 是指混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2起化学反应，生成中性的碳酸盐 CaCO3

7、。未碳化的混凝土呈碱性，混凝土中钢筋保持钝化状态的最低(临界)碱 度是PH值为11.5，碳化后的混凝土 PH值为8.59.5。碳化使混凝土的碱度降 低，同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，使混凝土对钢筋的保护作用减弱。 当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对 钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。钢筋锈蚀后，锈蚀产生的体积比原来膨胀24 倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，锈蚀越严重，铁锈越多，膨胀力越大，最 后导致混凝土开裂形成顺筋裂缝。裂缝的产生使水和CO2得以顺利的进入混凝土 内，从而又加速了碳化和钢筋的锈蚀。二、影响混凝土碳化的因素影响混凝土碳化的因素有环境因素、

8、原材料因素、施工操作因素等。铜 陵地区空气污染较重，空气中二氧化硫含量较多，酸雨也较多，是影响混凝土质 量的主要原因，另外影响混凝土碳化的因素还有如下几点。1、环境条件因为碳化是液相反应，十分干燥的混凝土即一直处于相对湿度低于25% 空气中的混凝土很难碳化；在空气湿度50%75%的大气中，不密实的混凝土最 容易碳化；但在相对湿度95%的潮湿空气中或在水中的混凝土反而难以碳化，这 是因为混凝土含水时透气性小，碳化慢；在湿度相同时，风速愈高、温度愈高， 混凝土碳化也愈快；混凝土碳化速度与空气中CO2浓度的平方根成正比。2、水泥品种一般说来，普通硅酸盐水泥要比早强硅酸盐水泥碳化稍快，掺混合材的 水泥

9、碳化速度更快，混合材掺量越大，碳化速度越快。掺用优质减水剂或加气剂， 可以大大改善混凝土的和易性，减小水灰比，制成密实的混凝土，使碳化减慢。 尤其是加气减水剂，由于抗冻性提高，可以大大改善钢筋混凝土建筑物的耐久性。3、骨料种类混凝土中的骨料本身一般比较坚硬、密实，总的说来，天然砂、砾石、 碎石比水泥浆的透气性小，因此混凝土的碳化主要通过水泥浆体进行。但是，在 轻混凝土中，由于轻质骨料本身气泡多，透气性大，所以能通过骨料使混凝土碳 化。一般说来，轻混凝土比普通混凝土碳化快，需要掺用加气剂或减水剂来减缓 它的碳化速度。4、水灰比混凝土的碳化速度与它的透气性有很密切的关系，混凝土的透气性越小，碳化进

10、行越慢。水灰比小的混凝土由于水泥浆的组织密实，透气性小，因而 碳化速度就慢。同理，单位水泥用量多的混凝土碳化较慢。5、浇筑与养护质量密实的混凝土表层孔隙很小，易从潮湿的空气中吸取水分而充满水，故不易 碳化；欠密实的混凝土表层中大孔隙内无水，CO2可以由气相扩散到充满水的毛 细孔隙而完成碳化。所以越是密实的混凝土其抗碳化能力越高。混凝土浇筑与养护质量是影响混凝土密实性的一个重要因素。如果 混凝土浇筑时不规范，特别是振捣不密实，以及养护方法不当、养护时间不足时， 就会造成混凝土内部毛细孔道粗大，且大多相互连通，严重时会引起混凝土再现 蜂窝、裂缝等缺陷，使水、空气、侵蚀性化学物质沿着粗大的毛细孔道或

11、裂缝进 入混凝土内部，从而加速混凝土的碳化和钢筋腐蚀。混凝土结构工程施工质量验收规范中规定：在混凝土试件强度评定 不合格及结构实体检验中，可采用非破损或局部破损的检测方法，按国家现行有 关标准的规定对结构构件中的混凝土强度进行推定。常用的有回弹法、超声回弹 综合法、钻芯法、后装拔出法等，其中最常用的是回弹法。而回弹法中碳化深度 对混凝土强度的推定值影响很大。碳化是一个缓慢发展的过程，在进行混凝土结 构及构件强度的检验时，为取得比较准确的混凝土的实际强度，应在28d后尽早 进行，即在未碳化或碳化程度很小时进行。三、混凝土碳化的防治1、在使用时合理选用水泥品种。对于水位变化区以及干湿交替作用的部位

12、 或较严寒地区选用抗硫酸盐普通水泥；对矿渣水泥和粉煤灰水泥要控制掺量，普 通水泥掺粉煤灰，可以在水泥用量不变的情况下，再外掺粉煤灰取代部分砂子， 或同时掺用粉煤灰的减水剂，即采用“双掺”的技术措施，这样可以提高混凝土 的抗碳化能力。2、选好合适的配合比，适量的外加剂，控制细骨料、粉料用量。分析骨料 的性质，如抗酸性骨料与水，水泥的作用对混凝土的碳化有一定的延缓作用。对 于使用江砂的地方，砂的级配不合理，粉料较多，更应选择合适的配合比，控制 水灰比。科学地搅拌和运输，及时地养护，以减少渗流水量和其它有害物的侵蚀， 确保混凝土的密实性。混凝土的密实度也是保证工程质量的关键因素。3、碳化后的混凝土构件还可采用涂刷环氧基液的方法，对建筑物地下部分 在其周围设置保护层；用各种溶注液浸注混凝土，如用溶化的沥青涂抹。对碳化 深度较大的，可凿除混凝土松散部分，洗净进入的有害物质，将混凝土衔接面凿 毛，用环氧砂浆或细石混凝土填补，最后以环氧基液做涂基保护。