混凝土碳化的影响因素及对策（论文）.pdf

· 143 · 1 混凝土碳化的机理 混凝土的形成主要是由于水泥和水发生的化学反应，两 者之间混合形成的水化反应，使得物质中产生较高强度的水 化物。而石子、砂及外加剂等基本材料加入其中，便能借助 强度较高的水化物使得呈现分散状态的砂和石子凝结粘合成 堆，从而形成了建设工程所需的混凝土。 混凝土的碳化机理是由于水泥与水发生反应形成的水化 物与空气中的二氧化碳的接触，产生了化学反应，使混凝土 的物质成分中含有水和碳酸盐，致使混凝土自身的碱性度降 低。这样的过程就是混凝土的碳化，也被称为混凝土的中性 化过程。 混凝土的碳化发生的反应是较为复杂的。首先，由于混 凝土的表面本身存在着大小不同的孔隙、气泡、裂缝、毛细 管等缝隙缺陷，所以空气中的二氧化碳非常容易渗入到混凝 土的表面层中。当二氧化碳与混凝土的毛细管孔隙接触发生 化学反应时，将混凝土中的有关物质溶解成水。同时，原本 混凝土形成时所产生的一系列的水化物，如氢氧化钙、硅酸 三钙、硅酸二钙等物质也会与渗透进入混凝土中的二氧化碳 接触，各物质之间相互作用，形成了碳酸钙。一直到混凝土 的孔隙液中的 pH值降到 8.5~9.0 之间时，不再发生中和反应， 就是混凝土的碳化完成结束。利用化学反应表示为 ： CO 2+H 2O→H 2CO 3 Ca（OH） 2+H 2CO 3 →CaCO 3+2H 2O 3CaO·2SiO 2·3H 2O+3H 2CO 3 →3CaCO 3+2SiO 2+6H 2O 2CaO·SiO 2·4H 2O+2H 2CO 3 →2CaCO 3+SiO 2+6H 2O 以上化学方程揭示了碳化是复杂的化学反应，并且是个 连续过程，反应生成的水又加速了后续的碳化发展。上述方 程中，氢氧化钙是碱性物质，但生成碳酸钙时消耗这些碱性 物质，最后生成物碳酸钙则是中性物质，这样就使碳化的表 层混凝土变成了中性。 2 碳化影响因素 不同的水泥具有不同的矿物组成、混合料用量、原材料 化学组成，其抗碳化性能也会有所不同。水泥中 CaO含量越 高，混凝土中氢氧化钙含量越高，吸收二氧化碳的能力越强， 中和混凝土碱度所需的二氧化碳越多，抗碳化能力越强。例 如矿渣水泥、普通硅酸盐水泥和早强水泥，这 3种水泥的 CaO 含量依次增加，相应混凝土的抗碳化性能依次提高。 水泥用量直接影响混凝土吸收二氧化碳的量，增加水泥用 量一方面可改变混凝土的和易性，提高混凝土的密实性 ；另 一方面可增加混凝土的碱性储备。因此，水泥用量越大，混 凝土强度越高，其碳化速度就越慢。 2.1  ?65? G? 依据大量的研究发现，混凝土中水泥品种的不同与混凝 土发生碳化的情况息息相关。不同种类的水泥对混凝土的酸 碱性以及水泥的活性度有着不同程度的影响。尤其是水泥的 品种不同会对混凝土的碳化速度有着非常明显的影响。通过 科学的实验研究发现，将经常运用的水泥品种对碳化速度的 快慢影响进行排序，处于同一运作环境条件下的水泥的碳化 速度快慢顺序为 ：早强水泥的碳化速度最慢，普通硅酸盐水 泥对的碳化速度相对较高，高炉矿渣水泥的碳化速度最快。 另外，对混凝土的碳化影响的还有混凝土的水灰比例。 一般来说，使用的单位水泥量越大，表明混凝土的水灰比越 低，也就是说混凝土的凝结的强度就越高，反映出混凝土的 密实度也越高，这就说明了混凝土内含有的碱性 Ca（OH） 2 的拥有量就越大，混凝土就不容易发生碳化反应。此外，随 着混凝土的不断凝结，混凝土中的水所占据的空间在不断缩 短，形成微弱的毛细管或者小孔隙，这直接说明了混凝土中 水泥灰的混合比例与混凝土的碳化现象有着极大的联系，混 凝土中的水灰的混合比例越大，会导致混凝土中的孔隙出现 率增大，二氧化碳的渗透性也会增强，使得混凝土的碳化速 度不断加快。 在实际施工中，会发现高强度混凝土的碳化值较小，就 ［摘 要］ }a ? ?]Q/，a ?垢 o$<(之? ，a ?垢仕 o$s??]Q仕??化? 。 o$??ra ?垢 仕 ?R?仕7?? 。 o$?gV仍!a ?垢/仕1凯之? ? ，!?? ???]Q仕? a亦? Jk 。? ?a ?垢仕 o$ QgVs]Q仕a ?垢?g 、1凯仕 ?? !?? ?Qg仕?? 。n乾 ，??sa ?垢仕 o$凹? t?? M? ，|? ??堵 t?倡??a ?垢 o$仕V?仕?国 ，? ?s"?乙 8a ?垢 o$??坤之 ts ，?乾 ?凹a ?垢]Q) h仕 ?–。 ［关键词］ a ? ? ； o$?? ； 味 ； ?R? ［中图分类号］ TU 528bbbbb ［文献标志码］ Abbbbb ［文章编号］ 1001–523X（2020）13–0143–02 Factors Affecting Carbonization of Concrete and Countermeasures Hu Ye，Zhang He-dong ［Abstract ］Carbonization of concrete is a common phenomenon in concrete engineering. The impact of carbonization of concrete on construction projects has advantages and disadvantages. Carbonation is an important indicator for testing the durability of concrete. Excessive carbonization will cause corrosion of the steel bars in the concrete， w