谈混凝土碳化控制问题
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摘要：混凝土的好坏与否最主要的一个方面就是看它的耐久性，耐久性强的混凝土比耐久性弱的混凝土就好很多，在价格上也差很多。而影响耐久性的原因更是有很多，其中一个主要因素便是碳化，特别是对钢筋混凝土来说，只有使混凝土尽可能少的碳化才能保证它的耐久性，所以本文主要讲述了混凝土碳化原因、影响因素以及控制措施。
关键词：混凝土；碳化；影响因素；控制措施
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
在现代社会，随着经济的快速发展，交通也越来越发达，整个世界形成了一个四通八达的交通网，人们出行的方式也越来越多，比如公路、铁路、水运、航空等，但在这些出行方式中最主要的是公路交通，每天几乎有数以万计的各种车辆行驶在公路上，这对公路的承受能力是一个巨大的考验。而公路的主要组成部分便是混凝土，除此之外在我们日常生活中所住的房子，以及其他各种建筑娱乐应用设施也都有混凝土这一组成部分，所以混凝土的好坏是我们需要共同关注的问题，而且混凝土碳化则是关注中的重中之重。
在我们日常生活的生存空间中有很多的酸性物质，比如二氧化碳、二氧化硫、氯化氢以及氯气等等，可以说它们无处不在，例如空气中、土地中以及地下水中都可以检测到它们的存在。在化学常识上，我们都知道酸性物质和碱性物质会发生中和反应，而混凝土的表面的水泥石中就具有发生反应的碱性物质，人们通常把这个反应叫做混凝土的中性化。中性化的表现形式有很多种，而最常见最普通便是在混凝土的碳化，碳化这一化学反应过程涉及到的酸性物质和碱性物质分别别是二氧化碳和水泥石中的物质。虽然在一定的条件下，碳化会使得混凝土的密度增加不少，使其抵抗化学腐蚀的温度提高一些，但是混凝土的碳化也会引起很多不利的反应，首先由于中性化使得混凝土的碱性度大大减少；其次在混凝土表面的防氧化的一层薄膜也会受到破坏，然后会使混凝土中的钢筋加速腐蚀，进而对钢筋修饰起到了破坏作用；碳化会产生不可挽回的缝隙，进而使混凝土的内部组织结构也受到不可修复的损害。看到以上所述就会明白碳化会对混凝土造成很大的损害，所以对混凝土碳化控制问题的研究也是必须的。
混凝土碳化的原理
碳化反应
这里所讲的碳化实际上就是二氧化碳与混凝土表面水泥石中的碱性物质发生的化学反应，它会对混凝土外部以及内部结构造成很多不利的影响。先说一下混凝土表面的水泥石是怎样形成的，为什么会含有碱性物质，大家都知道构成混凝土的东西有很多，但最主要且最基本的东西只有四种，这四种东西也是日常生活中经常见到的，它们分别是水泥、砂子、石子以及水。在这里面会有两种物质发生水化反应，那就是水泥和水，它们的产物便是我们这里讲到的水泥石，它是一种碱性物质，并且这种产物具有一定的粘合性，能够把石子和砂聚集在一块组成一个坚硬的整体。但是空气、土壤以及地下水中无处不在的二氧化碳遇到水泥石便会发生反应，形成碳酸盐和一些其他的东西，这就是碳化反应的大概过程，另外二氧化碳是怎样遇到水泥石的呢，这需要先了解一下混凝土是怎样的，它并不是密不透风的，在它的内部有很多大小不一的小气孔或者缝隙，所以首先二氧化碳就会慢慢的进入到这些各个小的缝隙中，然后在其中慢慢的溶解，最后和其中的氢氧化钙、硅酸三钙、硅酸二钙发生反应，形成碳酸钙这一碳化的产物。总体来说碳化反应涉及到的并不是一个单一的反应过程，它不仅包含的气态之间的反应，还有液态和固态之间的化学反应。
碳化反应进展模式
碳化反应的进展模式主要是讲述二氧化碳在混凝土中的反应的详细过程。首先在混凝土中存在着很多不同元素的阴阳离子，比如钾离子、钠离子、氢氧根离子以及数量很少的钙离子，其次等二氧化碳进入混凝土小孔中的水溶液时会产生化学反应，形成氢离子和碳酸根离子，然后氢离子会和氢氧根离子形成水，而碳酸根离子则会和那些少量的钙离子结合形成碳酸钙的沉淀。
影响混凝土碳化的因素
