混凝土碳化机理、影响因素及预测模型

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发布时间：2021-09-22

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混凝土碳化机理、影响因素及预测模型
陈树亮
(广西壮族自治区水利科学研究院，广西南宁530023)
摘要：为寻找碳化混凝土的处理方法、防止混凝土碳化，总结了影响混凝土碳化的因素及其对混凝土碳化的
影响．介绍了国内外学者提出的碳化预测模型．发现了导致钢筋表面的钝化膜破坏以致钢筋锈蚀，是造成混凝
土结构耐久性劣化、影响混凝土结构寿命的重要因素．提出了对碳化混凝土的处理方法和防止混凝土碳化的
措施．
关键词：碳化机理；影响因素；预测模型；混凝土；预防措施
中图分类号：TU528 文献标志码：A
碳化是指酸性物质CO，与混凝土接触后，在有
水存在的条件下，与混凝土中的碱性物质发生反应，
造成混凝土中碱度下降的过程．其他的酸性物质如
SO ，HC1，C1，也会与混凝土中的碱性物质发生反应
造成混凝土的碱度下降，这也就是广义的碳化，即混
凝土的中性化．在通常大气环境下，混凝土中性化主
要是由碳化造成的．
1 混凝土碳化机理
混凝土是一种多孔的结构材料，其内部存在着
大量的微孔，这些微孑L大多通过直接或间接的方式
连通．混凝土暴露在空气中时，空气中的CO：渗
透人混凝土的表面以及微孑L中，在有水存在的情况
下，与其中的碱性物质Ca(OH) 和C—s—H凝胶
等发生反应，生成CaCO 和H 0．这一碳化过程是
在气相、液相和固相中进行的一个复杂的多相连续
的物理化学过程．碳化的结果：一方面，生成的
CaCO 等固态物质，会堵塞在混凝土孔隙中，使混凝
土的孔隙率下降，大孔减少，减弱了后续的CO 的
扩散，从而提高混凝土的密实度和强度；另一方面，
会降低孔隙水中的ca(OH) 浓度以及pH值，导致
钢筋钝化膜破坏，引起钢筋锈蚀．
2 碳化的影响因素
混凝土的碳化影响因素有很多，主要的影响因
素可以分为3类．
2．1 材料因素
2．1．1 水灰比
水灰比在一定程度上决定了CO 的扩散系数，
会影响到混凝土的碳化速率．水灰比是决定混凝土
孔结构与孔隙率的主要因素，一般情况下，水灰比增
大，混凝土的孔隙率会增大，CO 的扩散系数增加，
混凝土的碳化速率加大．
2．1．2 水泥的品种与用量
水泥的品种和用量决定了水化后单位体积混凝
土中水化产物的含量，即有多少可以碳化的物质．另
外，不同品种的水泥、混凝土的渗透性能也不相同，
并且会影响到混凝土的碳化速率．试验表明，矿
渣水泥混凝土比一般普通硅酸盐水泥混凝土碳化快
10％～20％，在室外暴露条件下更快达50％～
90％．水泥品种确定的情况下，水泥用量越大，单位
体积混凝土中可碳化的水化产物就越多，可以消耗
的CO，也就越多，从而碳化速率也就越小．
2．1．3 骨料的品种及粒径
骨料的粒径大小对骨料一水泥浆粘结有很大的
影响，而骨料一水泥浆的界面有一个过渡层，过渡层