摘要：混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。混凝土的碳化程度与对混凝土的破坏作用成正比，因此，掌握混凝土的碳化机理和防控措施在混凝土工程中越来越引起行业内工程技术人员的重视。
关键词：混凝土炭化化学腐蚀防控措施
Abstract: The carbonation of concrete is concrete by a chemical corrosion. The degree of the concrete carbonation is proportional to the damaging effects of concrete; so as to grasp the concrete carbonation mechanism and control measures in concrete engineering has drawn increasing the attention of engineering and technical personnel in the industry.Key words: concrete carbonization, chemical corrosion prevention and control measures
中图分类号：TU528.45 文献标识码：A 文章编号：
混凝土的碳化程度与对混凝土的破坏作用成正比，因此，掌握混凝土的碳化机理和防控措施在混凝土工程中越来越引起行业内工程技术人员的重视。混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中ＣＯ２气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化，其化学反应为：Ｃａ（ＯＨ）2＋ＣＯ2＝ＣａＣＯ3＋Ｈ2Ｏ。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的Ｆｅ2Ｏ3和Ｆｅ3Ｏ4，称为纯化膜。碳化后使混凝土的碱度降低，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。可见，混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化，对于素混凝土，碳化还有提高混凝土耐久性的效果，但对于钢筋混凝土来说，碳化会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，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。现对影响混凝土碳化的因素做以总结。
影响混凝土碳化的因素有环境因素、原材料因素、施工操作因素、碳化边界的界定等。
1、环境条件对碳化速度的影响
对碳化速度产生影响的环境条件主要是环境中CO2的浓度、环境温度及环境湿度。
① CO2浓度的影响 ：由于碳化反应是一种化学反应,与此有关的物质浓度对碳化速度有很大影响,CO2浓度越高,碳化速度越快。
②环境温度的影响 ：气体的扩散速度和碳化反应受温度影响较大,因此,随温度升高碳化速度加快。试验研究表明,CO2浓度10%、相对湿度80%条件下,温度40℃的碳化速度是20℃的2倍;CO2浓度5%、相对湿度60%条件下,温度30℃的碳化速度是10℃的1.7倍。
③环境相对湿度的影响 ：环境湿度对混凝土碳化速度有很大影响。相对湿度的变化决定着混凝土孔隙水饱和度的大小,湿度较小时,混凝土处于较为干燥或含水率较低的状态,虽然CO2气体的扩散速度较快,但由于碳化反应所需水分不足,故碳化速度较慢;湿度较高时,混凝土的含水率较高,阻碍了CO2气体在混凝土中的扩散,故碳化速度也较慢。有试验结果表明,在CO2浓度10%、温度40℃的条件下,相对湿度40%的碳化速度是80%时的1.8倍。
2、原材料因素
①水泥品种。水泥品种是影响混凝土碳化的主要因素。矿渣水泥和粉煤灰水泥中的掺合料含有活性氧化硅和活性氧化铝，它们和氢氧化钙结合形成具有胶凝性的活性物质，降低了碱度，因而加速了混凝土表面形成碳酸钙的过程，固而碳化速度较快。普通水泥碳化速度慢。
②粗、细骨料。细骨料太细及粗骨料粉料过多，则碳化速度加快。
③水灰比。水灰比小的混凝土由于水泥浆的组织密实，透气性小，碳化速度较慢。
④外加剂。混凝土外加剂的种类较多，但不可使用含有氯化物的外加剂，因为氯化物会加剧钢筋的腐蚀。
3、施工操作因素
浇筑和养护质量。混凝土浇筑时，振捣不密实、养护方法不当、养护时间不足会造成混凝土内部毛细孔道粗大，使水、空气、侵蚀性化学物质进入混凝土内部，加速混凝土的碳化和钢筋腐蚀。
4、碳化边界判定的影响
本来滴酚酞试液后打坑儿深处立即变红,周围不变色,也即为笔者测量的变色与未变色处,经过1~2分钟后,用钎子打坑儿的混凝土自然脱落面颜色无变化,可钎子压实面的混凝土颜色逐渐由无色转为浅粉色,最浅处达到构件表面。用钉子划过构件表面,深度约0.2mm,吹净浮尘,滴酚酞试液后,不久同样看到浅粉色。在钻取出的混凝土芯样内部和表面分别刮下部分粉末作PH值试验。结果表明,混凝土构件由表面至内部PH值增加,碱性增强。酚酞试液的指示范围为: PH7.4~10.0时指示无色，当PH到达10.0临界点时酚酞试液的颜色突变。即假如PH值为6.0,酚酞试液为无色,当PH值逐渐增大到10.0时,酚酞试液突然由无色变为红色。笔者将芯样(构件)表面的粉末制成溶液,加入酚酞试液后颜色立即变为红色,不像滴在混凝土上等片刻才变为浅粉色,这或许是颜色在溶液中比在固体上更易观察。所以,只要酚酞遇混凝土"变色",PH值最小为10.0。而当PH值为10.0时,根据碳化机理,混凝土还"未碳化"。
通过多个龄期半年内的工程进行验证,发现混凝土被工具所压实面的碳化深度值浅于混凝土自然脱落面的碳化深度值。经过钻芯修正回弹,发现采用浅的碳化深度值提高了回弹法的检测精度。 因此可得结论:《回弹规程》中所书碳化与未碳化混凝土交界面与《标准》中所书混凝土变色与未变色的交接处应为同一边界,即检测时混凝土被工具所压实面滴酚酞试液后无色与浅粉色的交界处。确定混凝土碳化与未碳化边界是用回弹法确定混凝土抗压强度的一项重要工作,碳化边界选择的不正确必然带来深度测量的不准确,回弹值相同而混凝土碳化深度值偏差±0.5mm,回弹推定强度与真实强度会偏差3%~6%。因此,建议在今后采用回弹法推定混凝土抗压强度时,以混凝土被工具所压实面滴酚酞试液后无色与浅粉色的交界处作为混凝土的碳化边界,这样可以提高回弹法检测精度,提高检测工作的效率。