摘要：混凝土结构耐久性的一个重要衡量指标就是混凝土的抗碳化能力。混凝土的抗碳化性差的话会引起钢筋的锈蚀，导致混凝土的结构被破坏，使建筑物的使用寿命缩短。随着二氧化碳的在大气中的含量越来越高，人们对混凝土碳化也逐渐的重视起来。
关键词：混凝土；碳化；影响因素；控制措施
随着经济和工业的不断发展，各类建筑工程的结构中都对钢筋混凝土有所应用。即使是同一强度的混凝土结构，它的耐久性也是有很大差别的，而混凝土结构耐久性的一个重要横梁指标就是混凝土的抗碳化能力。因为过去的生活环境里二氧化碳的含量是低于现在的生活环境的，同时对混凝土碳化的重视程度也不够，这就导致很多混凝土结构的耐久性是相对较差的。但是在现在随着科技、工业的发展，大气中的二氧化碳浓度变的越来越高，暴露在大气当中的混凝土结构所面临的碳化问题变的越来越严重，人们对这个问题开始重视起来。
1 对混凝土碳化进行控制的原因
混凝土的抗碳化能力差会引起钢筋的锈蚀，而钢筋在锈蚀后会产生膨胀从而导致混凝土的开裂现象，保护层会发生脱落，钢筋的断面会发生缺损的情况，从而造成混凝土结构的耐久性差。混凝土结构的耐久性差不但造成建筑的使用寿命变短，还可能造成不可估量的巨大经济损失，建筑中如果有人居住还有可能造成人员的伤亡。
2 混凝土的碳化
2.1混凝土的碳化反应
水、水泥、砂以及石子是混凝土的基本的组成材料，这些材料中的水泥和水会发生水化反应生成自身就具有一定强度的水化物，这种水化物将砂与石子进行粘结，从而形成一个坚固的整体。而混凝土的碳化指的是二氧化碳与混凝土中的水产生一定的作用形成碳酸盐或者其他的一些物质的现象，混凝土的碳化现象是其内部的组织发生了变化。混凝土的内部具有很多的孔隙和气泡等，空气中的二氧化碳会进入到这些孔隙中与氢氧化钙和硅酸三钙以及硅酸二钙等相互进行反应。混凝土碳化的化学反应式是
CO₂+H₂O=H₂CO₃
Ca(OH)₂+H₂CO₃=CaCO₃+2H₂O
3CaO▪2SiO₂▪3H₂O+3H₂CO₃=3CaCO₃+2SiO₂+6H₂O
2CaO▪SiO₂▪4H₂O+2H₂CO₃=2CaCO₃+SiO₂+6H₂O
由此可以发现混凝土的碳化是一个复杂的物理化学反应过程。
2.2混凝土碳化反应的进展模式
混凝土的细孔溶液中存在很多的K﹢离子和Na﹢离子以及与之相平衡的OH﹣离子，混凝土细孔溶液中的Ca²﹢离子的浓度是相对来说比较低的。但是在二氧化碳进入混凝土的细孔中后与混凝土的细孔溶液当中的H₂O生成了H﹢离子以及CO₃²﹣离子和HCO₃¹﹣离子， 之后H﹢与Ca(OH)₂中的OH﹣生成了水，Ca²﹢有选择性的与CO₃²﹣生成了CaCO₃沉淀。
2.3钢筋腐蚀的基本原理
钢筋在与水化物Ca(OH)₂接触后，会发生初始的电化学腐蚀现象，钢筋的表面会产生一层钝化膜，钝化膜的主要是三氧化二铁和四氧化三铁覆盖物。这层钝化膜在碱性的环境下是可以阻止钢筋的进一步被腐蚀情况的，但是当碳化的程度从保护层深入到钢筋的表面时，少量的Ca(OH)₂和CO₂发生化学反应生成CaCO₃和H₂O,PH值在孔隙液中会大幅度的降低，这就造成了钢筋钝化膜遭到破坏，钢筋被锈蚀，钢筋锈蚀后体积会产生膨胀而致使混凝土出现开裂。混凝土的开裂会使空气以及水等等中的酸性物质进入到混凝土当中与其中的碱性物质发生一系列的化学反应，从而让钢筋更快的被腐蚀。
3 混凝土碳化的影响因素
3.1混凝土碳化的内部因素
混凝土中水泥的用量会使混凝土对二氧化碳的吸收量产生直接的影响，水泥的用量与混凝土水化程度相乘所得到的的乘积就是混凝土能够吸收二氧化碳的量。增加水泥用量的好处是可以对混凝土的和易性进行改变从而使混凝土的密实性提高，同时还可以让混凝土的碱性储备有所增加。所以，混凝土中的水泥用量越多其强度就会越高，碳化速度就会变缓。
