肖茜

近年來(lái)我國(guó)環(huán)境不斷惡化，空氣中的二氧化碳含量不斷增加，長(zhǎng)期暴露在空氣中的混凝土與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鹽和其他物質(zhì)，使混凝土的堿性降低，導(dǎo)致混凝土中鋼筋加快銹蝕，混凝土出現(xiàn)開裂、剝落等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了混凝土耐久性，減少了混凝土的使用壽命。因此，研究影響混凝土碳化的原因，找出重要的影響因素，提出控制影響混凝土碳化影響因素的措施是一項(xiàng)重要的課題。

1 混凝土碳化機(jī)理

如圖1所示混凝土并不密實(shí)，內(nèi)部存在大大小小的孔隙、毛細(xì)管、氣泡等缺陷，這些孔隙、毛細(xì)管、氣泡相互聯(lián)通，構(gòu)成細(xì)小的通道。當(dāng)空氣中的二氧化碳滲透到混凝土內(nèi)部的孔隙、毛細(xì)管、氣泡中，與水泥水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣、硅酸三鈣、硅酸二鈣等發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鹽和其他物質(zhì)，進(jìn)而降低了混凝土中的堿含量?；炷林袎A含量減少，生成的碳酸鹽含量增多，造成混凝土內(nèi)部密實(shí)性變差，進(jìn)而產(chǎn)生鋼筋銹蝕、混凝土裂縫增多、耐久性變差等現(xiàn)象的產(chǎn)生。

圖1 混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

2 混凝土碳化影響因素

由于大量的混凝土暴露在室外環(huán)境中，長(zhǎng)期接觸空氣中的水分、二氧化碳等不利于混凝土耐久性的物質(zhì)，從混凝土碳化機(jī)理表明，影響混凝土碳化的原因主要有以下幾方面：

2.1 原材料

2.1.1 水灰比

一方面水灰比的大小在一定程度上決定了混凝土的密實(shí)度，水灰比越大，混凝土硬化后孔隙越多，與空氣中二氧化碳的接觸面越大；另一方面，隨著水灰比的增大，二氧化碳在混凝土中擴(kuò)散的能力越強(qiáng)，有研究表明，水灰比與碳化深度存在數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系：

K=12.1w/c

w/c-水灰比[1]

2.1.2 水泥用量

水泥用量影響混凝土的密實(shí)性，水泥用量越多，混凝土的密實(shí)性越好，混凝土內(nèi)部的孔隙越少，與二氧化碳接觸的面積越小，混凝土碳化的程度就越小。重要的是，水泥用量越大，水泥中的堿含量越大，孔隙溶液中PH值越高，使混凝土中部分碳化后生成的碳酸鈣沉淀濃度會(huì)減少，改善了混凝土的密實(shí)性。

2.1.3 摻合料

混凝土中加入粉煤灰、礦粉、硅灰等摻合料，摻合料中有大量的活性物質(zhì)替代部分水泥參與水化過(guò)程，與水泥水化產(chǎn)物中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，這個(gè)過(guò)程不僅減少了水泥用量，而且大大降低了混凝土的堿度，加入的摻合料也摻與了水泥的二次水化反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物再次填充了混凝土內(nèi)部孔隙，混凝土的整體性再次提高。

2.1.4 外加劑

外加劑的品種多種多樣，每一種外加劑中的活性物質(zhì)也不相同，摻入不同的水泥中，產(chǎn)生的抗碳化效果也不一樣。優(yōu)質(zhì)的外加劑與相適應(yīng)的水泥結(jié)合使用，可以在一定程度上減少混凝土的用水量，增加混凝土整體密實(shí)性，是混凝土發(fā)揮最優(yōu)越的性質(zhì)，降低碳化反應(yīng)。

2.2 環(huán)境因素

2.2.1 濕度

空氣的相對(duì)濕度對(duì)混凝土中二氧化碳的擴(kuò)散速度有決定性的影響。如果混凝土中二氧化碳的濕度較大，混凝土中的水份較多，混凝土孔隙中的水份阻礙了空氣中的二氧化碳在混凝土孔隙中的擴(kuò)散，使二氧化碳與混凝土的接觸面積變小，減緩混凝土碳化速率。

2.2.2 溫度

溫度的高低也同樣影響了混凝土的碳化。從物理知識(shí)分析，環(huán)境溫度越高，離子的運(yùn)動(dòng)速度越快，二氧化碳在混凝土中運(yùn)動(dòng)的速度也會(huì)加快。一般來(lái)說(shuō)，溫度上升了10℃，化學(xué)反應(yīng)的速度會(huì)提高兩倍。也有理論認(rèn)為，溫度升高加速了混凝土的碳化是因?yàn)槎趸既芙饴实慕档?。二氧化碳?duì)混凝土碳化的影響機(jī)理眾說(shuō)紛紜，目前并沒有公認(rèn)的結(jié)論。

2.3 施工因素

攪拌、振搗和養(yǎng)護(hù)條件等施工因素決定了混凝土的密實(shí)程度，也影響了混凝土的碳化性能。攪拌充分均勻、振搗密實(shí)、保溫保濕、恒溫養(yǎng)護(hù)等措施，能減少混凝土中出現(xiàn)裂縫、孔洞、疏松等情況，減少了混凝土碳化的可能性。養(yǎng)護(hù)條件對(duì)混凝土水化產(chǎn)物的生成和混凝土內(nèi)部孔隙的大小也有重要的影響。一般來(lái)說(shuō)，普通混凝土的蒸汽養(yǎng)護(hù)比一般自然養(yǎng)護(hù)的碳化速度高1.5倍。[2]

3 結(jié)論

混凝土作為目前世界上用量最大的建筑材料，它的耐久性能收到了各國(guó)專家學(xué)者的關(guān)注和研究。目前公認(rèn)的影響混凝土碳化的影響因素有：原材料、環(huán)境和施工因素?；炷撂蓟陌l(fā)展會(huì)引起混凝土病害，進(jìn)而影響混凝土結(jié)構(gòu)安全，給工程帶來(lái)隱患。因此對(duì)混凝土碳化的深入研究和制定出防止碳化的具體措施，仍是研究的主要方向。