混凝土碳化研究现状_武俊曦
现代混凝土碳化及收缩试验研究资料
现代混凝土碳化及收缩试验研究鉴定材料河北建设集团有限公司混凝土分公司二0一一年十月现代混凝土碳化及收缩试验研究鉴定技术资料目录编号资料名称份数1 鉴定大纲 12 工作报告 13 技术报告 14 经济社会效益分析 15 主要完成人 1现代混凝土碳化及收缩试验研究鉴定大纲河北建设集团有限公司混凝土分公司二0一一年十月鉴定大纲“现代混凝土碳化及收缩试验研究”是河北建设集团有限公司混凝土分公司的研究课题，课题组已完成了研究内容，现提交全部鉴定资料。
请集团公司专家，对该课题成果进行鉴定。
一鉴定依据国家有关专业技术标准、规范。
二鉴定具备的条件混凝土分公司已完成了该课题的研究，具备鉴定条件。
三鉴定目的针对现代混凝土经常出现碳化深度大、寿命短，混凝土的长期性和耐久性能降低，混凝土公司为探其原因，特对现代混凝土的自收缩和加速碳化进行了系统的研究。
四鉴定内容1 审查提交鉴定的技术资料是否齐全完整，是否符合鉴定的要求；2 项目研究的价值；2 存在的问题及改进意见。
五鉴定程序1 通过鉴定大纲；2 成立鉴定委员会；3 由主任委员主持鉴定评议；4 鉴定结束。
现代混凝土碳化及收缩试验研究工作报告河北建设集团有限公司混凝土分公司二0一一年十月现代混凝土碳化及收缩试验研究工作报告本课题为河北建设集团有限公司混凝土分公司指导性课题，研究时间为2011-01-01至2011-10-15，项目负责人为刘永奎副经理，主研人姚志玉、张冬原。
一研究背景一般混凝土建筑物的使用寿命要求在50年以上，很多国家对桥梁、水电站大坝、海底隧道、海上采油平台、核反应堆等重要结构的混凝土耐久性要求在100年以上。
气候条件适中的陆上建筑物，要求混凝土在200年内安全使用。
我国GB 50010——2002《混凝土结构设计规范》规定，混凝土的耐久性设计应按照环境类别和设计使用年限进行，分为50年和100年2个耐久性预期目标，对于重大、重要工程应按照100年寿命来设计混凝土。
水工建筑物混凝土碳化分析的开题报告
水工建筑物混凝土碳化分析的开题报告一、研究背景及意义水工建筑物混凝土是指建在水上或河岸边的各种水工建筑，如大坝、水库、船闸、水闸、码头等，其建筑物的混凝土主要受到水的腐蚀和碳化的侵害。
混凝土的碳化主要是由于大气中的CO2与水反应所产生的碳酸盐溶解入混凝土中，导致混凝土的碱性降低，从而引起钢筋锈蚀和混凝土强度下降。
为了保证水工建筑物的安全、延长其使用寿命，对混凝土碳化进行分析和研究具有重要的意义。
目前，国内外对于水工建筑物混凝土碳化的研究较为深入，但还存在许多问题亟需解决。
二、研究内容和方法本研究将以某水电站混凝土碳化分析为例，采用实验分析和数值模拟两种方法，分别从不同角度对混凝土碳化进行研究。
1.实验分析采集混凝土试样进行实验室碳化试验，通过试验数据分析混凝土碳化的过程和机理，并对混凝土抗碳化性能进行评估。
2.数值模拟采用ANSYS软件对水电站混凝土结构进行有限元分析，模拟混凝土碳化过程并预测混凝土结构的受力变化和损伤情况。
三、预期研究结果通过本研究的实验和数值模拟方法，预计可以得到以下结果：1.了解混凝土碳化的过程和机理，掌握混凝土抗碳化性能评估方法。
2.通过数值模拟，预测混凝土结构受力变化和损伤情况，并提出相应的增强措施。
