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水工建筑中混凝土碳化的成因及对策探究

宁金钢
摘要： 对水利工程建筑来说，混凝土的碳化是影响混凝土质量的主要因素之一，所以，对水工建筑的施工过程，应该予以高度的重视起来。本文对水工建筑中混凝土的碳化成因及防治对策做了着重的分析。
关键词：水工建筑; 混凝土; 碳化; 原因; 对策
中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号：
前言：混凝土是水工建筑主要组成部分，而建筑物混凝土的碳化会造成其结构出现剥落、开裂的现象，不仅破坏了原有的保护层，同时还使得建筑结构物受到损坏，最终水工建筑物的寿命会缩短。因此，只有影响混凝土碳化的原因被充分正确地认识到的时候，才能据此采取和制定相关的措施，预防建筑物混凝土碳化现象的发生，从而真正实现水工建筑的功能，并且水工建筑的使用年限也将延长。
1.水工建筑混凝土碳化的原因
导致水工建筑物混凝土碳化的原因有很多，主要可分为两大类: 内在原因和外部原因。
1. 1 由于内部原因导致的水工建筑物混凝土碳化
1.1. 1 集料级配和品种
混凝土所使用的集料级配和品种的不同，会使得建筑物内部的孔隙结构有很大的差别，水工建筑物混凝土的密实性会受到直接影响。混凝土碳化的速度比较慢的一般会是级配较好、材质致密坚实的集科的混凝土。
1. 1. 2 水泥的品种和用量
不同品种的水泥会有不同混合材量、矿物组成、生料化学成分、外加剂，混凝土的碱度和水泥本身的活性将会受到这些因素直接影响，同时这些因素对混凝土碳化的速度也有一定的影响。一般来说，混凝土的碳化速度与水泥中所含熟料的多少成反比。可以通过添加一些例如引气剂、减水剂的外加剂来提高混凝土的抗渗性，减弱混凝土的碳化速度。增加水工建筑物中混凝土的水泥用量，不仅混凝土的和易性可以被改变，从而混凝土的密实性也会得到提高，同时混凝土的碱性储备还可以得到一定程度的增加，增强了混凝土的抗碳化性能。随水泥用量的增大，建筑物的混凝土碳化速度反而降低。
1. 1. 3 水灰比
在保证水泥用量一定的前提下，混凝土的孔隙率可以通过增大水灰比而得到增加，同时降低了密实度，增大了渗透性，导致建筑物混凝土体内进入了空气中较多的有害化学物质及水分，从而使水工建筑物的混凝土碳化速度加快。
1. 1. 4 磨细矿物掺料的数量和品种若混凝土中掺料不能自行硬化的活性水硬性材料，可以通过与加入的石灰或者与水泥水化析出的氢氧化钙相互作用，并且形成了稳定性较强的胶结物质，从而降低了混凝土碱度。在采用等量取代水灰比不变的情况下，混凝土的碳化速度与掺料量取代水泥量的大小有关。
1. 1. 5 养护质量
水利工程建筑物的混凝土成型以后，其养护工作需在适宜的环境中才能有效进行，养护好的混凝土的特点有强度高、胶凝好、抗侵蚀能力强、内实外光，大气中的水分和二氧化碳会被阻止进入混凝土的内部，混凝土的碳化速度会得到延缓。如果混凝土养护的不好，混凝土抗侵蚀性会变差，大气中水分和二氧化碳将会很容易进入混凝土内部，从而会使混凝土的碳化速度加快。
1. 1. 6 施工质量
水工建筑的施工质量差主要表现为两个方面: ①蜂窝、麻面、空洞多，给大气中的二氧化碳和水分的渗入创造了条件;②振捣不密实，造成混凝土强度低，从而会使混凝土的碳化速度加快。
1. 2 由于外部原因导致的水工建筑物混凝土碳化
1. 2. 1 酸性介质
混凝土碳化的直接原因是由于混凝土孔隙中渗入了酸性气体，并且在混凝土的液相中溶解形成酸，与水泥石中的硅酸盐、铝酸盐、氢氧化钙及其他化合物发生中和反应，使得水泥发生变质，降低了混凝土的碱度。混凝土中钢筋锈蚀的另外一个原因是在混凝土液相中氯离子形成盐酸，与氧氧化钙作用后生成氯化钙，由于氯化钙吸湿性很高，从而导致钢筋发生溃烂性锈蚀现象。
