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摘要：混凝土强度做为混凝土结构物质量检测的一个硬性指标自始至终都受到各级单位的高度重视。随着科学技术的发展，我们工程建设不仅在安全质量方面在不断的提高，同样也在开创新工艺，开拓新领域。但是我们对混凝土强度的要求，自始至终都保持着高度的重视，这就使得我们对混凝土的研究越来越深，范围也越来越广。“混凝土碳化深度”做为一个新生儿就应运而生，也因此将施工质量提升到一个新的高度，新的起点。
关键词：混凝土强度 质量检测 高度重视 新工艺 新领域 混凝土碳化深度
1、混凝土碳化
混凝土的碳化产生的本质是一种化学反应。
1.1 混凝土碳化的发生
众所周知混凝土是由水泥、粗细骨料、外加剂、水等材料搅拌而成。水泥的水化反应产生大量的氢氧化钙Ca（OH）2，它属于强碱性物质。而空气中CO2含量较高，其溶于水后发生化学反应生产碳酸，碳酸属于酸性物质且该反应是一个可逆反应。酸碱物质结合发生中和反应，生成碳酸盐和水，使得混凝土强度降低的过程就称为混凝土碳化，也称为中性化。其反应方程式为：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。[1]
由于水泥的水化反应使得混凝土中充满了碱性溶液，这种碱性介质使结构钢筋与空气中氧气隔绝，起到有很好的保护作用，有效的防止了钢筋的锈蚀。但是在混凝土发生碳化反应后混凝土的碱性度降低，混凝土对结构钢筋的保护作用下降，当混凝土碳化深度超过结构钢筋的混凝土保护层厚度时，混凝土便失去了对结构钢筋的保护作用。钢筋则暴露在空气和水同时存在的环境下，钢筋便开始逐渐被氧化锈蚀从而导致结构物的使用寿命大大减少。
1.2 混凝土碳化的检测
在对超过3个月龄期的一般混凝土结构物在进行强度回弹试验检测时，都会对混凝土的碳化深度进行检测，用于修正回弹强度。那么如何检测混凝土的碳化深度呢？
根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规范》（JGJ/T 23-2011）中规定，检测过程共分为五个步骤：
⑴使用小锤和凿子等小型工具在强度回弹测区表面形成一个直径约15mm的空孔洞，其深度应大于混凝土的碳化深度；
⑵使用毛刷、气吹等工具对孔洞弄欸的粉末和碎屑进行清除，清除过程中不得用水进行擦洗；
⑶使用浓度为1%~2%的酚酞酒精溶液滴在空洞内壁的边缘处，当碳化界限比较清晰时，使用碳化深度测量仪测量碳化界限到混凝土表面的垂直距离，并测量3次，每次度数应精确到0.25mm；
⑷取三次测量的平均值做为检测结果，并精确到0.5mm；
⑸当测区的碳化深度极差大于2mm时，可能预示着混凝土的强度不均匀，因此每一个测区均需要检测碳化深度值。[2]
在强度回弹及混凝土碳化等检测完成之后，将检测完的数值相互结合并套入《回弹法检测混凝土抗压强度规范》（JGJ/T 23-2011）附录A或附录B中强度换算表，根据混凝土施工实际情况，得到该结构物经最终修正后的混凝土强度。
2、混凝土碳化对强度的影响
我们从《回弹法检测混凝土抗压强度规范》（JGJ/T 23-2011）附录A中截取部分数值（图2.1）进行说明
通过对图2.1中截取的部分附录A数据分析后，我们可以发现以下规律：
⑴同一平均回弹强度，其修正后混凝土的强度值与平均碳化深度成反比，即平均碳化深度值越大，修正后混凝土强度值越低。
⑵检测的平均回弹值，当检测平均碳化深度为某一数值时，其修正后的强度大于检测的平均回弹值。例如：当平均回弹值为38.6MPa且平均碳化深度值为0mm时，修正后的混凝土强度值为38.7MPa，比检测的平均回弹值要大。其余修正后数值将低于检测的平均回弹值；
