混凝土碳化机理、影响因素及预测模型

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1、第31卷第3期华北水利水电学院学报V01．3lNO．32010年6月JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerJun．20l0文章编号：1002—5634(2010)03—0035—05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

2、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2碳化的影响因素水存在的条件下，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．其他的酸性物质如混凝土的碳化影响因素有很多，主要的影响因SO，HC1，C1，也会与混凝土中的碱性物质发生反应素可以分为3类．

3、造成混凝土的碱度下降，这也就是广义的碳化，即混2．1材料因素凝土的中性化．在通常大气环境下，混凝土中性化主2．1．1水灰比要是由碳化造成的．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1混凝土碳化机理孔结构与孔隙率的主要因素，一般情况下，水灰比增混凝土是一种多孔的结构材料，其内部存在着大，混凝土的孔隙率会增大，CO的扩散系数增加，大量的微孔，这些微孑L大多通过直接或间接的方式混凝土的碳化速率加大．连通．混凝土暴露在空气中时，空气中的CO：渗2．1．2水泥的品种

4、与用量透人混凝土的表面以及微孑L中，在有水存在的情况水泥的品种和用量决定了水化后单位体积混凝下，与其中的碱性物质Ca(OH)和C—s—H凝胶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，等发生反应，生成CaCO和H0．这一碳化过程是并且会影响到混凝土的碳化速率．试验表明，矿在气相、液相和固相中进行的一个复杂的多相连续渣水泥混凝土比一般普通硅酸盐水泥混凝土碳化快的物理化学过程．碳化的结果：一方面，生成的10％～20％，在室外暴露条件下更快达50％～CaCO

5、等固态物质，会堵塞在混凝土孔隙中，使混凝90％．水泥品种确定的情况下，水泥用量越大，单位土的孔隙率下降，大孔减少，减弱了后续的CO的体积混凝土中可碳化的水化产物就越多，可以消耗扩散，从而提高混凝土的密实度和强度；另一方面，的CO，也就越多，从而碳化速率也就越小．会降低孔隙水中的ca(OH)浓度以及pH值，导致2．1．3骨料的品种及粒径钢筋钝化膜破坏，引起钢筋锈蚀．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，过渡层收稿日期：2010—05—17作者简介：陈树亮(19

6、82一)，男，广西合浦人，助理工程师，主要从事混凝土施工方面的研究36华北水利水电学院学报2010年6月内结构疏松，孔隙较多．因此，不同骨料，不同的粒径的溶液较少，碳化速率还是较慢．研究表明，相对湿对界面层有影响，自然也会影响CO的扩散，从而度在70％～80％左右的中等湿度时，碳化速率对混凝土的碳化速率造成影响．最快．一般说来，骨料的粒径太大使得其与水泥浆结2．2．3温度合较差，粒径太小又会使结合面的面积增大，因此，温度对化学反应的影响通常用Arrhenius方程只有选择较为合适的粒径的骨料，才会使

7、碳化速率来表示，即小．另外，具有碱活性的骨料在混凝土的养护过程中k=Zexp(一Ea／RT)，会发生碱一骨料反应，消耗Ca(OH)，从而使碳化式中：k为化学反应的反应速率常数；Z为活化能；R速率加快．为气体常数；T为绝对温度．2．1．4混凝土掺合料对于一般的化学反应，温度每升高10℃，反应把粉煤灰掺入普通水泥混凝土中，由于水泥中速率加快2～3倍．温度对混凝土碳化的影响有两方的熟料量相应的减少了，混凝土吸附CO，的能力也面：温度的升高使CO的溶解度降低，但有使反应会降低；同时由于粉煤灰混凝土的早期强度

8、比较低，常数增大的可能．目前，各国学者在CO，对混凝土孔结构差，加速了CO，的扩散速度，从而会加快碳碳化速率的影响方面的意见不太一致．化速度．Pagataki研究了砂浆与混凝土中掺加粉煤2．2．4应力状态灰对碳化的影响，结果表明，粉煤灰掺量为10％，试验表明，当，不超过0．7fc(fc为混凝土的抗压20％，30％的混凝土的碳化速率与不掺粉煤灰的混强度)时，压应力对碳化起延缓作用；压应力为0．7fo凝土相比，其碳化速率分别提高了1．06，1．13，时的碳化速率与无压应力