混凝土碳化是混凝土所受到的一种
化学腐蚀。空气中CO2气体通过
硬化混凝土细孔渗透到混凝土内,与其
碱性物质(Ca(OH)2)发生
化学反应后生成
碳酸盐(
CaCO3)和水,使混凝土碱性降低的过程称为混凝土碳化,又称作中性化。
空气中CO2气体渗透到混凝土内,与其
碱性物质(Ca(OH)2)发生
化学反应后生成
碳酸盐(
CaCO3)和
水,使混凝土碱性降低的过程称为混凝土碳化,又称作中性化,其化学反应为:Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。水泥在水化过程中生成大量的
氢氧化钙,使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液,其碱性介质对钢筋有良好的保护作用,使钢筋表面生成
难溶的
Fe2O3和
Fe3O4,称为
钝化膜。碳化后使混凝土的
碱度降低,当碳化超过混凝土的保护层时,在水与空气存在的条件下,就会使混凝土失去对钢筋的保护作用,钢筋开始生锈。可见,混凝土
碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化,对于
素混凝土,碳化还有提高
混凝土耐久性的效果,但对于
钢筋混凝土来说,碳化会使混凝土的碱度降低,同时,增加混凝土孔溶液中
氢离子数量,因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。
影响混凝土碳化速度的因素是多方面的。首先影响较大的是水泥品种,因不同的水泥中所含
硅酸钙和
铝酸钙盐基性高低不同;其次,影响混凝土碳化主要还与周围介质中CO2的浓度高低及湿度大小有关,在干燥和
饱和水条件下,
碳化反应几乎终止,所以这是除水泥品种
影响因素以外的一个非常重要的原因;再次,在
渗透水经过的混凝土时,石灰的
溶出速度还将决定于水中是否存在影响
Ca(
OH)2
溶解度的物质,如水中含有
Na2SO4及少量
Mg2+时,石灰的溶解度就会增加,如水中含有Ca(HCO3)2的Mg(HCO3)2对抵抗溶出侵蚀则十分有利。因为它们在混凝土表面形成一种碳化
保护层;另外,混凝土的
渗透系数、透水量、混凝土的过度振捣、混凝土附近水的更新速度、水流速度、结构尺寸、
水压力及养护方法与混凝土的碳化都有密切的关系。
混凝土碳化破坏的防治,对于混凝土的碳化破坏,在施工中总结出了一系列治理措施:一是,在施工中应根据建筑物所处的
地理位置、
周围环境,选择合适的水泥品种;对于水位变化区以及干湿交替作用的部位或较
严寒地区选用抗
硫酸盐普通水泥;冲刷部位宜选高强度水泥;二是,分析骨料的性质,如
抗酸性骨料与水、水泥的作用对混凝土的碳化有一定的延缓作用;三是,要选好
配合比,适量的外加剂,高质量的原材料,科学的搅拌和运输,及时的养护等各项严格的工艺手段,以减少渗流水量和其它有害物的侵蚀,以确保混凝土的密实性;另外,若建筑物地处环境恶劣的地区,宜采取环氧基液涂层保护效果较好,对建筑物地下部分在其周围设置保护层;用各种溶注液浸注混凝土,如:用溶化的
沥青涂抹。还有,若建筑物一旦发生了混凝土碳化,最好采用环氧材料修补,若碳化深度较大,可凿除混凝土松散部分,洗净进入的
有害物质,将混凝土衔接面凿毛,用
环氧砂浆或
细石混凝土填补,最后以环氧基液做涂基保护。
碳化深度值测量行标(
JGJ/T 23-2001):采用适当工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞,其深度应大于混凝土的碳化深度。孔洞中的粉末和碎屑应除净,并不得用水擦洗。同时,应采用浓度为1%的
酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁边缘处,当已碳化与未碳化界线清楚时,再用深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的
垂直距离,测量不应少于3次,取其平均值。每次读数精确至0.25mm。
1%-2%浓度的酚酞试剂配制:将1g酚酞溶于100ml 95%
乙醇中摇匀。一般用
滴瓶存放,如果酒精挥发光了,只要再加入酒精就可以了。测量时酚酞试剂由红色变成无色区域为碳化区域。
碳化深度值测量:可采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm 的孔洞,其深度应大于
混凝土碳化深度。孔洞中的粉末和碎屑应除干净,并不得用水擦洗,同时应采用浓度为1%的酚酞
酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处,当已碳化与未碳化界线清楚时,再用深度
测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直
距离测量,不应少于3 次,取其
平均值每次读数精确至0.5mm。
酚酞常识:酚酞是一种
酸碱指示剂也是一种弱
有机酸,在pH<8.2的溶液里为无色的内酯式结构,当8.2醌式结构。酚酞的醌式或醌式
酸盐,在
碱性介质中很不稳定,它会慢慢地转化成无色羧酸盐式;遇到较浓的
碱液,会立即转变成无色的羧酸盐式。所以,酚酞试剂滴入浓碱液时,酚酞开始变红,很快红色退去变成无色。酚酞遇
浓硫酸变橙色。
酚酞为白色或微带黄色的细小
晶体,难溶于水而易溶于酒精。因此通常把
酚酞配制成
酒精溶液使用。当酚酞试剂滴
入水或中性、酸性的水溶液时,会出现白色浑浊物,这是由于酒精易溶于水,使试剂中难溶于水的酚酞析出的缘故。