1. 2. 2 温度和光照
如果混凝土表面的温度下降，由于表面收缩产生的拉力在超过混凝土本身的抗拉强度后，开裂便会发生，逐渐脱落和裂缝会发生，使得水分和二氧化碳很容易进入，从而会使混凝土的碳化速度加快。
2. 针对混凝土碳化采取的对策
从以上影响混凝土碳化的主要因素可以看出，一个是环境条件的影响，一个是混凝土本身质量状态的影响。外部环境是不以人们主观愿单而改变的。因此，为了保证建筑物有足够抗碳化能力，必须从混凝土本身质量上及防护措施上加以解决。混凝土本身质量能否具有足够的抗碳化能力，即足够的安全运行寿命，它与设计、施工及管理i方面有密切关系。
2.1 水工混凝土建筑的设计
为了保证混凝土具有足够的抗碳化能力，保证建筑物安全运行的年限。设计主要是确定两个合理的指标，一个是混凝土的保护层厚度；一个是混凝土的标号。设计时除考虑结构本身要求外，还要充分考虑抗碳化问题。
2.2 施工方面
水工建筑的施工直接关系着混凝土质量优劣: ①建筑材料的选择要谨慎。抗碳化能力强的硅酸盐水泥优先选用; 选用级配良好和质地硬实的石料和砂来做集料; 施工中不仅要用筛选、石要洗，同时剔除集料中的有害物质也要高度重视;②在混凝土中可掺入适宜优质的如阻水剂、减水剂等外加剂，来改善混凝土的某些性能，提高其强度和抗渗性、抗冻性、密实性; ③混凝土的水灰比要严格控制，要求是水灰比小，低塌落度，在满足配料和施工需要的最低范围内控制水的用量，尽量减少混凝土的自由水; ④养护和振捣，要有及时的混凝土养护，养护按照不同水泥品种所要求的时间，环境的湿度和温度要控制好，以使混凝土在适宜的环境中进行养护; 严格按照相关的规定标准来进行振捣，必要时可作表面处理; ⑤钢筋混凝土保护层厚度，施工时要将钢筋用事先预制好的高标号砂浆垫块垫好，使钢筋混凝土保护层厚度满足设计要求; ⑥施工缝要做到不留或少留，对留的施工缝要处理好接缝处。
2.3 工程管理和技术管理方面：
目前的水工建筑的管理中，由于多方面的原因，不能较好地进行及时的监测和管理。为了能全面掌握各种混凝土构件的碳化程度，就要及时采取相应的防治措施，延长建筑物的使用寿命，为此必须：
2.3.1加强领导．固定专业技术人员．落实岗位责任制
上级主管部门应加强领导，培训技术人员，建立有关的规章制度，固定技术人员，落实各项岗位责任制。配备必要的检测工具和手段，建立技术档案，使管理走上正规化、制度化、科学化。
2.3.2为了全面了解水工混凝土构件的碳化程度，当前的办法是每隔一定时间．分别取代表点测试一次碳化程度，建立水工建筑中混凝土碳化深度与运用年限的回归方程，以预测和推算该建筑物何时可能出现钢筋腐蚀，而事先采取必要的技术措施。
2.3.3应定期进行水质分析和空气中C02及酸性气体含量的测试，以便分析环境条件对混凝土碳化的影响，及时提出防治的对策
结 语：水工建筑物中混凝土碳化的问题比较复杂，也有很多的原因，预防对策要及时的采取。虽然混凝土的耐久性与混凝土碳化有很重要的影响，但是只要管理严格，施工科学，采取各种措施，减慢混凝土碳化速度或预防混凝土的碳化是完全有可能做到的。
参考文献：
［1］ 周运灿，谭文清 . 300 号浮石混凝土的配制和构件试验［J］. 低温建筑技术，2009( 01) : 65 －67.
［2］ 祁学仁 . 钢筋轻骨料混凝土梁抗剪上下限值的试验研究［J］.兰州理工大学学报，1980( 2) : 54 －73.

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