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(碱性
氧化膜)。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,我们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。