3.为今后水工建筑物混凝土碳化的研究提供理论和实验依据，提高混凝土结构的安全性和使用寿命。
四、研究进度安排本研究计划分为以下几个阶段进行：1.文献综述对有关混凝土碳化的文献、论文进行搜集和阅读，了解国内外混凝土碳化方面的研究现状。
2.实验设计和试验根据实验设计，采集混凝土试样进行实验室碳化试验，记录数据，并分析数据。
3.数值模拟采用ANSYS软件对水电站混凝土结构进行有限元分析，模拟碳化过程，并进行混凝土结构受力变化和损伤情况的预测。
4.数据整理和分析对实验和数值模拟得到的数据进行整理和分析，得出结论。
5.论文撰写根据研究结论，撰写论文并进行修改。
混凝土减碳技术的发展现状与展望
混凝土减碳技术的发展现状与展望一、引言混凝土是一种广泛应用于建筑、基础设施、道路和桥梁等领域的材料。
然而，混凝土生产和使用过程中存在着大量的碳排放，对全球气候变化产生了不可忽视的影响。
因此，减少混凝土碳排放已成为当今建筑领域的重要目标之一。
本文将从混凝土减碳技术的发展现状和展望两个方面进行详细介绍。
二、混凝土减碳技术的发展现状（一）混凝土生产过程中的碳排放混凝土生产过程中主要由以下三个环节产生碳排放：原材料生产、混凝土生产和混凝土运输。
其中，原材料生产环节中石灰石的热解反应和电解铝过程产生的氧化铝均会产生大量的二氧化碳；混凝土生产过程中水泥熟料的生产过程中也会产生大量的二氧化碳；混凝土运输过程中主要由运输车辆的燃烧产生二氧化碳。
（二）混凝土减碳技术的应用现状1. 水泥代替材料水泥是混凝土生产过程中的重要原材料，其生产过程中会产生大量的二氧化碳。
因此，寻找替代水泥的材料已成为混凝土减碳技术的重要方向之一。
目前，常见的水泥代替材料主要有高炉矿渣、煤矸石、粉煤灰等，这些材料不仅能够降低混凝土碳排放，还能够提高混凝土的强度和耐久性。
2. 混凝土中添加助剂添加助剂是提高混凝土性能的重要手段，同时也是减少混凝土碳排放的有效途径。
常见的混凝土助剂有粉煤灰、矿物掺合料、超细矿物粉等，这些助剂能够提高混凝土的强度和稳定性，减少混凝土的开裂和龟裂，降低混凝土的碳排放。
3. 混凝土生产过程中的能源利用混凝土生产过程中需要大量的能源，其中电力、燃气等都会产生大量的二氧化碳排放。
因此，对混凝土生产过程中的能源利用进行优化也是减少混凝土碳排放的有效途径。
目前，常见的能源利用优化方式有：采用可再生能源代替传统能源、采用高效节能设备、优化生产工艺等。
4. 混凝土回收利用混凝土回收利用是减少混凝土碳排放的重要手段之一。
混凝土可以回收再利用，降低了混凝土的需求量，减少了混凝土的生产和运输过程中的碳排放。
目前，常见的混凝土回收利用方式有：混凝土废弃物的回收、混凝土碎石的再利用等。
探究混凝土碳化的影响及控制措施
探究混凝土碳化的影响及控制措施摘要：在整个混凝土结构当中，衡量混凝土耐久性的一个重要因素就是混凝土的抗碳化性能。
在整个混凝土结构当中，如果混凝土没有较好的抗碳化性能，混凝土就十分容易出现锈蚀得情况，整个混凝土就够就会提前受到破坏。
随着我国空气当中二氧化碳数量的逐渐增加，混凝土结构碳化的情况也变得越来越多，因此，我们只有不断的地混凝土碳化进行更加深入的研究以及分析，才能采取科学合理的措施对混凝土结构所出现的碳化情况进行控制，确保混凝土不会出现锈蚀的情况，因此，本文将简单对混凝土碳化的影响及控制措施进行分析。
