摘要：本文通過對水工建筑物混凝土的碳化破壞機理及影響因素分析，提出了水工建筑物混凝土碳化破壞的防治措施，原則上應以防重于治，采取切實的治理措施，以延長工程的使用壽命。

　　關鍵詞：水工 混凝土 碳化機理 防治措施

　　水工建筑物多以混凝土結構組成，而這些混凝土結構多處在氣候惡劣的露天環(huán)境中，受泥沙、水流、物理、化學、高溫、冰凍等影響因素頗多。水工混凝土的碳化破壞比較常見，致使許多水工建筑物的運行壽命大為縮短，造成極大浪費。如陜西省寶雞峽灌區(qū)韋水倒虹管橋大梁混凝土碳化剝落嚴重，最大碳化深度達到5-6cm，出現(xiàn)了大面積的漏筋銹蝕現(xiàn)象；灌區(qū)某些混凝土渠段也發(fā)生了不同程度的碳化破壞，防滲能力嚴重下降，危及灌區(qū)供水安全等等，所以有必要進一步探討水工建筑物混凝土的碳化破壞機理及防治措施。

一、混凝土碳化破壞機理分析

　　混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學腐蝕?？諝庵校茫希矚鉂B透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質起化學反應后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化，其化學反應為：Ｃａ（ＯＨ）2＋ＣＯ2＝ＣaａＣＯ3＋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。可見，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，出現(xiàn)鋼筋銹蝕露筋現(xiàn)象，降低了結構強度和剛度。

二、混凝土碳化破壞影響及防治

　　1.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中ＣＯ2的濃度高低及濕度大小有關，在干燥和飽和水條件下，碳化反應幾乎終止，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)過的混凝土時，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，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；另外，混凝土的滲透系數(shù)、透水量、混凝土的過度振搗、混凝土附近水的更新速度、水流速度、結構尺寸、水壓力及養(yǎng)護方法與混凝土的碳化都有密切的關系。

　　2.混凝土碳化破壞的防治措施

　　對于混凝土的碳化破壞，我們在施工中總結出了一系列治理措施：一是在施工中應根據(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，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，高質量的原材料，科學的攪拌和運輸，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，以確保混凝土的密實性；另外，若建筑物地處環(huán)境惡劣的地區(qū)，宜采取環(huán)氧基液涂層保護效果較好，對建筑物地下部分在其周圍設置保護層；用各種溶注液浸注混凝土，如：用溶化的瀝青涂抹。另外，若水工建筑物一旦發(fā)生了混凝土碳化，最好采用環(huán)氧材料或特殊纖維布材料防護修補，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，將混凝土銜接面鑿毛，用環(huán)氧砂漿或特殊纖維布材料鋪粘填補，最后以環(huán)氧基液做涂基保護。

三、工程實例

　　寶雞峽韋水倒虹管橋大梁加固中，大膽采用粘碳纖維布加固新技術，取得了良好的除險效果。碳纖維布是近幾年國際上興起的一種新型加固材料，是由碳纖維長絲經(jīng)編織而制成的柔軟卷材，其抗拉強度為2500－3550Mpa鋼材的10倍，重量輕、厚度薄200－600g/m2，每層厚0.1－2mm，基本不增加結構自重及截面尺寸；具有良好的耐腐蝕性和粘合性，施工便捷,不需要打孔植筋，對原結構不產(chǎn)生新的損傷，是目前優(yōu)質理想的結構加固材料。

　　粘碳纖維布施工時，必須大梁充分卸載的情況下進行，并且現(xiàn)場氣溫不低于5℃。首先是進行結構表面處理，鑿除大梁混凝土表層剝落、蜂窩、腐蝕等劣質部位，用聚合物水泥砂漿修復填平，并對被粘混凝土表面打磨平整干凈，要求表面無明顯的凸凹現(xiàn)象，尤其是表面的凸起部位要磨平。轉角粘貼處要進行倒角處理，應打磨成圓弧狀（圓弧半徑10mm≤R≤20mm）。其次是刷涂底層WSX膠，用滾筒刷或毛刷均勻涂抹于混凝土表面，膠層厚度應滿足設計要求。

　　然后是粘貼碳纖維布，按設計要求的尺寸裁剪碳纖維布，盡量避免搭接，如若搭接,則碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得少于100mm；用特制滾筒沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，并使粘結劑充分浸透碳纖維布。待纖維表面指觸干燥后涂抹WSX面膠，做到均勻，不得漏涂。此道工序完成后，用小錘等工具輕輕敲擊或手壓碳纖維布表面來判斷粘結效果，如出現(xiàn)空鼓等粘不密實的現(xiàn)象應采用針管注膠的方法進行補救。最后作外表面處理。在碳纖維布上的面膠未干時撒上黃砂，以增加水泥砂漿粉面時的粘結強度；用2cm厚的水泥砂漿將碳纖維布保護。

[Page]

　　韋水倒虹管橋大梁加固完工后，結合管道充水試驗作了大梁承載情況下的擾度觀測，結果顯示大梁變形擾度在1.55mm左右，且趨于穩(wěn)定。表明粘碳纖維布防碳化加固處理效果明顯,改善梁體受力狀況，達到了質量要求,而且縮短了工期,及時滿足了灌區(qū)抗旱輸水。

　　作者簡介

　　張建勝，1972年3月生，工程師，大學本科，多年從事水利工程建設管理工作。

　　顧漢林，1975年3月生，工程師，大學本科，多年從事水利工程建設管理工作。