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1、混凝土碳化对结构耐久性的影响1 混凝土的碳化机理混凝土结构是常用的结构形式之一。早期混凝土呈碱性，其PH值一般大于12.5，在高碱性环境中的钢筋易发生钝化，钢筋表面产生钝化膜，阻止钢筋锈蚀。但是，当空气、土壤或地下水中的酸性物质CO2、HCl、SO2、Cl2深入混凝土与其中的碱性物质产生化学反应，形成碳酸钙等碱性物质，就会导致混凝土PH值降低，钢筋发生锈蚀。钢筋锈蚀导致混凝土保护层开裂、钢筋与混凝土的粘结力破坏、钢筋受力截面减小、结构耐久性降低。2 影响混凝土碳化的因素引起混凝土碳化的因素包括内部因素和外部因素。2.1 内部因素内部因素包括混凝土所用的水泥品种、水泥用量、掺合料、骨料、水灰比、
2、抗压强度、渗透系数及透水量等；因不同的水泥中所含硅酸钙和铝酸钙盐基性高低不同，所以水泥品种的影响相对较大。2.2 外部因素外部因素包括光照条件、温度、空气湿度和CO2的浓度等环境条件，在干燥和饱和水条件下，碳化反应几乎终止。在施工过程中的过度振捣、混凝土附近水的更新速度、水流速度、结构尺寸、水压力及养护方法与混凝土的碳化都有密切的关系。由此可见，对于已经服役的混凝土结构，内部因素已经确定，因此影响其碳化的主要因素是外部因素，如CO2的浓度、环境温度和湿度。3 混凝土的碳化规律混凝土自然碳化进程缓慢，试验周期长，研究起来十分困难，目前对混凝土碳化的研究主要是建立在实验室中人工快速碳化的基础上的，
3、在分析碳化试验结果的基础上，提出了碳化深度与碳化时间的关系为，。为碳化速度系数，、分别为测定的和预测的混凝土碳化深度，为碳化时间，碳化系数体现了混凝土的抗碳化能力，与水灰比、水泥品种、水泥用量、养护方法等内部因素有关，而且与环境的相对湿度、温度及CO2浓度有关。4 混凝土碳化的研究意义混凝土结构中钢筋锈蚀的原因是由于混凝土碳化，降低了混凝土的碱度，破坏了钢筋表面的钝化膜，使混凝土失去了对钢筋的保护作用。对混凝土碳化现象进行研究，掌握其发生所引起的材性的变化规律，有利于解决混凝土的碳化问题，选择更加合理的材料，采取必要和有效的防护措施，消除或延缓混凝土碳化进程，以保证建筑物在设计基准期内满足良好
4、的安全和使用要求。混凝土碳化是一个复杂的物理化学过程，因而必然要引起自身组成及结构的变化并由此改变其力学性能。混凝土的碳化引起建筑物耐久性失效的现象越来越严重。开展混凝土碳化方面的研究，深入了解碳化混凝土的受力性能，无论对新建筑物耐久性设计，还是对旧建筑物现有承载能力进行评估或剩余耐久年限预测，将提供最合理、最有说服力的理论依据。5 预防混凝土碳化的措施5.1 改善混凝土自身性能混凝土材料应选用颗粒细、水化热低的水泥，水泥越细，凝结越快，泌水越少，抗渗性能越好。水灰比小的混凝土组织密实、透气性小，具有较好的抗渗性，因而碳化速度慢，拌制混凝土时，在满足设计要求和施工要求的情况下，尽量降低水灰比，
5、减少用水量，增加密实度，提高混凝土的抗渗性。可掺入引气型的高效减水剂，一方面使混凝土内部产生均匀、稳定、互不连通的微小气泡，阻止了CO2的渗透，另一方面也大大减少了混凝土的用水量，增加了混凝土的密实度，提高了抗渗性。5.2 控制施工质量混凝土早期养护不好，水泥得不到正常水化，会降低混凝土的密实度并极易产生裂缝，影响抗渗性。所以一定要加强混凝土的早期湿润养护，时间不得少于14d,以保证水泥正常水化，增加密实度，提高抗渗性。适当增加钢筋混凝土保护层的厚度，以延缓CO2等渗入到达钢筋的时间。因此，可在混凝土结构表面涂刷抗渗性和耐久性好的有机防渗层材料，在一定程度上可以阻滞空气的渗透而减慢混凝土的碳化
6、。在混凝土里掺阻锈剂，也可以防止由于混凝土的碳化而引起的钢筋锈蚀。5.3 使用环境和管理对于建筑物在使用上不要随意改建原设计的使用条件，建筑物使用条件的改变，直接关系到外界气体、温度、湿度等因素变化所引起的混凝土内部某些情况的变化，尤其是对于混凝土构件的容易碰撞部位，更应当设置包角和隔层保护。对于建筑中混凝土构件的管理，主要是定期检查、加强维护；对于容易产生碳化的混凝土构件，则应定期观察及测试温度、湿度，检查裂缝情况和碳化深度，并作好详细记录，若发现混凝土表面有开裂、剥落现象时，则应及时利用防护涂料对混凝土表面进行封闭或采取使混凝土表面与大气隔离措施，绝对不允许其裂缝继续扩大，必要时可作混凝土
7、补强处理。6 混凝土碳化性能的研究现状和展望国际上一些发达国家非常重视混凝土结构的耐久性问题，在混凝土碳化方面进行了大量的试验研究及理论分析。在混凝土碳化机理方面已经取得了比较统一完整的认识，对于混凝土碳化影响因素、人工加速碳化以及碳化深度检测方面也有了全面的了解。基于这些研究成果，各国工程界相继都把碳化作为混凝土耐久性的一个主要方面纳入了设计规范，并从不同角度提出了碳化深度的计算模型。我国在混凝土碳化方面的研究起步较晚，但通过研究混凝土碳化的影响因素与碳化深度预测模型，已经取得了一些研究成果，但仍然有待继续提高。通过对混凝土碳化原因的研究，将对增强结构的耐久性提供强有力的保证，通过控制施工和采取各种措施，预防混凝土碳化甚至减缓混凝土的碳化都是有可能实现的，对混凝土耐久性的提高，以及提高混凝土结构的使用年限具有重要意义。
