混凝土碳化現象在混凝土結構中普遍存在，混凝土碳化嚴重影響著混凝土的耐久性，是鋼筋銹蝕的罪魁禍首之一，在上世紀末就引起世界各國混凝土們的重視，并開始相應的研究。近年來隨著預拌混凝土的普及以及建設速度的加快，更多的混凝土碳化問題不斷顯現，混凝土結構碳化之快、碳化之深令人震驚，它值得每一個業內人士的關注與重視。

一、碳化作用機理

古語云：知己知彼，百戰不殆，想要減少混凝土碳化對建筑的影響，就必須搞清楚碳化的來龍去脈。碳化是什么？

碳化作用是指大氣中C02在有水的條件下，與水泥的水化產物發生化學反應，產生碳酸化合物以及分解出其他反應物的現象。

碳化作用的實質是混凝土失去堿性的現象，最初的混凝土孔隙中充滿了飽和Ca(OH)2溶液，它使鋼筋表層發生初始的電化學腐蝕，該腐蝕物在鋼筋表面形成一層致密的覆蓋物，即Fe2O3和Fe3O4，這層覆蓋物稱為鈍化膜，在高堿性環境中，即PH≥11.5時，它可以阻止鋼筋被進一步腐蝕。當混凝土碳化深度超過保護層達到鋼筋表面時，鋼筋周圍孔隙液的PH值降低到8.5～9.0，鈍化膜被破壞，鋼筋將完成電化學腐蝕，導致鋼筋銹蝕。鋼筋一生銹，體積增大，破壞了混凝土覆蓋層，沿鋼筋產生裂縫。水、空氣進入裂縫，加速了鋼筋的銹蝕。從而造成鋼筋混凝土結構使用壽命的降低，碳化還會直接對混凝土材料造成破壞，并降低混凝土的耐久性。可見，混凝土的碳化對鋼筋混凝土結構的耐久性有很大的影響。預拌混凝土普遍碳化快，尤其是混凝土板墻，有的不過兩三個月，碳化深度竟達4~6mm。

二、混凝土及施工現狀

1、混凝土現狀

不論是房地產開發項目還是政府工程，普遍工期緊，基本采用汽車泵、地泵來輸送預拌混凝土，這就對混凝土的和易性、可泵性提出一定的要求。一般高層建筑的剪力墻厚度為 180~250mm，鋼筋密集，混凝土拌合物的坍落度基本在160mm以上，有的甚至為180~200mm，預拌混凝土普遍通過摻加減水劑、摻合料等來滿足施工要求。混凝土中粉煤灰、礦渣粉等摻合料摻加比例越來越大，混凝土既要滿足強度等級要求又要有良好的和易性，以滿足泵送要求。

2、施工現狀

有些工程由于工期緊，對混凝土的養護很難到位。大部分施工單位只對混凝土澆澆水而已，若不是在冬季，很少覆蓋塑料薄膜，打完混凝土第二天樓板上就上人放線、綁鋼筋、準備下一層施工，混凝土表面得不到好的養護和保護；剪力墻混凝土更疏于養護，而且拆模早，混凝土過早地暴露于空氣中。

3、混凝土保護層

目前，高層建筑的混凝土保護層厚度一般為地下部分墻板內側厚度為20mm，墻、梁、板臨土側厚度為40~50mm，非臨土側厚度為20~30mm，底板、承臺處厚度為40~50mm；地上部分板、墻厚度為15~20mm，梁處厚度為25mm，外露梁板處厚度為25~35mm。

三、混凝土碳化影響因素

大氣中結構混凝土的碳化通常是一個緩慢過程。碳化速度取決于混凝土滲透性與大氣的CO2濃度，大體上符合費克擴散定律。碳化的主要因素包含以下幾點：

1、水泥用量和水灰比

在同一環境下，強度等級高的混凝土結構碳化深度比強度等級低的混凝土碳化深度小，即水泥用量多、水灰比小的混凝土碳化深度小。

2、水泥品種

一般說來，普通硅酸鹽水泥要比早強硅酸鹽水泥碳化稍快，摻混合材的水泥碳化速度更快，混合材摻量越大，碳化速度越快。摻用優質減水劑或加氣劑，可以大大改善混凝土的和易性，減小水灰比，制成密實的混凝土，使碳化減慢。尤其是加氣減水劑，由于抗凍性提高，可以大大改善鋼筋混凝土建筑物的耐久性。

