混凝土碳化是混凝土耐久性研究极其重要的一个丙容，阐述了混凝土的碳化机理，总结了并详细的分析了现有的比较有影响 的混凝土碳化深度 预测模 型。国内外学者从不 同角度对 混凝土的碳化机理进行研究 ，所 得结 论基本一致 ：混凝土碳化深度 与碳化时间 的 平方根成正 比，即 ：xc=k·、，／ 。通过对 混凝 土碳化系数 k的研究形成 了不 同的碳 化模 型 ：基于气体扩散理论 的理论模 型和基 于试验结果 的经验模型以及基于扩散理论和试 验结果 的模 型。 关键词 ： 混凝土碳化 ；碳化机理 ；预测模 型 中图分类号 ： TU528．O1 文献标志码 ： A 文章编 号： 1002—3550(2012)09—0035—04 Overview themechanism andfowecastmodelofconcretecarbonization CAO M ing-li，DING Yah—bing，ZHENG Jin-xuan，WA NG Li-xing，DU Shao-．cong (DalianUniversityofTechnology，FacultyofInfrastmctureEngineering，Dalian116024，China) ~bstract： Thecarbonationofconcreteisaveryimportantaspectoftheresearchonconcretedurabili哆．Themechanism ofconcretecarbonation wasanalyzed，an dvariouspredictivemodelsofconcretecarbonation depth weresum marized an ddiscussedrespectively．Them echanism ofCar - bonationwasstudiedatdiferentanglesbydomestican doverseasscholars，buttheconclusionwasthesamegenerallyfactor．Thecarbonation depthWas proportionaltothesquarerootofthecarbonationtime，thatWas：x~-k‘、／t．Th roughthestudyofconcretecarbonationcoefficientk， formingthediferentcarbonationmodel：basedonthetheoryofgasdifusion：theoreticalmodelan dbasedontheresultsofthetrialexperienceand modedsbasedonthedi：flusiontheory andtestresultsofthemode1． Key w ords： concretecarbonation；mochan ism ofcarbonation；predictivemodel 0 引 言 混凝 土碳化又称 为混凝土 的 中性化 【1]，是 指空气 中的酸性 气体 CO：与混凝土中的液相碱性物质发生反应 ，使得混凝土碱 性下降和混凝土 中化学成分改 变的中性 化反应过程 。几乎所有 的混凝土表面都处在碳化的过程中。碳化本身对混凝土没有破 坏作用 ，其主要危害是 由于混凝土碱性的降低，使钢筋表面在 高碱环 境下形成 的对钢筋起 到保护作 用的致 密氧化膜遭 到破 坏 ，伴 随着水和空气等 因素的共 同作用 ，使钢筋产生锈蚀 。锈蚀 产生 的体积膨胀将导致钢筋长度方 向出现纵 向裂缝 ，并 使保护 层剥落，继而使得构件的截面减小、承载能力降低，最终将使结 构 构件破损或者失效【21。 混凝土结构物的使用环境一般为空气中、水中和地下。有数 据表明，2006年全球大气中的二氧化碳平均浓度为 381．2xlO~s，比 2005年上升了 0．53~／P]。2008年的二氧化碳平均浓度为 394xlO制， 预计 到 2090年浓度将达到 1000xl0-~。可见 ，空气 中二 氧化碳 的浓度正呈现出逐年上升的趋势。同时 ，工厂排泄的废液和废渣 也可使地下水中的c0：和 SO 的浓度增加。因此，混凝土的碳化 是一个不可忽视的问题，研究混凝土的碳化有其实际意义。 1 混凝土的碳化过程及其机理 混凝土碳化 ，是指空气 中 CO 气体不 断扩 散到混凝 土内部 收稿 日期 ：2012-03-21 充水 的毛 细孔 中与其 中孔 隙液所 溶解 的 Ca(OH)：进行 中和反 应 ，生成 碳酸盐或其他物质 的化学 现象。在 大气环境下 ，CO 与 混凝土 中的碱性物质 的反应是一个很复杂 的物理化学过 程。由 于混凝土是一个多孔体 ，在其内部分布着大小不等的毛细管、孔 隙 、气泡甚至缺 陷 ，当空 气 中的 c0 气 体进入 到这 些孔 隙中去 时 ，在一定的条件下就会与孔 隙中的可碳化物质发生化学反应 ， 可碳化物质是在水泥水化过程 中形成 的。水泥水化后 的产物 为 氢氧化钙 、水 化硅酸钙 、水化 铝酸钙 、水化硫 铝酸钙等 ，其稳定 存在的 pH值分别 为 ：12．23、10．4、11A3、10．17。混凝土的孔隙水 为氢 氧化 钙饱 和液 ，其 pH值 约为 12～13，呈 强碱性 。在有水分 的条件下这些物质便会与显酸性的 c0 气体发生碳化反应 ，其 反应过程是 ： CO2+H20---+H2,CO3 (1) Ca(OH)2+H2CO_~I----~CaCO3+2H20 (2) C2S2H=~+3H2CO：，一3CaCO3b+2SiO~+6H20 (3) 国内外 研究 表 明川，对于混 凝土 中 的钢 筋 ，存 在两个 临界 pH值 ，其一是 pH=9．88，这时钢筋表面的钝 化膜 开始生成 ，或者 说 低于此临界值时钢筋表面不可能有钝化膜 的存在 ，即完全处 于活化状态；其二是 pH=l1．5，这时钢筋表面才能形成完整的钝 化膜 ，或者说低于此临界值时钢筋表面的钝化膜仍是不稳定的。 因此 ，要使混凝土中的钢筋不锈蚀 ，则混凝土 的 pH值必须大 于

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