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3.2水泥品种对混凝土碳化的影响
水泥因其品种不同，所包含的的化学成分以及矿物成分都是不同的。这对水泥的活性以及混凝土的碱性都有影响，也就是说会影响到混凝土的碳化速度。
3.3水灰比对混凝土碳化的影响
混凝土的强度与混凝土的水灰比有着密切的关系，水灰比越低强度越高，水灰比越高强度越低。混凝土的强度越高其密实程度也就越高，混凝土的碳化过程其实就是二氧化碳在混凝土中的扩散过程，而混凝土的密实程度会影响到扩散程度的快慢，密实程度越高，扩散程度越慢。同时混凝土的碳化程度是受水泥的用量影响的，在混凝土的搅拌过程中会掺入一定量的水，在混凝土的凝固过程中，水所占据的空间就会逐渐的变成微孔。因此水灰比是会影响到混凝土的渗透性的，在水泥的用量不变的情况下，水灰比增大会增加混凝土的孔隙率导致密实度的降低，这就会导致混凝土的碳化速度加快。
3.3外部因素对混凝土碳化造成的影响
外部因素在一定程度上是会对混凝土的碳化造成影响的，比如光照和温度会影响到二氧化碳在空气中的扩散程度，从而对混凝土的碳化造成影响；相对湿度会影响到混凝土碳化的速度；养护的好坏会决定混凝土的抗碳化能力；
4 混凝土的碳化控制措施
4.1水泥的选择
在施工的过程中要根据实际情况来进行水泥的选择，在水位变化区或严寒的地区可以选择抗硫酸盐的不同硅酸盐水泥，而在水流高速冲刷的部位可以选择使用高标号水泥。
4.2骨料的选择
要选择级配良好的、粗细程度适当的抗酸性骨料来与水以及水泥来发生作用，这样对混凝土来说其抗碳化性会提高。骨料中的有害成分是指针状或片状的骨料以及骨料中的粉末。
4.3配合比要恰当，要对加水量进行控制
混凝土的各种材料的用量的比例要恰当，加水量过多会导致混凝土的密实度低、耐久性和强度变差，抗碳化性差，加水量过少会影响到凝胶体的生成，从而导致强度变差。
4.4外加剂和添加剂的加入要适当
将减水防裂剂加入到混凝土的拌合中可以减少用水量而使混凝土的抗裂性能提高，加强水泥浆的稠度。活性和非活性的混合材料则可以起到提高混凝土密实程度的作用，对混凝土的强度进行提高。
4.5施工中使用科学的施工方法
在对要求较高的部位进行施工时要选择好气候条件以及时间。如果在恶劣的环境下进行施工必须防护措施的布置，尽量避免在恶劣的条件下进行施工。对拆模时间要进行严格的控制；在温度低环境下要做好相应的保温措施而在温度较高的环境下要做好必要的降温措施等。
4.6加强对混凝土的养护
混凝土浇筑后养护的关键时期是完工后的最初的几天，这段时间是混凝土养护的关键时期，在后期的养护中要为内部还没有完全水化的颗粒创造合适的条件，让凝胶体完好的进行结合。对混凝土的养护要重视，好的养护才能延长混凝土的使用寿命。
总结：
混凝土碳化的问题是一个普遍存在的问题，它会引起钢筋的锈蚀，对建筑物造成一系列的破坏。人们需要对其影响因素进行细致分析并且提出控制措施来尽量的解决这一问题。总而言之，要对混凝土的密实程度进行提高，对混凝土的强度进行提高，同时在施工时要注意材料的选用以及对工程质量的监管，要将施工队伍的整体素质进行提高，这样才能让问题真正的解决。
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[5]张震,兰皓. 混凝土碳化的影响因素及其控制措施[J]. 才智,2009,29:40-41.
论文作者:黄河彬
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/20
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