一、水工砼碳化的理性分析
　　1.水工砼碳化概述.
　　水工砼碳化(中性化)是空气中的二氧化碳气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔,扩散到混凝土内部充水的毛细孔中,与其中的空隙液所溶解的氢氧化钙进行中和反应,生成碳酸盐或其他物质,使混凝土孔溶液的PH值小于10,钢筋的钝化膜被破坏,钢筋发生锈蚀.钢筋生锈后体积膨胀,引起混凝土开裂,与钢筋的粘结力降低,混凝土保护层脱落,钢筋断面面积发生损缺,致使混凝土碳化加速.
　　2.水工砼碳化理性分析.    影响水工砼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,影响水工砼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密切相关.
　　二、水工砼碳化的成因分析
　　1.影响水工砼碳化的内在因素.
　　(1)水泥品种不同碳化程度有异.不同的水泥,其矿物组成、混合材量、外加剂、生料化学成分不同,直接影响着水泥的活性和混凝土的碱度,对碳化速度有重要影响.一般而言,水泥中熟料越多,则混凝土的碳化速度越慢.
　　(2)集料品种和级配不同存在碳化差别.集料品种和级配不同,其内部孔隙结构差别很大,直接影响着混凝土的密实性.材质致密坚实,级配较好的集料的混凝土,其碳化的速度较慢.
　　(3)抗碳化性能随水泥用量的增大而增强.增加水泥用量,一方面可以改变混凝土的和易性,提高混凝土的密实性;另一方面还可以增加混凝土的碱性储备,使其抗碳化性能增强,碳化速度随水泥用量的增大而减少.
　　(4)增大水灰比加快水工砼碳化.在水泥用量一定的条件下,增大水灰比,混凝土的孔隙率增加,密实度降低,渗透性增大,空气中的水分及有害化学物质较多的浸入混凝土体内,加快水工砼碳化.
　　(5)施工质量低加速了混凝土的碳化.施工质量差表现为振捣不密实,造成混凝土强度低,蜂窝、麻面、空洞多,为大气中的二氧化碳和水分的渗入创造了条件,加速了混凝土的碳化.
　　(6)养护质量质量高延缓碳化速度.混凝土成型后,必须在适宜的环境中进行养护.养护好的混凝土,具有胶凝好、强度高、内实外光和抗侵蚀能力强,能阻止大气中的水分和二氧化碳侵入其内,延缓碳化速度.
　　2.影响水工砼碳化的外界因素.
　　(1)酸性介质影响碳化速度.酸性气体(如CO2)渗入混凝土孔隙溶解在混凝土的液相中形成酸,与水泥石中的氢氧化钙、硅酸盐、铝酸盐及其他化合物发生中和反应,导致水泥石逐渐变质,混凝土的碱度降低,这是引起水工砼碳化的直接原因.
　　(2)温度和光照影响碳化速度.混凝土温度骤降,其表面收缩产生拉力,一旦超过混凝土的抗拉强度,混凝土表面便开裂,导致形成裂缝或逐渐脱落,为二氧化碳和水分渗入创造了条件,加速水工砼碳化.
　　阳面混凝土温度较背阳面混凝土温度高,二氧化碳在空气中的扩散系数较大,为其与氢氧化钙反应提供了有利条件,阳光的直接照射,加速了其化学反应和碳化速度.
　　(3)含水量和相对湿度影响碳化速度.周围介质的相对湿度直接影响混凝土含水率和碳化速度系数的大小.过高的湿度(如100%),使混凝土孔隙充满水,二氧化碳不易扩散到水泥石中,过低的湿度(如25%),则孔隙中没有足够的水使二氧化碳生成碳酸,碳化作用都不易进行;当周围介质的相对湿度为50~70%,水工砼碳化速度最快.
　　(4)冻融和渗漏导致水工砼碳化.在混凝土浸水饱和或水位变化部位,由于温度交替变化,使混凝土内部孔隙水交替地冻结膨胀和融解松弛,造成混凝土大面积疏松剥落或产生裂缝,导致水工砼碳化.渗漏水会使混凝土中的氢氧化钙流失,在混凝土表面结成碳酸钙结晶,引起混凝土水化产物的分解,其结果是严重降低混凝土强度和碱度,恶化钢筋锈蚀条件.
　　三、水工砼碳化的科学防治
　　1.设计入手.根据水工建筑物中不同的结构形式和不同的环境因素,分别对混凝土的保护层采取不同的厚度,应尽量避免一律采用2~3cm.
　　2.施工防治.混凝土质量好坏,施工是关键.一是要认真选择建筑材料.水泥选用抗碳化能力强的硅酸盐水泥;集料选用质地硬实和级配良好的砂和石料;施工中除砂要筛、石要洗外,还要非凡注重剔除集料中的有害物质.二是在混凝土中可掺入优质适宜的外加剂,如减水剂、阻水剂等,以改善混凝土的某些性能,提高其强度和密实性、抗渗性、抗冻性.三是要严格控制混凝土的水灰比,要求是小水灰比,低塌落度,要把水的用量控制在满足配料和施工需要的最低范围内,尽量减少混凝土的自由水.四是振捣和养护,振捣一定要充分并严格按照规定标准进行,必要时可作表面处理;养护一定要及时,一旦混凝土达到初凝时,就应立即进行养护,并坚持按不同水泥品种所要求的时间养护,控制好环境的温度和湿度,以使混凝土在适宜的环境中进行养护.五是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,使钢筋的混凝土保护层厚度满足设计要求.六是施工缝要做到少留或不留,必须要留的,应作好接缝处的工艺处理.
　　3.使用保护.对于水工建筑物在使用上不要随意改变原设计的使用条件.因为水工建筑物使用条件的改变,直接关系到外界气体、温度、湿度等因素变化所引起的混凝土内部某些情况的变化,尤其是对于混凝土构件的轻易碰撞部位,更应当设置包角和隔层保护.
　　4.治理及时.对于水工建筑中混凝土构件的治理,主要是定期检查、加强维护.对于轻易产生碳化的混凝土构件,则应派专人定期观察及测试温度、湿度,检查裂缝情况和碳化深度,并作好具体记录.若发现混凝土表面有开裂、剥落现象时,则应及时利用防护涂料对混凝土表面进行封闭或采取使混凝土表面与大气隔离措施,绝对不答应其裂缝继续扩大,必要时可作混凝土补强处理.
　　总之,影响水工建筑物中混凝土碳化的因素很多,问题比较复杂,预防对策还有待于进一步分析研究.混凝土的碳化虽然能对混凝土的耐久性产生严重的不良影响,但只要科学施工,严格管理,采取各种措施,预防混凝土的碳化或减慢碳化速度是完全有可能做到的.
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