（山东莱钢建设有限公司建筑安装分公司，山东，莱芜，271104）
【摘 要】混凝土结构的应用越来越广泛，对混凝土强度的检测手段也越来越多，现场通常采用操作简便易行的回弹方式；在回弹过程中碳化深度对回弹数值的影响最大，往往能够直接决定混凝土强度能否达到设计要求，因此能否准确测量碳化深度，将直接影响回弹数值及最终混凝土的强度推定值；碳化深度较大将直接影响混凝土各项功能性指标，因此，分析碳化深度的影响因素以及制定混凝土碳化的防治措施将成为重中之重。
【关键词】混凝土回弹强度；碳化深度；碳化影响；预防措施
1、引言
在混凝土结构现场实际检测技术中，回弹法具有检测方便、操作简单、速度快、效率高、不对构件造成损伤等优点，它是混凝土结构现场检测技术中应用最为广泛的一种混凝土无损检测技术。回弹强度由回弹平均值依据碳化深度来进行推定，混凝土碳化程度直接决定着混凝土回弹强度推定值的大小。因此深入认识混凝土碳化对回弹值的影响，了解碳化深度的影响因素并掌握碳化的预防措施，对指导现场施工具有重要意义。
2、混凝土碳化对混凝土构件回弹的影响
2.1 少量碳化有助于回弹读数的提高
少量碳化有助于改善混凝土的部分机能，使回弹读数得到一定的提高。碳化使混凝土表面形成CaCO3薄膜，使混凝土表面层孔隙被Ca-CO3结晶填充，从而改善混凝土表面的硬度及密实性，混凝土回弹读数得到相应的提高。
2.2 大量碳化使混凝土强度降低
大量碳化使混凝土环境中的Ca(OH)2浓度降低，当Ca(OH)2浓度降至水泥水化物稳定所需浓度限值以下时，水泥水化物就会分解，放出CaO以维持溶液的[OH-]浓度，继续下去就会导致水化物晶体变成胶体，降低混凝土构件强度。混凝土构件强度降低，混凝土表面硬度相应降低，从而混凝土构件的回弹值也相应的降低。
2.3 过量碳化使混凝土构件回弹值急剧下降
混凝土碳化生成的CaCO3使混凝土变脆，过量碳化使混凝土出现收缩、涨裂，导致混凝土表面松散，在回弹过程中吸收部分弹击能量，降低回弹数值。同时碳化加快混凝土收缩，使混凝土表面发生微裂纹，为各种侵蚀解质（如CO2等）进入混凝土内部提供条件，加速混凝土碳化，使混凝土表面状况直线下降，从而使混凝土回弹推定值大幅下降。
2.4 混凝土碳化对钢筋耐久性的影响
混凝土碳化使混凝土的碱度降低，完全碳化区的pH值由12左右降至9以下，钢筋表面的钝化膜发生破坏，使混凝土失去对钢筋的保护作用而导致钢筋锈蚀。混凝土的碳化由表及里，空气中的CO2首先扩散至混凝土内部的毛细管孔隙中与水泥水化产生氢氧化钙和水化硅酸钙等水化产物相互作用形成碳酸钙，使混凝土的碱度逐渐降低。当碳化层达到钢筋后，便会破坏钢筋的钝化膜层，其周围若存在发生电化腐蚀所需的水分和氧气或者某些有害成分时，混凝土中的钢筋将产生锈蚀，体积膨胀，呈现多孔疏松状态，极易透气和吸水，因此加剧了钢筋的锈蚀。钢筋锈蚀产生的体积膨胀，由于内部应力的作用使混凝土产生裂缝，甚至产生混凝土表面崩落。
3、影响混凝土碳化的因素
建筑物所在的地区环境是影响混凝土碳化的主要因素，例如空气的污染程度、是否有酸雨等，不同地区对混凝土的碳化的影响因素不尽相同，此外影响混凝土碳化的因素还有如下几点：
3.1 环境条件
由于碳化是液相反应，十分干燥的混凝土即一直处于相对湿度低于25%空气中的混凝土很难碳化；在空气湿度50%～75%的大气中，不密实的混凝土最容易碳化；但在相对湿度95%的潮湿空气中或在水中的混凝土反而难以碳化，这是因为混凝土含水时透气性小，碳化慢；在湿度相同时，风速愈高、温度愈高，混凝土碳化也愈快；混凝土碳化速度与空气中CO2浓度的平方根成正比。
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3.2 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。
3.3 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。一般情况下，轻质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。
3.4 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，单位水泥用量多的混凝土碳化较慢。
3.5 浇筑与养护质量
密实的混凝土表层孔隙很小，易从潮湿的空气中吸取水分而充满水，故不易碳化；欠密实的混凝土表层中大孔隙内无水，CO2可以由气相扩散到充满水的毛细孔隙而完成碳化。所以越是密实的混凝土其抗碳化能力越高。混凝土浇筑与养护质量是影响混凝土密实性的一个重要因素。如果混凝土浇筑时不规范，特别是振捣不密实，以及养护方法不当、养护时间不足时，就会造成混凝土内部毛细孔道粗大，且大多相互连通，严重时会引起混凝土再现蜂窝、裂缝等缺陷，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。
4、混凝土碳化的预防
4.1 认真选择建筑材料
在使用时合理选用水泥品种；对于水位变化区以及干湿交替作用的部位或较严寒地区选用抗硫酸盐普通水泥；对矿渣水泥和粉煤灰水泥要控制掺量，普通水泥掺粉煤灰，可以在水泥用量不变的情况下，再外掺粉煤灰取代部分砂子，或同时掺用粉煤灰的减水剂，即采用“双掺”的技术措施，这样可以提高混凝土的抗碳化能力。混凝土中的骨料本身一般比较坚硬密实，天然砂、碎石比水泥浆的透气性小，混凝土的碳化主要通过水泥浆体进行，因此骨料宜选用质地硬实和级配良好的砂和石料，还要特别注意剔除骨料中的其他有害物质。
4.2 在混凝土中掺入优质外加剂
在混凝土中掺入优质外加剂，如减水剂、加气剂等，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。
4.3 要严格控制混凝土的水灰比
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，单位水泥用量多的混凝土碳化较慢。因此要把水的用量控制在满足配料和施工需要的范围内，尽量减少混凝土的水灰比。
4.4 加强振捣和养护
密实的混凝土表层孔隙很小，易从潮湿的空气中吸取水分而充满水，故不易碳化；欠密实的混凝土表层中大孔隙内无水，CO2可以由气相扩散到充满水的毛细孔隙而完成碳化，所以越是密实的混凝土其抗碳化能力越高。混凝土浇筑与养护质量是影响混凝土密实性的一个重要因素，如果混凝土浇筑时不规范，特别是振捣不密实，以及养护方法不当、养护时间不足时，就会造成混凝土内部毛细孔道粗大，且大多相互连通，严重时会引起混凝土再现蜂窝、裂缝等缺陷，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。因此混凝土振捣一定要充分并严格按照规定标准进行，必要时可作表面处理；养护一定要及时，一旦混凝土达到初凝时，就应立即进行养护，并坚持按所要求的时间养护，控制好温度和湿度，以使混凝土在适宜的环境中进行养护。
参考文献：
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[5]袁群,何芳婵,李杉.混凝土碳化理论与研究,黄河水利出版社,2009.
论文作者:刘建伟,司相敦
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年1月供稿
论文发表时间:2016/4/25
标签：混凝土论文; 密实论文; 水灰比论文; 透气性论文; 孔隙论文; 钢筋论文; 水泥论文; 《工程建设标准化》2016年1月供稿论文;