商品混凝土的碳化是引起鋼筋鏽蝕影響商品混凝土耐久性的重要原因之一，為提高商品混凝土的耐久性，必須防止商品混凝土的碳化或降低碳化速度。本文論述了商品混凝土碳化的機理、危害及影響碳化的因素，並提出了防止商品混凝土的碳化或放慢碳化速度所採取的措施，為防止鋼筋鏽蝕，提高商品混凝土的耐久性提供了重要依據。
1概述在商品混凝土建築工程中，商品混凝土必須是耐久性的(商品混凝土耐久性是指商品混凝土在所使用的環境中保持長期效能穩定的能力)。如耐久性能不足，就會造成結構物不同程度的損壞，一旦被損壞，所作修復工作投入的人力、物力往往是很大的;如耐久性能不足，甚至整個工程就會完全遭到破壞，給國家造成重大損失。因此提高商品混凝土的耐久性、對延長商品混凝土建築物的使用年限，節約國家對建築的投資，具有重要的現實意義和深遠的歷史意義。
影響商品混凝土耐久性的因素是多方面的，而其中重要因素之一就是商品混凝土的碳化。商品混凝土碳化，會引起鋼筋鏽蝕，導致其體積膨脹，使商品混凝土保護層開裂，直至使商品混凝土剝落，嚴重的影響了商品混凝土建築物的耐久性。因此必須採取相應措施，防止商品混凝土的碳化或降低碳化速度。
2商品混凝土碳化機理
硬化的商品混凝土，由於水泥水化生成ca(oh)2，故顯鹼性，ph值》12，此時商品混凝土裡的鋼筋表面生成一層穩定、緻密、鈍化的保護膜，使鋼筋不生鏽。當不密實的商品混凝土置於空氣中或co2環境中時，由於co2的侵入，商品混凝土中的ca(oh)2與空氣中的co2在一定濕度的範圍內發生化學反應，生成caco3等物質，其鹼性逐漸降低，甚至消失，這種化學反應稱為商品混凝土的碳化。當環境處於50-70%的濕度時碳化速度最快。
(另外凡是能與ca(oh)2進行中和反應的一切酸性氣體，如so2、so3、h2s以至於hci等，均能進行中和反應，使商品混凝土鹼性降低，使其中鋼筋去鈍化，故商品混凝土碳化應更廣義的稱為「中性化」)。這個碳化過程是由表及裡、由淺入深，逐漸向商品混凝土內部擴散。表層的商品混凝土碳化後，侵入的co2將繼續沿著商品混凝土中的空隙通道向商品混凝土的深處擴充套件，直至到達商品混凝土裡鋼筋的表面。
碳化作用降低了商品混凝土的鹼性，對鋼筋的保護膜起破壞作用，當商品混凝土的ph值<12時，鋼筋的保護膜就不穩定，當ph值<11.5時，鋼筋的鈍化膜就會遭到破壞，引起鋼筋鏽蝕，導致其體積膨脹至約為基體的2-4倍，所產生的膨脹力將使商品混凝土保護層開裂。開裂的商品混凝土由於co2不斷的侵入，碳化更加嚴重，鋼筋鏽蝕更加厲害，直至使商品混凝土剝落，嚴重的影響了商品混凝土的耐久性。
3商品混凝土碳化造成的危害
商品混凝土碳化引起鋼筋鏽蝕使商品混凝土遭到嚴重破壞，據新出版的有關文獻記載：大量的調查結果表明，由於商品混凝土的碳化引起鋼筋鏽蝕，使工程遭到了破壞或降低了使用年限。造成了很大的直接和間接的經濟損失。
如江蘇水科所許冠紹等2023年對40座內陸地區淡水閘的調查表明，因商品混凝土的碳化引起的鋼筋鏽蝕導致62%的上部結構破壞，有的工程由於設計標準低，施工質量差，建成不久就出現病害，執行5-10年就不得不進行大修。
