混凝土碳化機理及其影響因素分析

文/李寧 大連渤海檢測有限公司 遼寧大連 116031

混凝土的碳化反應與速度會受到二氧化碳的擴散速度以及在混凝土中成分等因素的影響，也會受到混凝土密實性、濃度以及環境溫度試件等因素的影響，碳化反應會受到各種因素與環境等外部因素的影響。

1、混凝土碳化機理

混凝土碳化就是受到化學侵蝕的影響，在空氣中的二氧化碳滲透到混凝土的內部中，在堿性物質反應之下生產了硅酸鹽以及水分的過程，碳化機理會降低混凝土的堿性特征，也可以將整個過程稱之為中和反應。

在水化過程中會產生大量的氫氧化鈣，這樣就會導致在混凝土的間隙中充滿了飽和的氫氧化鈣溶液，形成鈍化膜。對此，一些必要的堿性是混凝土鋼筋鈍化的先決條件。一些硬質合金的堿性降低之后，在混凝土的保護層多余碳化物的時候，受到水與空氣等因素的影響，就會導致鋼筋混凝土出現一些銹蝕問題。

混凝土碳化并不會直接的降低整體的性能，而鋼筋混凝土在碳化反應之下會導致堿度降低，增加了在孔隙中存在的氫離子的數量，減弱鋼筋的性能，在鋼筋腐蝕之后，就會導致鋼筋膨脹為原有的2～4倍左右，也對周圍環境產生了混凝土膨脹應力，造成粒混凝土表面的裂紋數量增多，而大量的水與二氧化碳進入到混凝土中，就會造成加速碳化反應，出現銹蝕等問題。

2、凝土碳化機理及其影響因素

2.1 內部因素

2.1.1 水泥用量

水泥用量越高，混凝土碳化的速度強度則就會越大。水泥用量是直接影響混凝土吸收二氧化碳數量的因素，吸收氣體的總量就是水泥用量以及混凝土水化程度之積。

同時，水泥用量的增加會轉變混凝土和易性，提升整體的密實性，也可以增加混凝土的堿性儲備。對此，水泥用量越大，則混凝土的強度就會越高，這樣其碳化的速度則就會越慢。

2.1.2 水泥品種

不同水泥品種中的化學成分以及礦物會成分、各種含量的用量均會影響混凝土的活性，滲透性以及堿性，這樣就會影響碳化的速度。在一般狀況之下，摻合料現代較多的水泥相對于普通的水泥來說，碳化速度較快，早強水泥具有良好的抗碳化性能，高強度的水泥也具有良好的抗碳化性能。

2.1.3 水灰比

水灰比是影響混凝土各項性能指標的關鍵參數信息。水灰比越小，則混凝土結構中的孔隙率則就會越小，密度則就會相對較大，二氧化碳的擴散速度則就會越慢，碳化速度相應的就會減少。

2.2 混凝土抗壓強度

混凝土抗壓強度是衡量整體品質的綜合性參數，與水灰比有著較為密切的關系，直接反應了水泥的具體品種、用量以及強度等等因素，會直接的影響施工質量。強度越高的混凝土，其抗碳化能力則越強。

2.2.1 骨料品種以及顆粒級配

這是影響混凝土密實度的主要因素。一些粗骨料粒會造成離析以及泌水等問題，會直接的影響整體的穩定性，繼而增強水泥的透氣性，導致混凝土密實度不高。輕骨料自身具有一些氣泡，透氣性相對較大。對不同骨料的品種與顆粒級配會直接的影響混凝土的碳化速度。

2.2.2 施工質量與養護方式對碳化產生的影響

振動不密實、養護不到位都會導致混凝土密實度低，出現蜂窩麻面等問題。這些問題的存在也為水分與氣體的滲入提供了條件，進而加速混凝土碳化速度。同時，混凝土的養護狀況也會直接的影響碳化。混凝土的在早期養護過程中，如果養護部到位，水泥水化存在問題，就會導致混凝土滲透性增大的問題，進而加速碳化問題。在施工過程中通過自然以及蒸汽養護方式進行處理，而在普通混凝土上通過蒸汽養護，碳化的速度會高于自然養護1.5倍左右。

2.3 環境條件

2.3.1 光照與溫度的影響

混凝土碳化會受到光照以及溫度等因素的影響，隨著溫度的升高，碳化反應以及二氧化碳氣體的擴散速度就會加快，在陽光的直射作用之下就會增強化學反應，導致碳化速度的加快。

2.3.2 相對濕度

相對濕度直接決定了孔隙水的飽和程度，碳化屬于液相反應。如果相對濕度小于45%的空氣，在干燥狀態之下的混凝土無法碳化；而在相對濕度高于95%的潮濕環境中，混凝土因為透氣性較小，無法碳化。在45%～95%的相對濕度范圍中，環境中濕度會不斷的增大，就會降低混凝土的碳化速度與反應。

2.3.3 二氧化碳的濃度

二氧化碳濃度越高，則碳化速度就會越快，二者成正比的關系。

2.4 其他因素

在不同的應力狀態與環境中均會對混凝土碳化產生影響，混凝土在施加壓力之中就會 對內部的裂縫產生一些抑制或者擴散的作用。存在的微細裂縫會加速二氧化碳的滲透，增加碳化的速度，但是在施加了壓應力之后，就會導致微細裂縫閉合，減少寬度，進而減緩二氧化碳的滲透速度，這樣就在一定程度上抑制了混凝土的碳化度。

而在混凝土的壓應力過大的狀態之下，混凝土會產生一些微觀的裂縫問題，這樣就會加速碳化的過程中，在施加拉應力之后，混凝土的微裂縫就會有效的拓展，這樣則就會加劇混凝土的碳化速度，隨著時間的增長，碳化的速度也就會將越來越慢。

裂縫對混凝土碳化問題產生的影響。混凝土碳化主要就是受到一些有害物質的影響，這些有害物質會在外部向內部的滲透以及遷移，所以說混凝土結構的抗滲性就是反應其耐久性的一個綜合性指標。裂縫問題是影響混凝土滲透性以及耐久性因素影響，對此就要合理處置裂縫等問題。

結語：

分析混凝土碳化機理，了解其影響因素，探究碳化對鋼筋混凝土結構產生的影響。在硬化的早期碳化可以提升混凝結構的強度，增強密實度，而隨著時間的增長，碳化對會內部結構產生一些影響，減低混凝土的監督，破壞鋼化膜，在氧與水的作用之下會造成鋼筋銹蝕等問題，這樣就會影響混凝土的整體結構。