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混凝土碳化控制的研究 S t ud y o n Co n c r e t e Ca r b o n a t i o n Co n t r o l 郭晓 亮 尚 宁洲 彭军 五冶集团上海有限公司 上海 2 0 1 9 0 0 摘 要： 混凝土的强度和耐久性是混凝土结构的两个重要指标 ，其中混凝土抗碳化能力是衡量混凝土结构耐久性非常重 要的一个指标。由此，通过对混凝土碳化反应机理的探讨，分析导致混凝土碳化的各种因素，提出施工时对混凝土减 缓碳化处理的建议。 关键词 ： 混凝土碳化反应机理影响因素 控制措施 中图分类号： T U 7 5 5 文献标识码 B 【 文章编号】1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 5 6 9 0 2 1 碳化定义 混凝土的碳化又称为混凝土的中性化 ，所有混凝土表 面除处于饱和水或完全干燥环境外都处在碳化过程中。它 是空气中二氧化碳与水泥 中的碱性物质相互作 用，使其成 分、 组织和性能发生变化 、 使用机能下降的一种很复杂的物 理化学过程。 混凝土碳化本身对混凝土强度并没坏处 ， 相反 随着碳化的进行 ， 混凝土 的强度还有所提高 ， 所 以根据 回 弹法检测混凝土抗压强度技术规程 ( J G J T 2 3 - 2 0 0 1 ) ， 回 弹值要根据碳化深度进行折减 ， 且随碳化的增大 ， 混凝土孔 隙率降低 ， 抗渗性能提高。 碳化的主要危害是 由于混凝土碱 性降低 ，使钢筋表面在高碱环境下形成 的对钢筋起保护作 用的致密氧化膜( 钝化膜 ) 遭到破坏 ， 使混凝土失去对钢筋 的保护作用 ， 导致混凝土中钢筋锈蚀。同时 ， 混凝土 的碳化 还会加剧混凝土的收缩 ，这些都可能导致混凝土的裂缝和 结构的破坏 ， 碳化后与抗压强度的关系见图 1 。 图 1 2 0 的 G O2 恒室温碳化后混凝 土抗压 强度 2 碳化的检测方法 碳化深度测试时 ，先用钎子在混凝土结构表面凿几个 作者简 介：郭 晓亮( 1 9 8 0 一 ) ， 男 ， 本科 ， 工程 师。 作者地址： 上海市宝山区克东路 l 号( 2 0 1 9 0 0 ) 。 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 3 2 6 测试点 ， 滴上浓度为 l 鬈 的酚酞 ， 然后将碳化深度测试仪顶 端尖部测试点 ，放置到混凝土结构测试点的粉红色与不变 色的边沿交界处 ，再将碳化深度测试仪平放到混凝土结构 面上，而后读 出碳化深度测试仪上 的数值 ，数值精确至 O 5 m m便是碳化深度测定值。具体操作标准详见 回弹法 检测混凝土抗压强度技术规程 ( J G J T 2 3 - 2 0 0 1 ) 第 4 3条。 3 影响碳化的因素及控制措施 3 1 材料 混凝土的碳化速度首先与材料本身有关， 一般说来 ， 普 通硅酸盐水泥要 比早强硅酸盐水泥碳化稍快 ，掺用减水剂 或加气 剂， 可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。从混凝土材料本身来说 ， 控制好其 粉煤灰的掺量 ， 对碳化有相当重要的影响 ， 在南京市颁布的 宁建工字 2 0 0 7 3 2 号文附件一第九条第 3 点规定 “ 混凝土 中掺用的粉煤灰应为一级粉煤灰( 烧失量不应大于 5 ) 。混 凝土拌制时粉煤灰掺量不宜大于水泥 用量的 1 5 ，否则应 委托有资质的检测单位按检验批次对混凝土构件进行碳化 检测 ， 检测数量为构件总数的 3 0且不少于 1 0个构件 ， 当 平均碳化深度大于 2 5 m m时 ， 设计单位应从耐久性等方面 提出处理意见。 ” 各规格水泥混凝土 中外加剂对碳化的影响 见表 1 。 表 1 各规 格水泥混凝土中外加剂对碳化 的影响 相对碳化速度系数 水泥品种 无外加剂 掺引气剂 掺减水剂 硅酸盐水泥 O 6 O 4 0 - 2 普通硅酸盐水泥 I _0 O 6 O 4 矿渣硅酸盐水泥( 矿渣掺量 3 O 一 4 0 ) 1 4 O 8 O 6 矿渣硅酸盐水泥 ( 矿渣掺量 6 O ) 2 2 1 I 3 0 9 火山灰质硅酸盐水泥及矿渣与 粉煤灰双掺水泥 1 7 O 9 l _O 粉煤灰水泥 1 8 1 1 0 7 建 筑 施 工 3 4 卷第 6 期 I 5 6 9 芝趟簸l田 3 2水 灰 比 普通硅酸盐水泥另外影响碳化的一个 内在因素是水灰 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 体积水泥用量多的混凝土碳化较慢。 