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建筑物多以混凝土结构构成，而这些混凝土结构多处在气候险恶的环境中，不受泥沙、水流、物理、化学、气温等影响因素颇多。混凝土的毁坏以碳化、冻融毁坏为少见，导致许多建筑物的运营寿命深感延长，导致很大浪费。
所以有适当更进一步探究水工建筑物混凝土的碳化、冻融毁坏机理及预防措施。２混凝土碳化、冻融毁坏机理分析 1．混凝土碳化机理 水泥中的矿物以硅酸三钙和硅酸二钙含量较多，大约占到总重的75%，水泥几乎水化后，分解的水化硅酸钙凝胶大约占到总体积的50%，氢氧化钙大约占到25%，水泥石的强度主要各不相同水化硅酸钙，在混凝土中水泥石的含量占到总体积的25%。 混凝土具备毛细管孔隙结构的特点，这些毛细管孔隙还包括混凝土成型时残余下来的气泡，水泥石中的毛细孔和凝胶孔，以及水泥石和集料认识处的孔穴等等。
此外，还有可能不存在着由于水泥石的潮湿膨胀和温度变形而引发的微裂缝。普通混凝土的孔隙率一般不少于8－10%。
混凝土的碳化是指大气中的二氧化碳首先渗透到混凝土内部的孔隙中，而后沉淀于毛细孔中的水分，与水泥水化过程中所产生的水化硅酸钙和氢氧化钙等水化产物相互作用，分解碳酸钙等产物。所以，混凝土碳化是由于混凝土不存在着孔隙，里面充满着水分和空气，在混凝土的气相、液相、固看中展开着一个十分复杂的静电学物理化学倒数过程。 混凝土碳化有减少混凝土强度和增加渗透性的起到，这有可能是因为碳化释放出的水分增进水泥的水化及碳酸钙溶解增加了水泥石的孔隙之故。
但混凝土碳化后，其碱性减少，减缓钢筋生锈。混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学生锈。空气中ＣＯ２气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后分解碳酸盐和水，使混凝土碱度减少的过程称作混凝土碳化，又称不作中性化，其化学反应为：Ｃａ（ＯＨ）2＋ＣＯ2＝ＣａＣＯ3＋Ｈ2Ｏ。水泥在水化过程中分解大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满著了饱和状态氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有较好的维护起到，使钢筋表面分解无以溶解的Ｆｅ2Ｏ3和Ｆｅ3Ｏ4，称作提纯膜。
碳化后使混凝土的碱度减少，当碳化多达混凝土的保护层时，在水与空气不存在的条件下，就不会使混凝土丧失对钢筋的维护起到，钢筋开始腐蚀。可见，混凝土碳化起到一般会必要引发其性能的劣化，对于素混凝土，碳化还有提升混凝土耐久性的效果，但对于钢筋混凝土来说，碳化不会使混凝土的碱度减少，同时，减少混凝土孔溶液中氢离子数量，因而不会使混凝土对钢筋的维护起到弱化。 混凝土的抗冻性是混凝土受到的物理起到（寒带变化、温度变化、冻融变化等）的一方面，是体现混凝土耐久性的最重要指标之一。对混凝土的抗冻性无法全然解读为抵抗冻融的性质，不仅在寒冷地区混凝土建筑物有抗冻的拒绝，燥地区混凝土建筑物某种程度不会遭腊、滑、冻、热交错的毁坏起到，经历时间持久不会再次发生表层削落，结构质地等毁坏现象，如浙江省的富春江水电站，湖南省的桃江水库等，都再次发生过有所不同程度的冻融毁坏。
所以对混凝土的冻融毁坏的研究变得尤为重要。对混凝土冻融毁坏的机理，目前的了解尚能不完全一致，按照普遍认为程度较高的，由美国学者T．C．Powerse明确提出的收缩力和渗透压理论，柔软饱和状态的混凝土在其冻融的过程中，遭到的毁坏形变主要由两部分构成。其一是当混凝土中的毛细孔水在某负温印发生物态变化，由水转变成冰，体积收缩９％，因不受毛细孔壁约束构成收缩压力，从而在孔周围的微观结构中产生纳形变；其二是当毛细孔水结为冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中的迁入和轻产于引发的渗管压。
