混凝土碳化研究现状

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1、四川建筑科学研究第37卷第6期SichuanBuildingScience2011年l2月混凝土碳化研究现状武俊曦，王艳(1．陕西建工集团第三建筑工程有限公司，陕西西安710054；2．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055)摘要：混凝土碳化是一个非常复杂的物理化学过程，国内外众多学者分别从碳化机理、影响碳化的因素、碳化深度预测模型等方面，对这个问题进行了深入研究。本文对这些成果进行了总结与分类，在此基础上提出了尚存在的问题，并对混凝土碳化研究发展方向进行了展望。关键词：混凝土；碳化；碳化

2、速度；碳化深度中图分类号：TU528文献标识码：B文章编号：1008—1933(2011)06—202—03管、孔隙、气泡等，大气中的二氧化碳通过这些孔隙0前言向混凝土内部扩散，并溶解于孔隙内的液相，在孔隙Mahta教授在题为《混凝土耐久性——50年进溶液中与水泥水化过程中产生的可碳化物质发生碳展》的主旨报告中指出：“当今世界，混凝土破坏原化反应，生成碳酸钙。因，按重要性递减顺序排列是钢筋腐蚀、寒冷气候下混凝土碳化的主要化学反应式如下¨J：的冻害、侵蚀环境的物理化学作用”。因此，钢筋锈Ca(OH)2+

3、CO2CaCO3+H20蚀是影响混凝土耐久性的主要因素之一。而混凝土3CaO·2SiO2·3H20+3C023CaCO3。2SiO2碳化又是引起钢筋锈蚀最主要的原因。2O世纪6O·3H20年代，国际上一些发达国家就开始重视混凝土结构3CaO·SiO2+3C02+H2O—+SiO2。-yH20+的耐久性问题，对混凝土碳化进行了大量的试验研3CaCO3究及理论分析。国内从2O世纪80年代开始研究混2CaO·SiO2+2C02+3,H20_Si02。H20+凝土碳化与钢筋锈蚀问题，通过快速碳化实验、长期2C

4、aCO3暴露实验及实际工程调查，研究混凝土碳化的影响文献[2]研究表明，}昆凝土孔溶液中绝大多数因素与碳化深度预测模型。经过40多年的研究，国组分为Na，K和与其保持电性平衡的OH一，Can内外对混凝土碳化机理与影响因素已经有了深刻的含量微乎其微，ca(OH)大部分是以晶体存在的。认识，并提出了很多种碳化深度的计算模型。当CO扩散到混凝土孔溶液，并分别与Na，K，1混凝土碳化机理的研究Ca“反应生成Na2CO3，K2CO3，CaCO3。由于NaCO，K：CO溶解度大，孔溶液中的Na，K浓度混凝土碳化是

5、一个非常复杂的物理化学过程，不会发生变化，除非这些溶液干燥时达到过饱和析国内外很多学者从不同的角度对这个问题进行了深出晶体；而孔溶液中的ca与CO；一发生反应生成入研究。溶解度极低的CaCO，，并沉积在孔壁表面，导致孔溶普通水泥混凝土水泥熟料的主要矿物成分是硅液中ca浓度降低，因此Ca(OH)晶体继续溶解，酸三钙C3S(3CaO·SiO2)、硅酸二钙C2S(2CaO·并补充孔溶液中失去的Ca2浓度。Ca(OH)晶体SiO2)、铁铝酸四钙cAF(4CaO·A10·Fe203)和逐渐溶解而碳化反应过程中C

6、aCO晶体逐渐增多，铝酸三钙CA(3CaO·A1：O)，另外，还有少量的石这种循环反应一直进行到Ca(OH)：晶体完全溶解膏CSH(CaSO·2H0)等。其水化产物为氢氧化和消耗为止，此时混凝土pH值降低，混凝土发生中钙(约占25％)、水化硅酸钙(约占6o％)、水化铝酸性化现象。钙、水化硫铝酸钙等，充分水化后，混凝土孔隙水溶混凝土孔溶液的pH值越高，CaCO溶解度越液为氢氧化钙饱和溶液，其pH值约为l2—13，呈强小，孔溶液中发生中性化反应之后Can的浓度减少碱性。在水泥水化过程中，由于化学收缩、自由

7、水蒸得也越多，Ca(on)晶体的溶解速度也越快。随着发等多种原因，在混凝土内部存在大小不同的毛细中性化过程的继续，孔溶液的pH不断降低，ca(0H)，晶体的溶解速度也会减慢，碳化速度相应会收稿日期：2010-06—10有一些降低。作者简介：武俊曦(1977一)，男，陕西西安人，工程师，主要从事建筑另外，由于碳化反应的主要产物碳酸钙属非溶施工工作。E—mail：wujunxit977@126。com解性钙盐，比原反应物的体积膨胀约l1．6％，因武俊曦，等：混凝土碳化研究现状203此，混凝土的毛细孔隙将被

8、碳化产物堵塞，使混凝土混凝土浇筑、振捣不仅影响混凝土的强度，而且直接的密实度和强度有所提高，一定程度上阻碍了二氧影响混凝土的密实性，因此，施工质量对混凝土碳化化碳和氧气向混凝土内部扩散。另一方面，混凝土有很大影响。Dhir_2，Fattuhi-2的研究结果表明，碳化使混凝土的pH值降低，完全碳化混凝土的pH养护时间对混凝土碳化速度的影响很大。Na—值约为8．5～9．0，使混凝土中的钢筋脱钝。gatakis，Ewertson等研究了养护方法对混凝土碳化的影