关键词：混凝土；碳化；原因激励；控制措施本文将简单对混凝土的碳化机理进行分析，在了解混凝土碳化机理的基础上分析影响混凝土碳化的相关因素，并且针对混凝土出现碳化的情况提出相应的解决措施，以便能够更好地保证混凝土的结构。
1混凝土的碳化机理我们所提到的混凝土主要是由水泥、水、砂以及石头所组成，在这些材料当中，主要是由水泥与水进行混合发生一种化学反应，通过这种化学反应可以将砂以及石头粘合到一起，形成一个坚硬的整体，也就是混凝土。
而我们所提到的混凝土的碳化，主要就是水泥当中的水化产物与空气当中的二氧化碳发生了接触，在混凝土原本的结构当中生出了碳酸盐或者是其他物质的一种现象。
如果混凝土出现了碳化的情况，那么混凝土的内部组织结构都会相应的发生变化。
由于混凝土是由砂与石子通过水泥和水粘合所称，所以是一个多孔体，在混凝土的内部当中存在着许多的大小不同的毛细管、孔隙、气泡甚至是一些缺陷等。
混凝土碳化主要是因为二氧化碳深入到了混凝土内部的组织当中，充满了混凝土内部的孔隙以及毛细血管，当中，通过一些列的变化，形成一种碳酸钙。
由此我们可以看出，混凝土碳化是一个较为复杂的过程，同时，随着时间的不断发展，混凝土的碳化的问题会变得越来越严重。
2对混凝土碳化产生影响的原因因为混凝土碳化是一个较为复杂的过程，所以我们在对混凝土碳化产生的原因进行分析的过程当中，主要可以将原因分为混凝土内部的原因以及混凝土外部的原因两方面来对其进行分析。
混凝土碳化机理及其防治技术研究
混凝土碳化机理及其防治技术研究一、引言混凝土是一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等基础设施领域的重要材料，具有强度高、耐久性好等特点。
但是，长期以来，混凝土结构的耐久性问题一直备受关注，其中，混凝土碳化是导致混凝土结构损坏的主要原因之一。
因此，混凝土碳化机理的研究和防治技术的开发已成为当前混凝土结构耐久性研究的热点。
二、混凝土碳化机理混凝土碳化是指二氧化碳与混凝土中的碱性成分反应，使混凝土中的碳酸盐含量增加，同时降低混凝土的碱性，导致钢筋锈蚀和混凝土的强度和耐久性下降。
混凝土碳化的机理主要包括以下两个方面：1.碳酸盐的生成混凝土中的水泥基质含有大量的钙化合物，如氢氧化钙、三钙硅酸盐等，当二氧化碳进入混凝土后，会与水中的氢离子反应生成碳酸氢根离子，然后与水泥基质中的钙化合物反应生成碳酸盐，从而使混凝土中碳酸盐的含量增加。
2.碱性的降低混凝土中的钙化合物在水中会分解出氢氧化钙等碱性成分，使混凝土呈现碱性环境，从而保护钢筋不被腐蚀。
但是，当混凝土中的碳酸盐含量增加时，会与钙化合物反应，使混凝土中的碱性成分减少，导致钢筋腐蚀和混凝土的强度和耐久性下降。
三、混凝土碳化的防治技术为了防止混凝土碳化导致混凝土结构的损坏，研究人员已经开发出了一系列的防治技术。
下面就介绍几种常用的防治技术：1.表面涂层法表面涂层法是将特殊的防碳化涂料涂在混凝土表面，以起到防止混凝土碳化的作用。
这种方法的优点是施工简单、成本低、效果显著，但是需要定期维护。
2.混凝土添加剂法混凝土添加剂法是将一些特殊的添加剂加入混凝土中，以改善混凝土的抗碳化性能。