由于表面张力的起到，混凝土毛细孔隙中水的冰点随着孔径的增大而减少。凝胶孔水构成冰核的温度在－78℃以下，因而由冰与过冷水的饱和状态蒸汽压劣和过冷水之间的盐分浓度劣引发水分迁入而构成渗透压。
另外凝胶大大减小，构成更大收缩压力，当混凝土受冻时，这两种压力不会受损混凝土内部微观结构，只有当经过重复多次的冻融循环以后，受损逐步累积不断扩大，发展成相互相连的裂缝，使混凝土的强度逐步减少，最后甚至几乎失去。从实际中不难看出，处在潮湿条件的混凝土似乎不不存在冻融毁坏的问题，所以啖水状态是混凝土再次发生冻融毁坏的必要条件之一，另一必要条件是外界气温正负变化，使混凝土孔隙中的水重复再次发生冻融循环，这两个必要条件，要求了混凝土冻融毁坏就是指混凝土表面开始的层层风蚀毁坏。３混凝土碳化、冻融毁坏影响及预防 2．混凝土碳化影响因素 水工建筑物混凝土碳化的影响因素较多，有内在因素，也有外界因素。
2．1 影响混凝土碳化的内在因素 2．1．1 水泥品种 有所不同的水泥，其矿物构成、混合材量、外加剂、生料化学成分有所不同，直接影响着水泥的活性和混凝土的碱度，对碳化速度有最重要影响。一般而言，水泥中熟料就越多，则混凝土的碳化速度越慢。外加剂（减水剂、引气剂）一般皆能提升抗渗性，弱化碳化速度，但含氯盐的防冻、早于强剂则不会相当严重加快钢筋破损，不应严格控制其用量。 2．1．2 集料品种和级配上 集料品种和级配上有所不同，其内部孔隙结构差异相当大，直接影响着混凝土的密实性。
材质颗粒扎实，级配上较好的集料的混凝土，其碳化的速度较快。 2．1．3 磨细矿物掺料的品种和数量 如具备活性水硬性材料的掺料，其无法自行硬化，但能与水泥水化两县的氢氧化钙或者与重新加入的石灰相互作用而构成较强较平稳的堆积物质，使混凝土碱度减少。
在水灰比恒定使用等量代替的条件下，掺料量代替水泥量越少，混凝土的碳化速度就越好。 2．1．4 水泥用量 减少水泥用量，一方面可以转变混凝土的和易性，提升混凝土的密实性；另一方面还可以减少混凝土的碱性储备，使其外用碳化性能强化，碳化速度随水泥用量的减小而增加。 2．1．5 水灰比 在水泥用量一定的条件下，减小水灰比，混凝土的孔隙率减少，密实度减少，渗透性减小，空气中的水分及危害化学物质较多的浸泡混凝土体内，减缓混凝土碳化。
2．1．6 施工质量 施工质量劣展现出为振捣不密实，导致混凝土强度较低，蜂窝、麻面、空洞多，为大气中的二氧化碳和水分的渗透到建构了条件，加快了混凝土的碳化。 2．1．7 水土保持质量 混凝土成型后，必需在适合的环境中展开水土保持。水土保持好的混凝土，具备胶凝好、强度低、内实外光和外用风化能力强劲，能制止大气中的水分和二氧化碳入侵其内，减缓碳化速度。 2．2 影响混凝土碳化的外界因素 2．2．1 酸性介质 酸性气体（如CO2）渗透到混凝土孔隙沉淀在混凝土的液相中构成酸，与水泥石中的氢氧化钙、硅酸盐、铝酸盐及其他化合物再次发生中和反应，造成水泥石渐渐变质，混凝土的碱度减少，这是引发混凝土碳化的直接原因。
试验研究已证明，混凝土的碳化速度与二氧化碳浓度的平方根成正比，即混凝土碳化速度系数随二氧化碳浓度的减少而减缓。 混凝土中钢筋破损的另一个最重要和普通的原因是氯离子（CL-）起到。氯离子在混凝土液相中构成盐酸，与氢氧化钙起到分解氯化钙，氯化钙具备低吸湿性，在其浓度及湿度较高时，能剧烈地毁坏钢筋的腐蚀膜，使钢筋再次发生溃灿性破损。
