混凝土构件低龄期高碳化现象分析
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摘要：在使用回弹法检测混凝土抗压强度时发现混凝土构件在不同的时期期存在不同碳化情况，从混凝土配合比设计、养生状况、粉煤灰的掺入、酸性环境、酸性脱模剂等方面进行分析后，发现混凝土碳化的发生主要存在于胶凝材料中，其对高标号混凝土影响较大，本文针对存在的此类现象进行分析并提出相应的处理措施及建议。
回弹法检测混凝土抗压强度在我国使用已达四十余年,因其简便、灵活、准确、可靠、快速、经济等特点而倍受工程检测人员的青睐,是我国目前工程检测中应用最为广泛的检测方法之一。随着长期检测，发现不同的构筑物在不同时期存在不同程度的碳化。碳化过程在正常环境中是不可避免的，空气中的CO2不断向混凝土内部的空隙和毛细管渗透，与水泥水化过程中产生的Ca(OH)2在比较合理的状况下，混凝土在3个月以内低龄期碳化深度为0～1.0cm，如出现1.0cm以上甚至高达3.0cm碳化深度，那么必然存在一些不合理的因素。根据某公路项目对不同混凝土构件碳化深度检测结果生成CaCO3的作用称为混凝土碳化，并结合混凝土构件结构特点，以及混凝土配合比设计、养护工艺等对混凝土构件低龄期高碳化原因及处理措施做如下探讨：
一、混凝土碳化深度测定及原因分析
1.1混凝土碳化深度测定
目前对碳化深度检测主要通过对混凝土构件由表及里掘进一定深度，滴定酚酞试剂来确定。新拌混凝土中水泥水化过程中产生大量Ca(OH)2使混凝土内部环境为碱性，PH值在13左右，由于酚酞指示剂具有遇碱显示红色的特性，将酚酞试剂滴入新拌混凝土中会使混凝土表面显红色。然而混凝土碳化后其内部环境逐渐由碱性变为中性，PH逐渐减小至7，此时若用酚酞试剂滴至碳化后中性环境混凝土，其表面将颜色不发生变红色现象，仍保守原有色泽。
1.2碳化原因分析
结合以住混凝土构件配合比设计、施工、养护、及施工环境对部分构件出现低龄期高碳化深度现象原因分析如下：
①混凝土配合比设计
配合比设计合理与否对混凝土碳化产生影响很大，尤其是混凝土水灰比及单位用水量影响甚大。混凝土水灰比大，单位用水量多会导致混凝土内部过大自由水的产生。大量的自由水决定硬化混凝土内部存在大量毛细孔，从而为CO2等介质入侵混凝土内部提供了有利通道，加速了混凝土碳化程度。正如在检查该项目配合比设计时发现，全线混凝土普遍存在单位用水量过大的现象，这是导致混凝土构件碳化严重的原因之一。
②养生状况
合理的养生工艺不仅能保证混凝土构件的外观质量，亦能有效的防止混凝土早期碳化。按照规范，地面以上混凝土构件物养护龄期为28天，合理的养生方法可以保证混凝土表面及内部适中存在足够水分，这些水分不仅为混凝土中水泥水化提供后续支持，而且能防止气体介质通过毛细孔向混凝土内部的渗透。对于墩柱、承台等构件采用薄膜紧裹养生以及对盖板涵、预制梁板采用的贴膜养生能使水分有效的保留在混凝土内部，防止了CO2入侵导致混凝土碳化。
在对该项目部分标段巡检结果发现混凝土构件养生存在不合理现象：墩柱外薄膜包裹搭接处未进行有效处理导致薄膜破裂，混凝土构件外露；梁板等构件养生仅采用土工布简单覆盖，人工对构件表面浇水养护等。混凝土构件未能有效养生，加之夏季阳光充足，空气流动频繁，混凝土内部毛细孔中水分很快挥发，从而为CO2分子侵入留下通道，致使混凝土发生碳化。
③粉煤灰的掺入
在有酸性环境侵蚀的地域，粉煤灰的掺入是提高混凝土耐久性，减弱侵蚀介质入侵的有效手段。然而粉煤灰的火山灰效应使其必须与碱激发剂作用才能发挥效用，粉煤灰的二次水化消耗大量水泥水化产生的Ca(OH)2，使混凝土中含量Ca(OH)2降低，在周围环境中CO2含量一定的情况下加剧了混凝土的碳化。因此，掺入粉煤灰的混凝土构件较无粉煤灰掺入的构件碳化程度更大，且碳化深度与粉煤灰掺量呈正比关系。
④酸性环境
由于碳化深度是通过检测混凝土内部PH值大小确定，存在硫酸盐介质侵蚀环境的混凝土构件更容易因外部养护环境中酸性介质的侵入导致混凝土由外至内PH值的降低。因此，在该区域内检测的混凝土未显红色区域有可能是因酸蚀产生，使用酚酞滴定测算碳化深度并不能有效的反映真实的碳化程度。
⑤酸性脱模剂
模板脱模剂中存在的酸性材料也是导致混凝土表面检测碳化深度较大的原因之一，由于脱模剂中的酸性溶液侵入混凝土构件表面使其PH值降低，从而导致实测碳化深度加大。因此，在该项目中掺入粉煤灰且使用酸性脱模剂的混凝土构件较无粉煤灰掺入的构件碳化程度更大，且碳化深度与粉煤灰掺量呈正比关系。
二、处理措施
主要应针对不同标号混凝土强度产生机理，提出不同处理建议。低标号混凝土中胶凝材料含量低，混凝土强度主要通过骨料骨架的支撑作用，而且低标号混凝土极限破坏主要表现为骨料的破坏。高标号混凝土中胶凝材料较多，混凝土中大量胶凝材料对骨料的粘结对其强度产生其决定作用，高标号混凝土极限破坏主要表现为界面破坏。混凝土碳化的发生主要存在于胶凝材料中，因此碳化程度大小对高标号混凝土影响较大。同时，这也说明了回弹法测定混凝土强度对低标号混凝土更为合理。为此，提出如下建议：
1.低标号混凝土
C30及其以下混凝土28天回弹推算强度低于设计强度，根据实际情况建议进行取芯处理。
2.高标号混凝土
C30及其以上混凝土回弹强度小于设计强度90%者建议进行取芯处理，其它可对构件表面进行适当处理，如打磨表面，后在进行回弹测定。
3.超声-回弹综合法
对于高标号混凝土或取芯处理较为困难的区域可采用超声-回弹综合测试法，进行混凝土强度测定，避免回弹法因低龄期高碳化碳化深度值对混凝土构件实际强度推算存在争议。
三、注意事项
为避免因混凝土低龄期高碳化对混凝土实际强度推算问题带来的诸多不便，现提出如下建议：
1.混凝土配合比应严格按照指挥部关于混凝土配合比优化通知进行优化，施工现场必须使用优化后配比，将混凝土单位用水量控制在合理范围，以避免混凝土早期碳化。
2.混凝土养护措施必须严格按照指挥部下达的关于加强混凝土构造物夏季施工质量的通知的要求，做好夏季混凝土构件的养生，防止因养生措施不利导致的混凝土碳化。
3.对于有酸性环境侵蚀的标段，建议采用多种检测手段，如超声-回弹综合法检测混凝土强度。以便能更为合理的反应混凝土构件真实强度。
4.对于混凝土模板脱模剂应尽量避免采用含酸性成分的材料，以避免应此出现的混凝土表面碱性的降低，导致高碳化深度的产生。