例如，添加硅灰可以降低混凝土的碱性，防止混凝土碳化。
此外，添加纳米材料、聚合物等也可以改善混凝土的性能。
3.防水隔氧法防水隔氧法是在混凝土中添加一些特殊的隔氧防水材料，以防止二氧化碳进入混凝土内部，从而防止混凝土碳化。
这种方法的优点是施工简单、效果显著，但是成本较高。
4.氢氧化钙涂层法氢氧化钙涂层法是将氢氧化钙溶液涂在混凝土表面，形成一层钙质物，以防止混凝土碳化。
检测混凝土碳化的检测方法
检测混凝土碳化的检测方法说实话检测混凝土碳化这事儿，我一开始也是瞎摸索。
我试过好多方法，走过不少弯路呢。
我最早用的方法是酚酞试剂检测法。
这方法啊，说起来原理好像挺简单的。
就是酚酞遇到碱性物质会变红嘛。
混凝土在没碳化之前是碱性的，一旦碳化了，碱性就减弱。
我就想，这还不简单嘛。
我就把那个酚酞试剂往混凝土表面一抹，想着看哪红哪没红就知道碳化情况了。
结果啊，大错特错。
我没有考虑到混凝土表面的杂质等因素的影响。
有时候表面有些油污啊之类的东西，酚酞试剂涂上去根本就不准确，和碳化程度完全对不上。
那一次可把我给搞惨了，得出的结果完全不能用。
后来我又试了钻芯法检测。
这可就费劲多了，就像是给混凝土做个小手术似的。
要先用那种专门的钻芯机器在混凝土构件上钻个芯样出来，这个过程得特别小心，要是不小心把芯样弄裂了或者弄破损了，那就白费劲了。
我刚开始的时候就没掌握好那个力度，有几次钻出来的芯样不合格，气得我直跺脚。
钻好芯样之后呢，把芯样拿去实验室，在上面划分好区域，再用化学试剂一点一点检测不同深度的碳化情况。
这方法准确是准确，但是对混凝土有损坏啊，而且检测效率还特别低，有时候一个大工程，要钻好多芯样，成本啊、时间啊都耗不起。
再后来我接触到一种叫电化学法的检测。
这个方法呢，我一开始听着云里雾里的。
我就去查各种资料，咨询别人。
在我的理解里，它有点像用电来给混凝土内部做个扫描似的。
通过测定混凝土里的电化学参数，来判断碳化的程度。
这其中有很多参数，我一开始根本搞不懂哪些有用哪些没用，就在那瞎琢磨。
但是这个方法有个好处，就是不需要破坏混凝土结构，这点可比钻芯法好多了。
不过呢，这方法对设备和操作人的技术要求比较高，如果设备没调好，或者操作稍有差池，那得出来的结果可就偏差大了去了。
我现在觉得吧，如果对于一个小型的、对混凝土结构破坏影响不大的工程来说，钻芯法相对比较直接准确。
但是对于大型工程或者需要保护混凝土原有结构完整性的情况，电化学法可以作为一个尝试的方向。
低碳混凝土技术发展现状、问题与对策
早期掺粉煤灰混凝土的孔隙率比较大，为 控制碳化，有必要增加湿养护时间
适当增加掺粉煤灰混凝土的养护时间的必要性
因为现行碳化试验结果是将试件养 Nhomakorabea 至28天放在20%浓度的CO2条件下碳化
28天得出的，而实际构件混凝土的碳
化早在停止养护后就已开始进行。
掺矿物掺和料（粉煤灰等）混凝土 的钢筋锈蚀问题
混凝土碳化的最有利条件是相对湿度50%左
一、低碳混凝土技术的内涵
将尾矿、建筑垃圾作为骨料循环利用于 混凝土，不仅可以大量减少天然资源的消耗， 而且可以减少处理这些废弃物所要消耗的大 量物力，间接减少温室气体排放的意义重大， 所以建筑垃圾、尾矿资源再生混凝土技术应 该纳入低碳混凝土技术体系。
一、低碳混凝土与绿色混凝土