影响混凝土碳化的原因有很多，这些因素都可以在混凝土碳化的化学反应中找到，比如二氧化碳进入混凝土中的速度以及它们反应过程的快慢，另外还有混凝土中各种气孔的大小程度，以及周围环境中各种影响二氧化碳的因素都会影响到碳化反应的进行程度。总体来说分为三类：内部因素、外部因素、其他因素。
内部因素
使用水泥的多少
水泥的多少会影响混凝土内部的密集程度，进而影响二氧化碳进入混凝土的数量。水泥的用量如果很少，混凝土的粘合性就很差，内部的气孔也就会很多，二氧化碳进入的量也就会随之增加，反之亦然。所以使用水泥的多少是影响碳化的一个重要因素。
（2）水泥的种类
不同种类的水泥其中蕴含的的成分也是不一样的，所以这种不一样会影响水泥和水的化学反应过程，进而影响碳化的反应过程。通常情况下，在相同条件下的三种水泥的碳化速度是有着明显差别的，例如在高炉矿渣水泥、普通硅酸盐水泥、早强水泥这三种水泥中，第一种的碳化速度最快，其次是第二种，第三种的碳化速度则最慢。
（3）水灰比
水灰比也是影响碳化的一个重要因素，因为混凝土的水灰比能够影响它的坚硬度和密集度，水灰比高混凝土的坚硬度和密集度则差，反过来也是一样的道理。所以在水泥的用量一样，种类一样，水灰比的变化则会影响碳化的反应速度。
（4）混凝土的抗压强度
混凝土的抗压强度也是影响混凝土碳化的一个重要的内部因素，因为它与影响碳化的另一个因素水灰比有着很大的联系，只有加强混凝土的抗压强度才能减少混凝土的碳化程度。
（5）施工质量和后期养护
施工过程中没有夯实混凝土使得混凝土表面的缝隙很多，进而就会加快混凝土碳化的速度。另外如果只是建设完就不管了或者是在后期的养护过程中不按正确的方法进行养护，都会造成碳化速度的加快。
外部因素
光照和温度
光照和温度影响碳化的速度主要是它们对二氧化碳的影响程度。光照越强，温度越高，二氧化碳的化学反应速度越快，碳化的速度自然也就快了。
相对湿度
相对湿度主要是针对在二氧化碳和混凝土内部小气孔中的水溶液反应，如果内部干燥，没有水溶液，自然也就无法反应，碳化也就没有办法进行了。但是物极必反，湿度过大也会影响碳化的速度。
二氧化碳和氢离子的浓度
二氧化碳的浓度越大，说明它的数量越多，与混凝土反应的也就越多，从而碳化的程度也就越大。而氢离子的浓度则主要是对混凝土表面防止氧化的薄膜造成影响，间接的影响碳化的速度。
其他因素
影响混凝土碳化的其他因素主要有两个，分别是不同的应力状态和裂缝。应力状态大体分为两种，分别是压应力和拉应力。在压应力状态下，碳化的速度会减缓，而在拉应力状态下则相反。裂缝对碳化的影响是非常好理解的，因为二氧化碳就是从裂缝中进入才能发生反应的，所以有裂缝的地方的碳化速度比其他地方都要快些。
混凝土碳化的控制措施
碳化后的处理方法
对于已经碳化的地方的处理方法有两种，对碳化严重的进行拆除，对碳化轻微的进行修补。拆除很简单，修补则要看情况而定。对于各个方面碳化程度都很小的只需刷一层涂料即可；如果有的碳化层已经开始脱落，则需要先把碳化层去掉然后再重新用混凝土浇筑；如果有的地方已经有了锈蚀，则需要先去除锈再添加钢筋和混凝土等需要添加的东西。
防止碳化的措施
首先第一种方法是刷涂料，用涂料把其封闭住，现在市场上经常用到的涂料有三种：环氧厚涂料、呋喃改性环氧涂料、丙烯酸涂料。其次对混凝土的缝隙用SR嵌缝膏填补或者SBS改性沥青浇筑都可以；最后增加混凝土表面的防氧化薄膜的厚度也是一种很不错的方法。
除此之外，在整个的混凝土施工前期中要进行仔细的选材，在施工过程中按照国家标准进行施工，在后期进行正确的养护，这些都可以减少碳化的进行。
小结：随着社会的发展，混凝土碳化问题成为越来越关注的问题之一，希望每个人都可以在混凝土碳化的控制上尽一份力所能及的力量。
参考文献：
[1] 龚洛书等。混凝土的耐久性及其防护修补。北京；中国建筑工业出版社，1990
[2]袁承斌等，混凝土在不同应力状态下的碳化。建筑结构，2004，（4）
[3]王玉琳。混凝土碳化影响因素研究综述。连云港化工高等专科学校学报，2002，（2）