如何预防混凝土碳化？

混凝土碳化现象在混凝土结构中普遍存在，混凝土碳化严重影响着混凝土的耐久性，是钢筋锈蚀的罪魁祸首之一，在上世纪末就引起世界各国混凝土专家们的重视，并开始相应的研究。近年来随着预拌混凝土的普及以及建设速度的加快，更多的混凝土碳化问题不断显现，混凝土结构碳化之快、碳化之深令人震惊，它值得每一个业内人士的关注与重视。

一、碳化作用机理古语云：知己知彼，百战不殆，想要减少混凝土碳化对建筑的影响，就必须搞清楚碳化的来龙去脉。碳化是什么？碳化作用是指大气中C02在有水的条件下，与水泥的水化产物发生化学反应，产生碳酸化合物以及分解出其他反应物的现象。碳化作用的实质是混凝土失去碱性的现象，最初的混凝土孔隙中充满了饱和Ca(OH)2溶液，它使钢筋表层发生初始的电化学腐蚀，该腐蚀物在钢筋表面形成一层致密的覆盖物，即Fe2O3和Fe3O4，这层覆盖物称为钝化膜，在高碱性环境中，即PH≥11.5时，它可以阻止钢筋被进一步腐蚀。当混凝土碳化深度超过保护层达到钢筋表面时，钢筋周围孔隙液的PH值降低到8.5～9.0，钝化膜被破坏，钢筋将完成电化学腐蚀，导致钢筋锈蚀。钢筋一生锈，体积增大，破坏了混凝土覆盖层，沿钢筋产生裂缝。水、空气进入裂缝，加速了钢筋的锈蚀。从而造成钢筋混凝土结构使用寿命的降低，碳化还会直接对混凝土材料造成破坏，并降低混凝土的耐久性。可见，混凝土的碳化对钢筋混凝土结构的耐久性有很大的影响。预拌混凝土普遍碳化快，尤其是混凝土板墙，有的不过两三个月，碳化深度竟达4~6mm。二、混凝土及施工现状1、混凝土现状不论是房地产开发项目还是政府工程，普遍工期紧，基本采用汽车泵、地泵来输送预拌混凝土，这就对混凝土的和易性、可泵性提出一定的要求。一般高层建筑的剪力墙厚度为180~250mm，钢筋密集，混凝土拌合物的坍落度基本在160mm以上，有的甚至为180~200mm，预拌混凝土普遍通过掺加减水剂、掺合料等来满足施工要求。混凝土中粉煤灰、矿渣粉等掺合料掺加比例越来越大，混凝土既要满足强度等级要求又要有良好的和易性，以满足泵送要求。2、施工现状有些工程由于工期紧，对混凝土的养护很难到位。大部分施工单位只对混凝土浇浇水而已，若不是在冬季，很少覆盖塑料薄膜，打完混凝土第二天楼板上就上人放线、绑钢筋、准备下一层施工，混凝土表面得不到好的养护和保护；剪力墙混凝土更疏于养护，而且拆模早，混凝土过早地暴露于空气中。3、混凝土保护层目前，高层建筑的混凝土保护层厚度一般为地下部分墙板内侧厚度为20mm，墙、梁、板临土侧厚度为40~50mm，非临土侧厚度为20~30mm，底板、承台处厚度为40~50mm；地上部分板、墙厚度为15~20mm，梁处厚度为25mm，外露梁板处厚度为25~35mm。三、混凝土碳化影响因素大气中结构混凝土的碳化通常是一个缓慢过程。碳化速度取决于混凝土渗透性与大气的CO2浓度，大体上符合费克扩散定律。碳化的主要因素包含以下几点：1、水泥用量和水灰比在同一环境下，强度等级高的混凝土结构碳化深度比强度等级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、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、所处环境同一配合比、同一施工工艺、不同环境的碳化速度不同。地面以上的混凝土比地面以下的混凝土碳化快，尤其是地下封闭良好、与室外空气接触少的混凝土不易碳化。6、现场养护现场养护不好、拆模过早的混凝土比养护到位、拆模晚的混凝土碳化快。用塑料膜包裹养护的柱混凝土基本不碳化而且强度高，拆掉塑料膜后碳化也很缓慢，按规定时间拆模的混凝土碳化也极小，这说明碳化与其接触空气早晚有关。另外，混凝土养护仅仅靠浇水是不够的，覆盖养护很重要，板墙虽然难以覆盖，但可以通过喷刷养护剂来达到养护的目的。比如同样是C35或C30强度等级的混凝土墙，由于拆模后及时喷刷了养护剂，两个多月的碳化值仅为0.5mm，只有表皮碳化，而同样配合比却没有喷养护剂的其他混凝土板墙，其碳化值高达3~4mm，甚至为5mm。四、碳化的预防与处理混凝土的碳化受环境（温度、湿度、C02含量）、水泥用量、水灰比、掺合料和外加剂、水泥品种、骨料品种、施工工艺等综合因素的影响，很难彻底控制住，目前还没有一个更好、更有效的解决办法，只能靠混凝土供应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况下，尽量减少。减慢混凝土碳化的发生。1、混凝土碳化的处理混凝土碳化的程度不同，部位不同，处理方法也不同。对碳化深度过大，钢筋锈蚀明显、危及结构安全的构件应拆除重建；对碳化深度较小并小于钢筋保护层厚度，碳化层比较坚硬的，可用优质涂料封闭；对碳化深度大于钢筋保护层厚度或碳化深度虽然较小但碳化层疏松剥落的，均应凿除碳化层，粉刷高强砂浆或浇筑高强混凝土；对钢筋锈蚀严重的，应在修补前除锈，并应根据锈蚀情况和结构需要加补钢筋。防碳化处理后的结果要达到阻止或尽可能减缓外界有害气体进入混凝土内侵蚀，使混凝土内部和钢筋一直处在高碱性环境中。还可以使用如环氧厚浆涂料、硅粉砂浆、混凝土结构变形缝的缝面处理的施工工艺进行处理。2、混凝土碳化的预防碳化危害大，处理麻烦，因此最好能在施工过程中注意预防，尽量减少碳化的深度及危害。混凝土搅拌站适当地掺加掺合料，采用优质外加剂，严格控制原材料质量，严格按混凝土配合比搅拌，控制好拌合物坍落度，在满足泵送要求的情况下尽量减小其坍落度。施工单位应加强对混凝土施工队伍质量意识教育，不要只图进度、不顾质量，严禁向混凝土中加水，振捣要密实，养护方法、养护时间及拆模时间都要严格按照国家有关规范执行。