在我国，中国工程院吴中伟院士1998年提 出绿色高性能混凝土的概念，其内涵主要包括: 一是更多地节约熟料水泥，减少环境污染;二是 更多地掺加以工业废渣为主的活性细掺料;三是 更大地发挥高性能优势，减少水泥和混凝土的 用量。 可见绿色混凝土实际上就是低碳混凝土
我们应该发展，但不要疯狂
我们不要幼稚地认为“人定胜天”，而更 应该遵循“天人合一，自然为重”的原则。
既然可持续发展不可能允许我们象现在这 样肆无忌惮地生产和使用水泥，我们别无 选择，我们必须找到和适应低水泥绿色混 凝土技术。并围绕这个中心进行开发和研 究
二、低碳混凝土技术研究与应用现状
1、大掺量矿物掺合料混凝土
二、低碳混凝土技术研究与应用现状
2、大掺量矿物掺合料混凝土
技术的相关研究
大掺量粉煤灰混凝土对钢筋锈蚀的担忧
传统观念认为掺矿物掺和料加重混凝土碳化； 传统认为，碳化会降低混凝土的碱度，加速钢 筋锈蚀，涉及混凝土结构耐久性；
混凝土碳化研究与进展碳化机理及碳化程度评价
从热力学角度, 自由焓越小 , 化学反应越易进行; 当自由焓为正值时, 化学反应则逆向进行。从上述碳 化反应式可以看出: 暴露于空气中的硬化水泥石中 Ca ( OH ) 2 与 C - S - H 的 自由焓最小 , 因此最易 碳化。 试验也证明了解 Ca( OH) 2 和 C- S- H 的碳化反应几 乎最早同时进行
Na
+
K+ 0 32 0 41 0 45 0 45 0 45
N a+ + K + 0 45 0 65 0 72 0 71 0 66
OH 0 43 0 58 0 64 0 64 0 59
G0 298 = - 48 8kJ/ ( 9) 3CaCO 3
0 G298
0 008 0 008 0 006 0 006 0 004
0 13 0 25 0 27 0 27 0 20
3CaO Al2 O3 CaSO 4 12H 2 O+ 3H 2 CO 3
= - 63 4kJ/ ( 10)
3CaO ( Al2 O3 Fe 2 O3 ) 3CaSO 4 32H 2 O+ 3H 2 CO 3 3CaCO3 + 2Al ( OH ) 3 + 2F e ( OH ) 3 + 3CaSO 4 + 29H 2 O C3 A CaCl2 10H 2 O+ 3CO2 + CaCl2 + 7H 2 O ( 11) 3CaCO3 + 2Al( OH ) 3 ( 12)
[ 1, 2]
1
混凝土碳化反应
水泥的水化反应主要是组成水泥的四种主要矿
物 C3 S 、 C2 S 、 C3 A、 C 4AF 与水发生化学反应生成一系 列新化合物的过程 , 其反应式如下 : 2( 3CaO SiO 2 ) + 6H 2 O 3Ca( OH ) 2 2( 2CaO SiO 2 ) + 4H 2 O ( OH) 2 3CaSO4 32H 2 O 3CaO 2SiO2 3H 2 O+ ( 1) 3CaO 2SiO2 3H 2 O+ Ca ( 2) 3CaO Al2 O 3 ( 3)
混凝土碳化研究现状述评
混凝土碳化研究现状述评
混凝土碳化是混凝土长期使用过程中的一种常见现象，也是混凝土老化的一种表现。
随着混凝土结构的广泛应用，混凝土碳化对结构的影响日益重要，因此混凝土碳化的研究也越来越受到关注。
