一、混凝土碳化、凍融破壞機理分析
1.混凝土的凍融�；炷恋目箖鲂允腔炷潦艿降奈锢碜饔茫ǜ蓾褡兓囟茸兓�、凍融變化等）的一方面，是反映混凝土耐久性的重要指標之一。對混凝土凍融破壞的機理，目前的認識尚不完全一致，按照公認程度較高的，由美國學(xué)者T.C.Powerse提出的膨脹壓和滲透壓理論，吸水飽和的混凝土在其凍融的過程中，遭受的破壞應(yīng)力主要由兩部分組成。其一是當(dāng)混凝土中的毛細孔水在某負溫下發(fā)生物態(tài)變化，由水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹9%，因受毛細孔壁約束形成膨脹壓力，從而在孔周圍的微觀結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)力;其二是當(dāng)毛細孔水結(jié)成冰時，由凝膠孔中過冷水在混凝土微觀結(jié)構(gòu)中的遷移和重分布引起的滲管壓。由于表面張力的作用，混凝土毛細孔隙中水的冰點隨著孔徑的減小而降低。凝膠孔水形成冰核的溫度在-78℃以下，因而由冰與過冷水的飽和蒸汽壓差和過冷水之間的鹽分濃度差引起水分遷移而形成滲透壓。
2.混凝土的碳化�；炷恋奶蓟腔炷了艿降囊环N化學(xué)腐蝕�？諝庵蠧O2氣滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化，其化學(xué)反應(yīng)為：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性介質(zhì)對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱為純化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過混凝土的保護層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹�？梢�，混凝土碳化作用一般不會直接引起其性能的劣化，對于素混凝土，碳化還有提高混凝土耐久性的效果，但對于鋼筋混凝土來說，碳化會使混凝土的堿度降低，同時，增加混凝土孔溶液中氫離子數(shù)量，因而會使混凝土對鋼筋的保護作用減弱。
二、混凝土碳化、凍融破壞影響及防治
1.混凝土凍融破壞影響因素及防治
混凝土凍融破壞影響因素�；炷羶鋈谄茐牡挠绊懸蛩厥嵌喾矫娴摹Ｒ皇墙M成混凝土的主要材料性質(zhì)的影響，如;水泥的品種、水泥中不同礦物成份對混凝土的耐久性影響較大，又如骨料的影響，除了骨料本身的質(zhì)量對混凝土的抗凍性的影響以外，骨料的滲透性和吸濕性對混凝土的抗凍性也有決定性的作用，由于濕度和強度的變化，會產(chǎn)生含針狀物巖石體積的變化，這將會損壞已硬化的水泥砂漿和混凝土表面，同時骨料的化學(xué)性能對混凝土的耐久性也將產(chǎn)生一定的影響;二是外加劑的影響，在混凝土施工過程中摻入引氣劑或減水劑對改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善混凝土的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)可起到緩沖凍脹的作用，大大降低凍脹應(yīng)力，提高混凝土的抗凍性;三是施工工藝影響，配合比、混凝土的施工、硬化條件等都與混凝土的耐久性有密切的關(guān)系，同時混凝土中的單位用水量是影響混凝土抗凍性的一個重要因素。此外混凝土的表面、邊角和工作縫部位處于最不利的工作條件，所以混凝土模板種類、性質(zhì)和表面加工情況以及工作縫的處理對混凝土的耐久性也有很大的影響;四是防止受水位變化影響，寒冷季節(jié)水位變化會引起混凝土的嚴重凍融破壞需采取有力措施防止;五是嚴格控制施工質(zhì)量，混凝土施工質(zhì)量的好壞，將影響它的抗凍性，因此必須把好質(zhì)量關(guān)，不允許出現(xiàn)蜂窩、麻面，力求密實，表面光滑。
2.混凝土凍融破壞的防治
對于混凝土凍融破壞的防治，結(jié)合我們的施工實踐，總結(jié)出了如下幾點：
（1）預(yù)防措施。一是在混凝土施工中應(yīng)根據(jù)不同情況選擇含有不同礦物成份和不同性能的水泥、骨料和外加劑，從材料方面確保混凝土的耐久性;二是嚴格混凝土制作配合比，一定要根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和所處的環(huán)境條件，試驗確定關(guān)鍵參數(shù)，主要是降低混凝土的水灰比，水泥水化所需水分僅為其重量的25%左右，若水量增加，多余的水就游離析出，產(chǎn)出孔隙，飽和后易受凍脹破壞;另外摻入引氣型外加劑是提高混凝土抗凍性最有效的途徑之一;三是人為地優(yōu)化建筑物混凝土構(gòu)件周圍的環(huán)境條件，以減少或改善致使混凝土凍融的各種不利因素。
�。�2）治理措施。①水泥砂漿修補，適用于輕微的表層破壞;②預(yù)縮砂漿修補，所謂預(yù)縮砂漿是指經(jīng)拌和好之后再歸堆放置30～90mih后才使用的干硬性砂漿，此種方法適高速水流區(qū)混凝土表面的損壞;③噴漿修補，多用于混凝土凍融破壞化較嚴重的部位;噴混凝土修補，是指經(jīng)施高壓將混凝土拌料以高速運動注入被修補的部位，其密度及抗?jié)B性較一般混凝土好，且具有快速，高效的特點;④環(huán)氧材料修補，一般有環(huán)氧基液、環(huán)氧砂漿和環(huán)氧混凝土等，這種材料具有較高的強度和抗蝕、抗?jié)B能力，并與混凝土結(jié)合力較強，但價格較貴，施工工藝復(fù)雜，材料配比嚴格，此法可與其它修補方法配合使用，效果更佳。
3.混凝土碳化影響因素。影響混凝土碳化速度的因素是多方面的。首先影響較大的是水泥品種，因不同的水泥中所含硅酸鈣和鋁酸鈣鹽基性高低不同;其次，影響混凝土碳化主要還與周圍介質(zhì)中CO2的濃度高低及濕度大小有關(guān)，在干燥和飽和水條件下，碳化反應(yīng)幾乎終止，所以這是除水泥品種影響因素以外的一個非常重要的原因;再次，在滲透水經(jīng)過的混凝土?xí)r，石灰的溶出速度還將決定于水中是否存在影響Ca（OH）2溶解度的物質(zhì)，如水中含有Na2SO4及少量Mg2+時，石灰的溶解度就會增加，如水中含有Ca（HCO3）2的Mg（HCO3）2對抵抗溶出侵蝕則十分有利。因為它們在混凝土表面形成一種碳化保護層。
4.混凝土碳化破壞的防治。一是在施工中應(yīng)根據(jù)建筑物所處的地理位置、周圍環(huán)境，選擇合適的水泥品種;對于水位變化區(qū)以及干濕交替作用的部位或較嚴寒地區(qū)選用抗硫酸鹽普通水泥;沖刷部位宜選高強度水泥;二是分析骨料的性質(zhì)，如抗酸性骨料與水、水泥的作用對混凝土的碳化有一定的延緩作用;三是要選好配合比，適量的外加劑，高質(zhì)量的原材料，科學(xué)的攪拌和運輸，及時的養(yǎng)護等各項嚴格的工藝手段，以減少滲流水量和其它有害物的侵蝕;還有，若建筑物一旦發(fā)生了混凝土碳化，最好采用環(huán)氧材料修補，若碳化深度較大，可鑿除混凝土松散部分，洗凈進入的有害物質(zhì)，將混凝土銜接面鑿毛，用環(huán)氧砂漿或細石混凝土填補，最后以環(huán)氧基液做涂基保護。
