事故简介

某建筑物建于1968年，框架结构，混凝土型号为C25、C30，外墙为清水混凝土。经25年后，墙体、柱子、梁板等部位严重开裂，混凝土逐渐出现不同程度的爆裂，露筋锈蚀，接近断裂，不得不于2002年拆除。

原因分析

这是混凝土中性化的结果。大气中的CO₂或其他酸性介质不断向混凝土内部扩散，与混凝土中碱性水化物Ca（OH）2发生化学反应，降低了混凝土的碱度，当钢筋表面的pH值降到10以下时，钢筋表面的钝化膜被破坏，失去了对钢筋的保护作用，随着氧和水的渗透，产生钢筋腐蚀，钢筋体积增大2～6倍。同时空气中的CO₂还可能与混凝土中的水化产物，如水化硅酸钙凝胶、水化铝酸盐等发生反应，生成膨胀性产物，这些都会使混凝土pH值降低，从碱性逐渐变成中性而使混凝土开裂，表面剥落。当pH值降到4以下时，钢筋腐蚀速度直线上升，最终导致混凝土结构破坏。根据冯乃谦教授《混凝土与混凝土结构的耐久性》一书的说法，上述混凝土从最初pH≥12，逐渐下降到10～8.5的过程，称为混凝土的中性化。

事故处理

该建筑因破坏严重，已于2002年拆除。如混凝土中性化尚未使钢筋腐蚀，可用透气性小的饰面材料重新饰面；如中性化已达到钢筋位置，钢筋已经开始锈蚀，而钢筋保护层尚未开裂，可用透气性、透水性小的饰面材料，重新施工；如保护层已开裂，则需要将开裂部位剔除，喷涂环氧树脂，再抹水泥砂浆，使用透气性、透水性小的饰面材料作饰面。

预防措施

影响混凝土中性化的主要因素是设计、环境和混凝土的生产及施工质量，因此要从以下几个方面加以注意：

1）设计方面。使用环境恶劣会加快混凝土中性化破坏，混凝土的设计强度等级不可太低，混凝土保护层应有最小值的限制，此时混凝土外部不可无饰面层，而且选择饰面材料时要使用透气性小的材料，注意饰面材料本身的耐久性。

2）环境。混凝土所处的环境中CO₂浓度高，温湿度大，都会直接加快混凝土中性化速度。环境湿度是影响混凝土碳化速度的重要因素。混凝土在干燥环境下，CO₂能经毛细管进入混凝土中，加快碳化速度；而在饱和水状态下，混凝土毛细孔通道被堵塞，碳化不易进行。据资料介绍，相对湿度分别为90%、70%、50%时，混凝土碳化速率比为0.6∶1∶1.4，室内碳化速度是室外的3倍。在环境湿度基本相同的条件下，大气中CO₂浓度是影响混凝土碳化的重要因素。试验证明，碳化速度与CO₂浓度平方根近似为正比。处于以上环境的建筑物要高度重视混凝土中性化问题。

3）混凝土生产。水泥品种、水泥用量、粉煤灰掺量、养护方式等都对混凝土碳化有不同程度的影响。混凝土碳化系数见表5-6，其中每一个因素都有一个影响系数。(www.daowen.com)

表5-6 混凝土碳化影响系数

从表5-6可见，优先采用硅酸盐和普通硅酸盐水泥，并降低预拌混凝土水胶比，可降低混凝土的碳化速度和表层碳化厚度。

水胶比越大混凝土越不密实，碳化速度越快。混凝土碳化速度与水胶比有着很好的相关性。此外，掺入引气型高效减水剂对降低混凝土碳化速率是十分有利的。优质引气剂可减水6%～8%，引入的无数小气泡不仅增加了混凝土流动性，且封闭了混凝土毛细孔，提高了混凝土抗渗性、抗冻性和抗碳化能力。减水剂、引气剂对混凝土碳化速度的影响见表5-7。

表5-7 减水剂、引气剂、水泥品种对混凝土碳化速度的影响比率

（续）

卵石与碎石对混凝土碳化无明显的影响，但试验表明，在水胶比、混凝土型号相同的情况下，粒径大的与粒径小的混凝土相比，碳化速度要快10%～20%。因为大石子易使混凝土分层，从而降低了混凝土渗透性。因此，从混凝土工作性能、强度和耐久性出发，预拌混凝土宜采用粒径为5～20mm的石子。

4）施工。混凝土浇筑后应做好湿养护：柱子宜包塑料膜；剪力墙宜采用养护剂，封闭表面毛细孔；梁板结构应采用浇水养护；大型基础底板则宜采用水膜养护。混凝土振捣不实，会降低其密实度，表面甚至出现蜂窝、麻面、气泡等缺陷，会加快碳化速度。此外钢筋有足够的保护层是十分必要的。