混凝土碳化问题初探

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发布时间：2021-09-22

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混凝土碳化问题初探
黄晓东，李辉
(内蒙古红山水库管理局，内蒙古翁牛特旗024511)
[摘要] 文章阐述了混凝土碳化的原理及危害，并分析了影响碳化速度的因素。
[关键词] 水泥；混凝土；碳化；影响因素
中图分类号：TU 528 文章标识码：B 文章编号：1009—0088(2015)01—0176—02
0 引言
近几年，水库、水闸除险加固，常常遇到混凝土碳
化问题。比如内蒙古三盛公水利枢纽和海日苏水利枢
纽的除险加固工程均包括混凝土碳化的处理。
混凝土碳化是混凝土的自然现象，是混凝土在含
有CO 介质中发生的一个必然过程，可能过程比较漫
长，但却对混凝土的耐久性是个致命问题，建筑上常以
混凝土碳化达到钢筋部位所需的时间，作为混凝土的
耐用年限。可见混凝土碳化问题应予重视，无论在工
程设计还是在施工中都应予以考虑，使钢筋混凝土结
构的耐用年限达到或超过预计的要求。
1 混凝土碳化原理
混凝土主要是以水泥为胶结材料。水泥是一种水
硬性胶凝材料，与一定比例的砂石、水搅拌，浇筑成型，
经一定龄期养护，形成混凝土。
水泥熟料主要由Ca S(硅酸三钙)、Ca S(硅酸二
钙)、Ca，A(铝酸三钙)、C AF(铁铝酸四钙)4种矿物
成分组成、其中Ca S占50％左右，是水泥的主要成
分，ca s经水化作用，反应如下：
3CaO ·SiO2+nH2O =
2CaO·SiO2(n一1)H2O+Ca(OH)2
3CaO·SiO 水化后生成Ca(OH) ，使混凝土具有
碱性，但ca(ou) 能溶于水，在空气中能与空气中的
CO 化合生成CaCO ，使混凝土逐渐失去碱性。混凝
土失去碱性的现象即称为碳化。
2 混凝土碳化的危害
由于混凝土呈碱性，所以钢筋包裹在混凝土中不
生锈，一旦失去碱性，钢筋就有锈蚀的危险，尤其已碳
化的混凝土中如产生碳酸，就会加速钢筋的锈蚀。
混凝土碳化后体积有所收缩，而钢筋生锈体积就
会膨胀，两者作用会使混凝土保护层出现顺钢筋方向
的裂缝，严重了可使混凝土保护层剥落，造成钢筋混凝
土结构的破坏，危及工程安全。所以，在设计和施工中
必须重视混凝土的耐用年限和如何减小混凝土碳化速
度的问题，尤其是钢筋混凝土结构。
3 影响混凝土碳化速度的因素
(1)水泥品种。根据水泥矿物成分组成的不同、施
工及结构的不同要求，产生多种特性的水泥，Ca S所
占比例的不同、掺合料品种及掺量的不同，对碳化速度
都有较大影响。
前述水泥4种矿物成分中，Ca S水化生成物
Ca(OH) 使混凝土具有碱性，且混凝土硬化快，水化热
大，强度增长快，硬化后强度高，其他3种矿物成分
C S、C A、C AF，虽在混凝土硬化过程中作用各不相
同，但水化生成物均不含碱性，可见这3种矿物成分不
具备抗碳化能力。建筑上常用的水泥，是以经煅烧生
成的前述4种矿物成分熟料，加入适量石膏进行磨细
制成水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。如除加人适
量石膏，再加入适量其他混合材料、高炉矿渣、火山灰
质混合材料、粉煤灰等磨细制成水硬性胶凝材料，分别
称为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸
盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。由于各种水泥Ca S含量
的差别，其碳化速度有很大差别，碳化速度由慢到快排
序为：早强硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐
水泥、粉煤灰硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥)。
(2)混凝土的配合比和标号。水泥用量大、标号
高、水灰比小，碳化速度慢，反之碳化速度快。
(3)外加剂。引气剂及减水剂可以改善混凝土的
和易性，减小水灰比，增加混凝土的密实度，从而提高
混凝土的抗碳化能力。