在混凝土碳化的研究中，主要采用实验和理论相结合的方法进行研究。
实验方面，主要包括碳化深度、碳化时间、碳化层数等参数的测试，同时也进行了混凝土强度、孔隙率等性能指标的测试，以及对混凝土碳化过程中微观结构的分析。
理论方面，主要采用了扩散模型、电化学模型等多种模型进行分析和预测。
当前，混凝土碳化研究的主要问题在于对影响混凝土碳化的因素没有全面的认识，同时对不同环境条件下混凝土碳化的影响也需要进一步研究。
此外，混凝土碳化的防治方法也需要不断探索和完善。
总的来说，混凝土碳化研究是混凝土领域中一个重要的研究方向，对于深入理解混凝土的性能和长期使用状态具有重要意义。
未来的研究需要进一步加强实验和理论的结合，提高研究的精度和准确性，同时也需要加强对混凝土碳化的防治研究，为混凝土结构的可持续发展提供技术支持。
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关于建筑混凝土原材料检测的关键技术 吴俊喜
关于建筑混凝土原材料检测的关键技术吴俊喜摘要：近年来，我国的建筑行业有了很大进展，在建筑工程中，混凝土的应用十分广泛。
混凝土材料的质量高低，直接对建筑整体的施工质量产生影响。
重点针对建筑混凝土原材料质量检测工作进行了分析和研究。
关键词：建筑工程；混凝土材料；材料检测引言当前形势下，随着建筑行业发展速度越来越快，对于混凝土的需求也逐渐提升。
所以，为了可以有效对建筑工程质量进行提升，在实际的发展过程中，一定要强化对混凝土原材料的检测，科学对混凝土材料质量进行严格把控。
1混凝土材料对混凝土工程质量的影响在建筑工程中，与混凝土原材料有关的两个问题通常为：没有按照实际的需水量来调节砂石的用量，还有就是在原材料配比的过程中，没有按照实际情况称重。
在对混凝土进行配料的时候，如果没有按照实验室中严格的配比换算，或者是在对比重换算的时候出现了差错，就会导致水灰比、骨浆比、砂石比出现或多或少的误差。
一旦水灰比过低，就会影响混凝土的流动性，这样便会影响混凝土的密度，从而导致混凝土的表面会产生大量的气泡。
不过，一旦水灰比过高的话，混凝土的保水性和粘性就会产生质量问题。
同时在混凝土凝固后还会有少量的水汽保留，会产生小水泡，也会影响混凝土的密度，当然更不利于混凝土的坚硬度。
除此之外，如果砂石在混凝土中占据的比重太小的话，同样会影响到混凝土的质量，造成混凝土的流动性不强，还使得混凝土的保水性和粘结能力不能满足质量需求，严重的会导致水泥浆流水、骨料崩坏等问题。
当然了，如果骨浆比控制不合理，也会影响混凝土的质量。
2基于建筑工程混凝土原材料的检测技术实际应用研究2.1粉煤灰检测技术的实际应用研究在实际的发展过程中，由于原产地以及厂家的不同，粉煤灰在性质层面，其也会存在一定的差异，并且，由于建筑工程项目不同，其对粉煤灰的质量要求也各不相同。
所以，在具体的粉煤灰检测工作进行和开展阶段，应该对粉煤灰的实际含水量进行有效检测。
当检测工作完成之后，应该依照一定的比例，对混凝土中的各种原材料进行检测，以确保可以达到预期的效果和目的。
混凝土碳化研究综述
混凝土碳化研究综述混凝土碳化是指混凝土中的碳酸盐成分与二氧化碳反应生成钙碳酸盐的过程。
碳化是混凝土老化的一种常见现象，会导致混凝土强度降低、开裂、钢筋锈蚀等问题，进而影响结构的使用寿命和安全性。
