含侵蝕性CO2地下水環境下混凝土的碳化試驗方法對比分析

蘇 滔，陳 犇，農喻媚，陳 正，3

(1.廣西大學土木建筑工程學院，工程防災與結構安全教育部重點實驗室，南寧 530004；2.墨爾本大學基礎建設工程系，墨爾本 3010；3.廣西防災減災與工程安全重點實驗室，南寧 530004)

0 引 言

20世紀70年代起，世界各地眾多正在使用中的鋼筋混凝土工程逐漸顯示出過早破壞和失效的跡象，使得鋼筋與混凝土結合引發的混凝土耐久性問題開始被引起重視[1]。混凝土的耐久性問題中以碳化最為常見，造成的損失也最為嚴重。雖然混凝土碳化初期的產物碳酸鈣可以密封孔隙，降低碳化層的滲透性，從而提高混凝土強度，但隨著碳化時間延長，溶液pH值減小到9以下時，鋼筋的鈍化膜不再穩定存在[1-2]。同時混凝土內部的主要組成成分Ca(OH)2被大量消耗，最終導致混凝土的結構不再穩定[3]。另外，碳化還會引起混凝土收縮(碳化收縮)，容易使混凝土的表面產生細微的裂縫。混凝土在地下水環境中受到碳化的威脅相比于普通大氣環境下的更為嚴重[4]。地下水環境中水泥水化產物溶失，水中含有的侵蝕性CO2將碳酸鈣持續轉化為碳酸氫鈣，在流水的作用下碳酸氫鈣也隨之流失[5-7]，混凝土截面承受力不斷被削弱，最終導致其裂縫及孔隙擴大[8-9]，混凝土強度降低[3,10-11]，鋼筋失去了混凝土保護層的保護也更容易銹蝕[8,12]，其腐蝕程度比普通環境更加強烈[2,4,13]。1928年蘇格蘭排水管道中溶液平均pH值僅為6.8，導致該混凝土排水管道腐蝕破壞；1934年蘇格蘭水壩在竣工后的24年間，被pH值為6.4的酸性溶液環境侵蝕破壞[2]。……