3、骨料種類

混凝土中的骨料本身一般比較堅硬、密實，總的說來，天然砂、礫石、碎石比水泥漿的透氣性小，因此混凝土的碳化主要通過水泥漿體進行。但是，在輕混凝土中，由于輕質骨料本身氣泡多，透氣性大，所以能通過骨料使混凝土碳化。一般說來，輕混凝土比普通混凝土碳化快，需要摻用加氣劑或減水劑來減緩它的碳化速度。

4、拌合物坍落度

拌合物坍落度大的混凝土比坍落度小的混凝土碳化快。

5、所處環境

同一配合比、同一施工工藝、不同環境的碳化速度不同。地面以上的混凝土比地面以下的混凝土碳化快，尤其是地下封閉良好、與室外空氣接觸少的混凝土不易碳化。

6、現場養護

現場養護不好、拆模過早的混凝土比養護到位、拆模晚的混凝土碳化快。用塑料膜包裹養護的柱混凝土基本不碳化而且強度高，拆掉塑料膜后碳化也很緩慢，按規定時間拆模的混凝土碳化也極小，這說明碳化與其接觸空氣早晚有關。另外，混凝土養護僅僅靠澆水是不夠的，覆蓋養護很重要，板墻雖然難以覆蓋，但可以通過噴刷養護劑來達到養護的目的。比如同樣是C35或C30強度等級的混凝土墻，由于拆模后及時噴刷了養護劑，兩個多月的碳化值僅為0.5mm，只有表皮碳化，而同樣配合比卻沒有噴養護劑的其他混凝土板墻，其碳化值高達3~4mm，甚至為5mm。

四、碳化的預防與處理

混凝土的碳化受環境（溫度、濕度、C02含量）、水泥用量、水灰比、摻合料和外加劑、水泥品種、骨料品種、施工工藝等綜合因素的影響，很難徹底控制住，目前還沒有一個更好、更有效的解決辦法，只能靠混凝土供應方和施工方共同采取一些必要的措施，在不增加更多成本的情況下，盡量減少。減慢混凝土碳化的發生。

1、混凝土碳化的處理

混凝土碳化的程度不同，部位不同，處理方法也不同。對碳化深度過大，鋼筋銹蝕明顯、危及結構安全的構件應拆除重建；對碳化深度較小并小于鋼筋保護層厚度，碳化層比較堅硬的，可用優質涂料封閉；對碳化深度大于鋼筋保護層厚度或碳化深度雖然較小但碳化層疏松剝落的，均應鑿除碳化層，粉刷高強砂漿或澆筑高強混凝土；對鋼筋銹蝕嚴重的，應在修補前除銹，并應根據銹蝕情況和結構需要加補鋼筋。

防碳化處理后的結果要達到阻止或盡可能減緩外界有害氣體進入混凝土內侵蝕，使混凝土內部和鋼筋一直處在高堿性環境中。還可以使用如環氧厚漿涂料、硅粉砂漿、混凝土結構變形縫的縫面處理的施工工藝進行處理。

2、混凝土碳化的預防

碳化危害大，處理麻煩，因此最好能在施工過程中注意預防，盡量減少碳化的深度及危害。

混凝土攪拌站適當地摻加摻合料，采用優質外加劑，嚴格控制原材料質量，嚴格按混凝土配合比攪拌，控制好拌合物坍落度，在滿足泵送要求的情況下盡量減小其坍落度。

施工單位應加強對混凝土施工隊伍質量意識教育，不要只圖進度、不顧質量，嚴禁向混凝土中加水，振搗要密實，養護方法、養護時間及拆模時間都要嚴格按照國家有關規范執行。

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