本文将从碳化机制、影响因素和碳化控制方法三个方面对混凝土碳化研究进行综述。
首先，混凝土碳化的机制主要包括碳酸盐的表面吸附、渗透和离子交换三个阶段。
碳酸盐的表面吸附是指二氧化碳分子在混凝土孔隙表面吸附，导致钙离子向孔隙溶液中释放；渗透是指二氧化碳通过混凝土孔隙向内部扩散；离子交换是指二氧化碳分子进入混凝土孔隙溶液后与钙离子反应生成钙碳酸盐。
碳化过程受到多种因素的影响，如混凝土孔结构、温度、湿度、气候等。
其次，混凝土碳化的影响因素较为复杂。
混凝土中孔隙结构的性质对碳化反应的速率和程度有重要影响。
孔隙结构的相对湿度、孔径分布和连通性等因素会影响二氧化碳的渗透和扩散。
此外，混凝土中活性成分含量的变化、混凝土的碱度和保护层等也会对碳化产生影响。
在复杂的实际使用环境中，气候、温度和湿度等因素也会对混凝土的碳化过程产生显著影响。
最后，为了控制混凝土碳化，研究学者们提出了多种方法。
一种常见的方法是通过粉末掺合料的方式减少混凝土中的孔隙结构，从而降低碳化的速率。
粉末掺合料中的细微颗粒能填充混凝土孔隙，提高混凝土的致密性。
同时，使用含有硅酸盐、酸性物质等元素的掺合料，可以减少碳化反应的程度。
此外，优化混凝土配比和施工工艺也是控制碳化的有效途径。
例如，降低水灰比、采用正交试验寻找最佳配比等。
综上所述，混凝土碳化是混凝土老化的常见现象之一，会对混凝土的强度和使用寿命造成不良影响。
了解混凝土碳化的机制和影响因素，以及采取相应的措施进行控制，可以延长混凝土结构的使用寿命，提高结构的安全性和可靠性。
混凝土碳化研究在工程实践中具有重要的实际应用价值。
混凝土碳化机理研究及控制措施分析
混凝土碳化机理研究及控制措施分析作者：李星来源：《建筑与装饰》2019年第18期摘要本文简要介绍了混凝土的碳化机理以及相关影响因素，并阐述了一些预防和控制措施。
关键词混凝土;碳化;影响因素;控制措施前言在混凝土周围的介质（空气、土壤、地下水）中含有酸性物质，如CO2，SO2，Cl2等，会渗透到混凝土内部与混凝土中的碱性物质发生反应，使混凝土的pH下降的过程称为混凝土的中性化过程，其中由CO2引起的中性化过程称为混凝土的碳化。
1 混凝土碳化作用机理混凝土的碳化是一个多相的物理化学过程，主要的碳化反应过程如下：（1）Ca（OH）2+H2O+CO2→CaCO3+2H2O（2）3CaO2SiO23H2O+3H2CO3→3CaCO3+2SiO2+6H2O（3）3CaOAl2O33CaSO432H2O+3H2CO3→3CaCO3+2Al（OH）3+3CaSO4+32H2O（4）CaOAl2O3CaSO412H2O+3H2CO3→3C aCO3+2Al（OH）3+CaSO4+12H2O混凝土孔溶液中的主要成分是Na+、K+、Ca2+、OH-，Ca2+含量较少。
CO2溶解于孔隙水溶液后形成H2CO3，并离解出H+离子和CO2-3离子，然后CO2-3+2Na+→Na2CO3;CO2-3+2K+→K2CO3，由前述反应生成的Na2CO3、K2CO3易溶于水，只要孔溶液未达到饱和状态，Na+、K+浓度就会比较稳定。
