混凝土的強度和耐久性是混凝土結構的兩個重要的指標。而混凝土碳化是影響混凝土結構耐久性的重要原因之一?；炷撂蓟侵富炷聊毯蟮乃a物與空氣中的CO2發生反應, 生成碳酸鹽或其他物質的過程?；炷撂蓟且环N自然發生的化學現象, 但對混凝土的質量有很大的影響, 會降低混凝土的耐久性, 留下結構隱患。
1 混凝土碳化機理
水泥石的形成其重要反應就是水泥的水化反應, 水泥石形成的同時, 將散粒狀的砂和石子粘結起來, 成為一個堅硬的整體。
混凝土的碳化, 是指水泥石中的水化產物與周圍環境中的二氧化碳作用, 生成碳酸鹽或者其他的物質的現象。
碳化將使混凝土內部組成及組織發生變化。由于混凝土內部是一個多孔體, 在其內部存在大小不同的毛細管、孔隙、氣泡、甚至缺陷等?？諝庵械亩趸际紫葷B透到混凝土內不充滿空氣的孔隙和毛細管中, 而后溶解于毛細管中的液相, 與水泥水化過程中產生的氫氧化鈣和硅酸三鈣和硅酸二鈣等相互作用, 形成碳酸鈣。所以混凝土碳化可用下列化學反應表示:
由以上化學反應可以看出混凝土的碳化過程是在氣相、液相、固相中進行的一個復雜的多相物理化學連續過程?；炷撂蓟苤T多因素的影響。
在某些情況下, 混凝土的碳化會增加其密實性, 但大部分情況下, 混凝土的碳化對混凝土是一個有害的化學反應過程。碳化會降低混凝土的堿度, 破壞鋼筋表面的鈍化膜, 造成鋼筋的銹蝕。同時混凝土的碳化會加劇混凝土的收縮, 有可能導致混凝土的開裂和結構的破壞, 對鋼筋混凝土結構的耐久性極為不利。
2 影響混凝土碳化的因素
混凝土的碳化是隨著CO2氣體向混凝土內部擴散溶解于混凝土孔隙內的水, 再與水化產物發生碳化反應這樣一個復雜的物理化學過程?；炷恋奶蓟俣? 取決于CO2的擴散速度及CO2與混凝土成分的反應性能。而CO2的擴散速度主要是受混凝土密實度、環境中CO2的濃度、環境溫度和濕度等條件的影響, 這些影響因素可以歸納為以下幾個方面。
2.1 水泥用量
混凝土的密實度是直接影響CO2對混凝土的內部擴散速度的, 水泥用量越高, 則混凝土自身就越密實, 吸收CO2的速度就越慢。提高混凝土中水泥的用量還可以提高混凝土中堿的儲備, 對抑制混凝土碳化很有效。
2.2 水泥品種
水泥的品種不同, 則主要化學成分也不同, 水泥水化后的產物也不盡相同, 這些直接影響混凝土的堿性, 對碳化速度有重要的影響。不同的水泥水化后對CO2的吸收速率也不同。同一試驗條件下砂漿的碳化速度大小順序為, 高爐礦渣水泥>普通硅酸鹽水泥>早強水泥。
2.3 水灰比
水灰比和強度是兩個密切相關的概念?；炷恋乃冶仍降? 強度越高, 混凝土結構就越密實, 則CO2向混凝土中的擴散速度就越慢。水泥水化速度還受到單位體積中Ca (OH) 2含量的影響。水灰比越大, 則單位體積用水泥量越小, 混凝土單位體積內的Ca (OH) 2含量也就越少, 碳化速度越快。
2.4 集料品種和級配
集料品種和級配不同, 則混凝土內部的空隙結構就差別很大, 這個直接影響混凝土的密實性。輕骨料和人工砂混凝土的碳化速度大于天然砂。
2.5 施工質量及養護方法
施工質量也直接影響混凝土結構的密實性, 振搗不密實、養護不到位都會造成混凝土結構不密實。結構中的缺陷, 為大氣中的二氧化碳的滲入提供了條件, 加速了混凝土的碳化。
另外, 混凝土早期養護不到位, 水泥不能充分水化, 使表層混凝土滲透性增大, 碳化加快。
2.6 外界環境溫濕度
CO2溶于水生成碳酸后方能和Ca (OH) 2進行化學反應, 環境如果太干燥, 或者CO2的濃度太小都會阻礙混凝土的碳化。
綜合以上原因, 預測碳化深度和時間之間的函數關系可總結為以下公式:
其中:x為表示碳化深度;
a為表示碳化率的系數;
t為表示碳化時間。
3 混凝土碳化控制措施
根據以上混凝土碳化機理以及綜合以上影響混凝土碳化的因素, 可采取以下措施控制混凝土碳化的進行。
優化混凝土配合比:根據混凝土的結構優化設計配合比, 優先選用普硅水泥, 進可能的降低水灰比, 并選用合理的集料、集料級配。
嚴格控制混凝土施工質量:混凝土施工過程中, 應對混凝土澆筑過程認真仔細的觀察, 耐心施工, 確?；炷敛怀霈F、少出現缺陷。防止過振、漏振。
重視混凝土養護:混凝土成型后的養護對于混凝土結構的后期的使用影響很大。應根據不同的季節、不同的外界條件采取有效可行的方法進行養護。確?；炷燎捌谒浞? 減少混凝土內部缺陷。
采取有效的隔離封閉措施:混凝土拆模后直接和大氣接觸, 這個階段是混凝土容易碳化的階段。為避免碳化的發生, 一般采用封閉措施, 及在混凝土結構的表面涂料封閉。
摘要：混凝土碳化是影響混凝土耐久性的主要因素之一, 碳化進行的速度和程度受諸多因素的影響, 其中主要有環境中CO2的濃度、施工質量及養護方法、外界環境溫濕度、水泥品種及用量、水灰比、集料品種等。我們可以通過優化配比、嚴格控制施工質量、重視混凝土養護條件等方式方法來盡可能的避免混凝土碳化的發生和發展。
關鍵詞：混凝土碳化,碳化機理,影響因素,控制措施
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