⑶此附录仅仅适用与强度在10MPa~60MPa之间，当检测平均回弹值超过这个范围时，我们需要自行根据公式自行计算；
⑷附录B中修正后数据变化与附录A相比较，检测平均回弹值较小。说明混凝土碳化对泵送混凝土的回弹强度影响较小。
3、影响混凝土碳化的因素
究竟是哪些因素影响混凝土的碳化，那么我们需要从其本质上出发来研究讨论。我们前面讲到混凝土的碳化是一种化学反应，由于水泥通过水化反应生成氢氧化钙Ca（OH）2，其又与CO2发生化学反应，它是化学反应的产物。然而水泥的水化反应是一个较为复杂的物理、化学反应，我们不多做说明，因此影响混凝土碳化的第一个因素就是水泥。
3.1 水泥因素
目前国内的水泥品种较多，不同水泥中所含的硅酸钙、铝酸钙盐基离子性高低不同，使得水泥在水化反应中产生的氢氧化钙Ca（OH）2浓度不同，这是影响混凝土碳化深度的一个最重要因素。
3.2 周围介质中CO2浓度及干燥程度
当结构物周围介质中CO2浓度较大且空气潮湿，那么CO2极易与空气中水分子发生化学反应生成极不稳定的碳酸，碳酸和氢氧化钙Ca（OH）2发生化学反应生成碳酸钙和水，导致混凝土的碳化发生。
当混凝土表面发生碳化反应后，由于分子的运动致使碳化反应逐步渗入混凝土内部，使混凝土的碳化深度不断加深。
3.3 周围环境PH值
当有渗透水在经过混凝土且水中含有SO42-、NO3-等酸性离子，那么酸性离子也会和Ca（OH）2发生化学反应生成更难溶于水的CaSO4、Ca（NO3）2等物质。
相反如果环境中存在大量的Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2等物质它们将在混凝土表面形成一种碳化保护层，减缓混凝土碳化反应。
3.4 其他因素
⑴混凝土结构物所处的外界环境，例如水流速度、水压力；
⑵混凝土自身的渗透系数、渗水量；
⑶施工过程中对混凝土的振捣工序；
⑷混凝土结构物尺寸；
⑸混凝土的养护方式方法。这些因素会对混凝土的碳化有一定影响。
4、混凝土碳化的防治
如何防治减缓混凝土的碳化成为延长混凝土结构物的使用寿命，确保工程质量一个因素。那么该如何防治减缓混凝土的碳化？
⑴根据施工所处的位置、环境，结合项目的实际情况选择合适的水泥品种，在项目允许的情况下尽量选择抗硫酸盐普通水泥或者高强度水泥；
⑵在选用拌合用水时尽量选用满足使用要求的碱性水，可以减缓混凝土的碳化；
⑶在施工过程中严格控制混凝土的振捣，确保混凝土振捣密实，不仅能减少混凝土表面蜂窝麻面等质量缺陷，还能减少渗流水量，同时还要做好酸性物质渗入防护措施；
⑷ 延长拆模时间。在混凝土终凝之后，过早拆除模板且混凝土养护不及时的情况下，将会导致大量CO2渗入混凝土表面；如若要减少拆模时间，那么拆完模板后及时使用塑料薄膜包裹养护；
⑸ 延长混凝土的养护，养护期间采用塑料薄膜对混凝土结构物进行全包裹养护，即加强了混凝土养护防止水份蒸发，同时也减少了混凝土表面与空气中CO2的接触，减缓混凝土的碳化反应；
⑹在环境非常恶劣的地区，例如在氯离子含量较大的环境中，可以采用涂刷防腐涂层的方法，人为对结构物设置一层保护层，减缓混凝土碳化。
参考文献
[1]赵吉元，《混凝土碳化的影响因素分析》，《中国新技术新产品》，2010年
[2]《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T 23-2011）
论文作者:张重阳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/10
标签：混凝土论文; 强度论文; 深度论文; 化学反应论文; 水泥论文; 平均论文; 水化论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;