2．2．2 温度和光照 混凝土温度急剧下降，其表面膨胀产生拉力，一旦多达混凝土的抗拉强度，混凝土表面之后裂开，造成构成裂缝或渐渐开裂，为二氧化碳和水分渗透到建构了条件，加快混凝土碳化。 阳面混凝土温度较腹阳面混凝土温度低，二氧化碳在空气中的扩散系数较小，为其与氢氧化钙反应获取了有利条件，阳光的必要太阳光，加快了其化学反应和碳化速度。
2．2．3 含水量和相对湿度 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。过低的湿度（如100%），使混凝土孔隙充满著水，二氧化碳容易蔓延到水泥石中，过较低的湿度（如25%），则孔隙中没充足的水使二氧化碳分解碳酸，碳化起到都容易展开；当周围介质的相对湿度为50~70%，混凝土碳化速度最慢。因此，混凝土碳化速度还各不相同混凝土的含水量及周围介质的相对湿度。
实际工程中混凝土结构下部的碳化程度较上部重，主要是湿度影响的结果。 2．2．4 冻融和渗水 在混凝土排水饱和状态或水位变化部位，由于温度交错变化，使混凝土内部孔隙水交错地失效收缩和融化肿胀，导致混凝土大面积质地破损或产生裂缝，造成混凝土碳化。
渗漏水不会使混凝土中的氢氧化钙萎缩，在混凝土表面结为碳酸钙结晶，引发混凝土水化产物的分解成，其结果是相当严重减少混凝土强度和碱度，好转钢筋破损条件。 3．混凝土碳化的简陋测试 使用化学测试法。即先挖丢弃混凝土保护层，然后滴或涂抹酚酞剂，看混凝土否变色（碳化），若找到有碳化情况，则可很快地测试出有其碳化深度。
3．1 酚酞剂的提炼 根据实践中试验结果得出结论，用99%的酒精特1%的酚酞液，所提炼的酚酞剂呈圆形浅色；用96%的酒精特4%的酚酞液，所提炼的酚酞剂呈圆形深色。二者均可用来测试混凝土的碳化情况。 3．2 混凝土碳化判断及其深度检测 首先将所须要检测的混凝土表面打凿到必须的测试深度，然后把表面清扫整洁，涂抹或滴已提炼好的酚酞剂。当酚酞剂涂抹或滴混凝土内1~2分种后，之后有反应。
若混凝土逆红色，则混凝土并未碳化；若混凝土不变色，则混凝土已碳化。因为酚酞剂内所含大量酒精，更容易溶解，所以在测试和仔细观察时速度要慢，要尽早量出有混凝土内碳化与非碳化的界面尺寸，以便获得精确的碳化深度。 3．3 混凝土碳化检测值的获得 由于水工建筑中混凝土结构物的部位有所不同，其碳化程度也不尽相同，所以在展开混凝土碳化测试时，一定要多测量几次，以其平均值为混凝土碳化检测值。
3．4 测试混凝土碳化挖开面的处置 在混凝土碳化测试工作已完成后，对检测混凝土碳化的挖开面应用于环氧树脂砂浆或环氧混凝土不作空缺堵塞处置。 4．混凝土碳化的避免措施 混凝土碳化有混凝土癌症之说道，关键是不应采行避免措施。
4．1 设计方面 根据水工建筑物中有所不同的结构形式和有所不同的环境因素，分别对混凝土的保护层采行有所不同的厚度，不应尽量避免不准使用2－3cm。 4．2 施工方面 混凝土质量优劣，施工是关键。一是要严肃自由选择建筑材料。水泥搭配外用碳化能力强劲的硅酸盐水泥；集料搭配质地硬实和级配上较好的砂和石料；施工中除砂要滤、石要洗外，还要特别注意去除集料中的有害物质。
二是在混凝土中可含有优质适合的外加剂，如减水剂、压水剂等，以提高混凝土的某些性能，提升其强度和密实性、抗渗性、抗冻性。三是要严格控制混凝土的水灰比，拒绝是小水灰比，较低塌落度，要把水的用量掌控在符合配料和施工必须的低于范围内，尽量减少混凝土的权利水。
四是振捣和水土保持，振捣一定要充份并严苛按照规定标准展开，适当时主要用途表面处置；水土保持一定要及时，一旦混凝土超过初凝时，就应立即展开水土保持，并坚决按有所不同水泥品种所拒绝的时间水土保持，掌控好环境的温度和湿度，以使混凝土在适合的环境中展开水土保持。五是钢筋混凝土保护层厚度，施工时要将钢筋用事前钢架好的高标号砂浆垫块夹好，使钢筋的混凝土保护层厚度符合设计拒绝。六是施工针要做少留或不出，必需要留的，不应做好接缝处的工艺处置。 4．3 用于方面 对于水工建筑物在用于上不要随便转变原设计的用于条件。