對北京河道上的40多年來先後修建的130餘座涵閘作了老化和病害情況的調查，結果表明普查面積的40%須盡快維修，對這些涵閘威脅最大的破壞就是商品混凝土碳化引起的鋼筋腐蝕。
近年來南京水利科學研究院對渦河上執行了20多年的10餘座水閘進行了調查和檢測，結果表明各水閘商品混凝土結構均存在較為嚴重的商品混凝土順筋脹裂、剝落的破損問題，商品混凝土碳化引起鋼筋鏽蝕是破損的主要原因。水閘必須進行維修、加固改造。
華南地區18座海港碼頭中，因碳化而引起的工程破壞佔89%。
滄州沿海地區20世紀60-70年代建造的中小型水庫、中小型橋梁中，也因碳化作用發生嚴重損傷破壞。
孫家瑛、吳初航等對上海地區範圍內建設10多年的立交橋和高架道路的初步觀察發現，商品混凝土構築物在耐久性方面存在著不同程度的問題，由於商品混凝土保護層太薄，商品混凝土抗水、抗有害離子滲透及抗碳化效能差等，某些部位的商品混凝土開裂，鋼筋鏽蝕，嚴重影響商品混凝土結構正常的使用壽命。
4影響商品混凝土碳化的因素
影響商品混凝土碳化的因素是由於商品混凝土的抗滲能力不足和環境條件引起的，抗滲能力取決於商品混凝土所用的水泥品種、骨料、水灰比以及澆築、振搗和養護質量等;環境條件包括溫度、濕度、和co2的濃度等。環境條件是客觀存在的，幾乎無法改變。因此防止商品混凝土的碳化必須從提高商品混凝土的抗滲性著手，以改善商品混凝土的效能，提高商品混凝土的抗滲能力，降低商品混凝土的滲透以及採取各種辦法，防止商品混凝土的碳化或降低商品混凝土的碳化速度。
5預防商品混凝土碳化的措施
如何防止商品混凝土的碳化，下面介紹幾種方法。
5.1提高商品混凝土的抗滲性。由以上所知，商品混凝土的碳化與其抗滲性有直接關係。
一般說來，商品混凝土的抗滲效能越好，則商品混凝土的碳化速度越慢。因此為防止商品混凝土的碳化，必須提高商品混凝土的抗滲性。其方法有：
(1)降低水灰比。影響商品混凝土碳化速度的主要因素是水灰比。水灰比小的商品混凝土水泥漿的組織密實，透氣性小，既有較好的抗滲性，因而碳化速度慢。
所以在拌制商品混凝土時，在滿足設計要求和施工要求的情況下，盡量降低水灰比，減少用水量，增加密實度，提高商品混凝土的抗滲性。為此，可摻引氣型的高效減水劑，一方面使商品混凝土內部產生均勻、穩定、互不連通的微小氣泡，阻止了co2的滲透，另一方面也大大減少了商品混凝土的用水量，增加了商品混凝土的密實度，提高了抗滲性;(2)選擇合適的材料。應選用顆粒細、水化熱低的水泥。
因為越細，凝結越快，泌水越少，抗滲效能越好。水泥標號一般不低於425#;細骨料要求砂的顆粒均勻、圓滑、質地堅硬、平均粒徑為0.4mm左右的河砂，含泥量<3%，並含適量的粉砂;選用粗骨料，除大體積外，一般情況下粒徑5–30mm為宜，最大粒徑不超過40mm、含泥量<1%，要求組織細密、顆粒整齊、質地堅硬，另外級配要優良，以改善商品混凝土的和易性，增加密實度，提高抗滲性。
(3)加強早期養護。如商品混凝土早期養護不好，水泥得不到正常水化，一是會降低商品混凝土的密實度，二是極易產生裂縫繼而影響抗滲性。據有關資料記載：
水灰比0.6的礦渣水泥商品混凝土，溼養3d比濕養7d者碳化加快50%。所以一定要加強商品混凝土的早期濕潤養護，時間不得少於14d，以保證水泥正常水化，增加密實度，提高抗滲性。