但是在实际施工中， 向 混凝土中注水的现象屡禁不止，在浇筑剪力墙及一些截面 尺寸较小的混凝土构件时， 现场的作业人员甚至管理人员， 往往意识不到混凝土加水的危害 ， 为了施工方便 ， 擅 自向混 凝土内加水增加塌落度 ， 从而增大了混凝土的水灰比， 无形 中加快了混凝土的碳化。 因此在施工中， 控制好混凝土的塌 落度 ， 对减缓混凝土的碳化也有很重要的作用( 图 2 ) 。 r 一 一 一 ， 一 ， 一， - 3 0d 4 1 - 5 0d - 水灰 比 对碳化深度的影响 图2水灰比对碳化的影响 3 3浇筑质量 由于在混凝土施工中，现场混凝土的浇筑质量对碳化 的影响也较大 ， 如混凝土振捣不密实， 轻者表面气泡 、 麻面， 重者露筋、 孔洞 ； 这些混凝土表面缺陷， 会造成混凝土内部 毛细孔道粗大 ， 且大多相互连通 ， 使水、 空气、 侵蚀性化学物 质沿着粗大的毛细孔道或裂缝进入混凝土内部 ，从而加速 混凝土的碳化和钢筋腐蚀。因此， 在混凝土施工中， 要求对 混凝土浇捣密实 ， 以保证其的浇筑质量 ， 增大其抗碳化的能 力。 3 4环境因素 混凝土碳化需要水分的存在 ， 完全干燥的或者湿度较 大的环境中混凝土很难碳化 ； 在空气湿度正常大气 中， 不密 实的混凝土最容易碳化 ： 在湿度相 同时 ， 风速愈高、 温度愈 高 ， 混凝土碳化也愈快 ； 在做 民用建筑时 ， 通风较好的部位 ( 楼梯 口等部位 ) 碳化相对较大 ， 而地下室部分 由于基本封 闭， 碳化就相对较小。 我们无法左右环境的二氧化碳浓度 ，但在混凝土施工 时，采取一定的施工措施，完全可 以做 到减缓混凝土的碳 化。根据南京市相关专家的解释 ，混凝土施工完毕后的前 3 d 尤为重要 ， 根据现场实际的施工， 混凝土施工完毕后控 制碳化的措施如下： ( 1 ) 增加侧模套数 ， 推迟侧模拆除时间 在高层建筑 中，一个标准层的施工一般控制在 5 d左 5 7 o f 2 0 1 2 6 B 1 函 唱 右， 而在施工中一般底模 3 套 ， 侧模 2 套 ， 故侧模实际拆除 时间为混凝土浇筑完毕后 2 4 h 内， 此时混凝土 内未反应完 全 ， 极容易形成碳化 ， 所以底板的碳化要比剪力墙的碳化小 的多 ， 增加 1 套侧模 ， 推迟拆模时间， 可有效地控制混凝土 的碳化。 ( 2 ) 养护及时 混凝土成型后 ， 必须在适宜的环境中进行养护。 养护好 的混凝土， 具有胶凝好、 强度高、 内实外光和抗侵蚀能力强 ， 且能阻止大气中的水分和二氧化碳侵入其内 ，延缓碳化速 度。但是在实际的施工过程中， 因为受到各种因素( 如人工 成本、 材料成本 ) 的干扰 ， 所以现场养护往往很难做到位。 对 此 ， 根据相关资料 ， 我们建议采用混凝土养护液可以在节约 成本的前提下更好的达到养护效果， 即 ： 混凝土拆模后刷养 护液 ， 利用混凝土自养护 ， 待 2 8 d 后 自然脱落， 来达到养护 效果。目前养护液市场价在 1 8 0 0元 t 左右， 每公斤可以 养护 8 m 2 1 5 m 2 。 按照 目前笔者所在南京项 目 3 4层建筑 ， 采用养护液的费用为 1 2 0 0 0 元 栋左右 ， 费 用比正常养护 要低。 4结语 随着国家对工程质量重视程度的提高 ，各地方质量监 督部门对混凝土强度及混凝土碳化强检 力度逐渐增大 ， 并 出台相应的地方法规 ， 加大对结构耐久性的控制 ， 避免结构 提前加固， 如南京市颁布的宁建工字 2 0 0 7 3 2 号文附件一 第九条规定 “ 当平均碳化深度大于 2 5 m m时， 设计单位 应 从耐久性等方面提出处理意见” 。 本文就此对混凝土碳化的 问题进行了分析与研究 ， 并提 出了施工中的处理建议 ， 以期 为今后混凝土的施工提供参考。 参考文献 1 J G J F I 2 3 2 0 0 1回弹法检测混凝土抗压强度技术规程s 北京： 中国建筑 工业出版社， 2 0 1 1 f 2 G B T 5 0 1 0 7 2 0 1 0混凝土强度检验评定标准【 S 】 北京： 中国建筑： 【业出版 社 ， 2 0 1 0 【 3 】 中国建筑科学研究院G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2 ( 2 0 1 1 版) 混凝土结构工程施工质 量验收规范【S 】 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 2 囊 舔