因为水工建筑物用于条件的转变，必要关系到外界气体、温度、湿度等因素变化所引发的混凝土内部某些情况的变化，特别是在是对于混凝土构件的更容易撞击部位，更加应该设置包角和隔层维护。 4．4 管理方面 对于水工建筑中混凝土构件的管理，主要是定期检查、强化确保。对于更容易产生碳化的混凝土构件，则不应为首专人定期仔细观察及测试温度、湿度，检查裂缝情况和碳化深度，并做好详尽记录。
若找到混凝土表面有裂开、破损现象时，则不应及时利用防水涂料对混凝土表面展开堵塞或采行使混凝土表面与大气隔绝措施，意味著不容许其裂缝之后不断扩大，适当时主要用途混凝土修补处置。5.1混凝土冻融毁坏影响因素及预防5.1.1混凝土冻融毁坏影响因素 混凝土冻融毁坏的影响因素是多方面的。一是构成混凝土的主要材料性质的影响，如；水泥的品种、水泥中有所不同矿物成份对混凝土的耐久性影响较小，又如骨料的影响，除了骨料本身的质量对混凝土的抗冻性的影响以外，骨料的渗透性和吸湿性对混凝土的抗冻性也有决定性的起到，由于湿度和强度的变化，不会产生不含针状物岩石体积的变化，这将不会损毁已硬化的水泥砂浆和混凝土表面，同时骨料的化学性能对混凝土的耐久性也将产生一定的影响；二是外加剂的影响，在混凝土施工过程中含有引气剂或减水剂对提高混凝土的内部结构，提高混凝土的内部孔隙结构可起着缓冲器冻胀的起到，大大降低冻胀形变，提升混凝土的抗冻性；三是施工工艺影响，因应比、混凝土的施工、硬化条件等都与混凝土的耐久性有紧密的关系，同时混凝土中的单位用水量是影响混凝土抗冻性的一个最重要因素。
此外混凝土的表面、边角和工作针部位正处于最有利的工作条件，所以混凝土模板种类、性质和表面加工情况以及工作针的处置对混凝土的耐久性也有相当大的影响；四是避免不受水位变化影响，严寒季节水位变化不会引发混凝土的相当严重冻融毁坏须要采行有力措施避免；五是严格控制施工质量，混凝土施工质量的优劣，将影响它的抗冻性，因此必需把好质量关，不容许经常出现蜂窝、麻面，力求密实，表面平滑。5.1.2混凝土冻融毁坏的预防 对于混凝土冻融毁坏的预防，融合我们的施工实践中，总结出有了如下几点：（１）预防措施。一是在混凝土施工中不应根据有所不同情况自由选择所含有所不同矿物成份和有所不同性能的水泥、骨料和外加剂，从材料方面保证混凝土的耐久性；二是严苛混凝土制作因应比，一定要根据结构类型和所处的环境条件，试验确认关键参数，主要是减少混凝土的水灰比，水泥水化所须要水分仅有为其重量的２５％左右，若水量减少，多余的水就游离两县，生产量孔隙，饱和状态后易受冻胀毁坏；另外含有引气型外加剂是提升混凝土抗冻性最有效地的途径之一；三是人为地优化建筑物混凝土构件周围的环境条件，以增加或提高导致混凝土冻融的各种不利因素。
（２）管理措施。①水泥砂浆修复，限于于严重的表层毁坏；②预缩砂浆修复，所谓预缩砂浆是所指经拌和好之后再行归堆满改置30～90mih后才用于的干硬性砂浆，此种方法带内高速水流区混凝土表面的损毁；③喷浆修复，多用作混凝土冻融毁坏简化较相当严重的部位；喷出混凝土修复，是所指经施高压将混凝土拌料以高速运动流经被修复的部位，其密度及抗渗性较一般混凝土好，且具备较慢，高效的特点；④环氧材料修复，一般有环氧基液、环氧砂浆和环氧混凝土等，这种材料具备较高的强度和抗蚀、抗渗能力，并与混凝土结合力较强，但价格较贵，施工工艺简单，材料用料严苛，此法可与其它修复方法因应用于，效果较佳；总之我们应该根据水工建筑物所处的环境、方位和冻融毁坏的程度以及原混凝土构件制作的主要材料性能综合搭配有所不同的修复方法，才能取得较好的效果。.。
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