(4)防止裂縫。由於各種原因容易使商品混凝土產生裂縫。商品混凝土建築物中常見的裂縫有：
乾縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉降裂縫、溫度裂縫等。防止乾縮裂縫、塑性裂縫、收縮裂縫、沉降裂縫採取的措施有：除以上提到的(1)–(3)項外，商品混凝土攪拌時間要適當，澆築時下料不要太快，防止堆積，振搗要密實，但避免過振，一般振搗時間為每次10–15s，商品混凝土初凝前要抹平，終凝前要压光，压光後要及時用濕草簾苫蓋或噴塗養護劑認真養護。
夏天氣溫高，要及時噴水養護，使其保持濕潤;防止溫度裂縫的措施有：施工時，首先要考慮礦渣水泥、粉煤灰水泥，對於大體積商品混凝土要用中熱或低熱水泥，同時在保證強度指標的情況下加入一定量的活性摻合料(如粉煤灰、礦渣微粉等)。在一定範圍內，活性摻合料對水泥的代用量越多，降低商品混凝土溫公升的效果越好。
另外可充分利用商品混凝土的後期強度，根據工程結構實際承載力和工期長等情況，和設計單位協商，用56d、90d的抗壓強度代替28d的抗壓強度做為設計強度。如充分利用商品混凝土的後期強度，可使每方商品混凝土少用水泥約50kg，則商品混凝土溫度可降低約5℃，可減少商品混凝土溫度裂縫。再就是在大體積商品混凝土裡加入緩凝、引氣型的減水劑，以改善其和易性、流動性、粘聚性、保水性。
通過分散和減水作用，可降低用水量，增加商品混凝土的密實度和強度，同時還降低水化熱，推遲溫峰出現的時間，因而減少溫度裂縫，亦提高商品混凝土抗滲性。
5.2要用生成ca(oh)2多的水泥。由於水泥品種、摻合料品種及其摻量的不同，水泥水化時生成的鹼性物質ca(oh)2含量都有所不同，故對商品混凝土的碳化速度也有一定的影響，生成ca(oh)2多的水泥，其商品混凝土碳化速度慢。
所以施工時要選擇生成ca(oh)2多的水泥，以減慢商品混凝土的碳化速度。如：使用普通矽酸鹽水泥澆築的商品混凝土要比使用早強矽酸鹽水泥澆築的商品混凝土碳化速度稍快些。
而使用加摻合料的水泥澆築的商品混凝土則比使用普通矽酸鹽水泥澆築的商品混凝土碳化速度要快些。因為熟料含量多、摻合料少的水泥，通常鹼性較高，碳化速度慢。摻粉煤灰、煤矸石者一般比摻等量礦渣的水泥碳化快，高鋁水泥在水化過程中不生成氫氧化鈣，所以商品混凝土不顯鹼性，易於碳化。
各種水泥商品混凝土的碳化速度參見碳化速度比率r表。
5.3適當增加鋼筋商品混凝土保護層的厚度，以延緩二氧化碳等到達鋼筋表面的時間。
5.4表面塗刷防滲層。為防止滲透在商品混凝土結構表面塗刷抗滲性和耐久性好的有機防滲層材料，在一定程度上可以阻滯空氣的滲透而減慢商品混凝土的碳化。
5.5在商品混凝土裡摻阻鏽劑，這樣也可以防止由於商品混凝土的碳化而引起的鋼筋鏽蝕。
6結論商品混凝土的碳化雖然能對商品混凝土的耐久性產生嚴重的不良影響，但只要科學施工，嚴格管理，採取各種措施，預防商品混凝土的碳化或減慢碳化速度是完全有可能做到的。
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