由于CO2-3+Ca2+→CaCO3，且碳酸钙很难溶于水，反应生成的碳酸钙基本都沉积在孔壁表面，所以孔溶液中的钙离子浓度会下降，与此同时，Ca（OH）2晶体溶解加快，以维持原溶液中的Ca2+浓度，此循环过程中Ca（OH）2晶体逐渐减少，CaCO3晶体逐渐增多，孔溶液pH值逐渐降低，混凝土渐趋中性化。
C-S-H和AFt、AFm等物质同时也在固-液界面上发生碳化反应[1]。
2 混凝土碳化的影响因素从上述混凝土碳化过程的分析中可知，影响混凝土碳化快慢的具体因素有很多，大概可以分为混凝土材料本身的因素、周围环境因素和施工因素等。
混凝土冻融和碳化的影响因素及研究现状
学论坛
混凝土冻融和碳化的影响 因素及研究现状
杨 森 源
（ 河南省第一建筑工程集 团有 限责任公 司 ，河南 ，郑州 ，４ ５ ０ ０ １ ４ ）
【 摘 要】 对 于混凝土冻融循环 、碳化 １ ９ ８ ５年 水 电部关于混 凝土 耐久性 的调 凝 土 碳 化 Ｌ ｌ ｊ 。 等 因素作 用下混凝土耐久性 问题 ，国内外 已 查 总 结 报 告 中指 出 ： 水 工 混 凝 土 的 冻 融 破 坏 ２ ．碳化深度测定方法 开 展 了 大量 的 研 究工 作 ，本 文 重点 对 混凝 土 在三北地 区 （ 即东 北、华 北和西北 ）的工程 碳化深度的测定有三种方法 ： ｘ 射线法、 冻 融 和 碳 化 性 能 的研 究现 状 及 其 研 究 的 必要 中占 １ ０ ０ ％。这 些大 型混凝土工程 的运 行时 酚酞试剂测试法和彩虹指示剂法 。Ｘ 射 线法 性及 国内外关于碳化 方面 目前的 系列研 究成 间一般在 ３ ０年左右，有的甚至不到 ２ Ｏ年 ， 要用专 门的仪器 ，不仅 能够测 到完全碳化的 果 做 了论 述 。 港 口码 头工程特 别是接触海水的工程受冻现 深度 ，还 能测到部 分碳化 的深度 ，适用于试 【 关键词 】冻融 ；钢纤维混凝土 ；碳化 象尤 为严重。这些工程中，北方港 口混凝土 验室 的精确测测量 。酚 酞试剂测试法只能测 受到的冻融破 坏较华东地区更严重 ，破坏 的 到完全碳化深度 ，但操 作简单，适于现场测 混凝 土抗 冻融性能研 究现状 及其研 结构 主要是防波堤 、胸墙 、码头和栈桥等 。 量 。彩虹指示剂测试方法 可以根据反应的颜 究 的必 要 性 采用普通混凝土的部分结构 ，经十几年 的运 色判 别不 同的 Ｐ Ｈ 值（ Ｐ Ｈ＝ ５ ． １ ３ ） ， 因而也可用 混凝 土建筑 物在 环境因素和侵 蚀介质作 行就产生了冻融破坏 以致不 能发挥作用 。地 来测 定完全 碳化 和未完全碳化的深度 。由此 用 下开裂 、甚至倒塌破坏主要是 由混凝土的 处寒冷地区的混凝土建筑 ，包括水 电站 、厂 可见混凝土碳化 的测定方法 已比较成 熟。 耐久性 不足 引起 的． 耐久性 是一个 非常复 杂 房、桥梁、路面等 ，接触 了雨水 、蒸汽或 受 ３ ．碳化混凝土力 学性 能的研 究现状 的ｆ ａ ｊ 题， 它涉及 的内容和影 响因素很 混凝 渗水作用的部分 ，也都会 受到冻 融破坏 。由 对碳化 混凝 土力 学性研 究结 果表 明， 混 土结构 的破坏 原 因按 重要性 排序 为： 钢筋 锈 此可见 ，混凝土冻融破坏是 引起混 凝土 结构 凝 土碳化 后抗压 强度 提高， 延性降低， 其静力 蚀、寒冷气候下的冻害 、侵蚀环境的物理化 老化病害的主要原 因之一 ，严重 影响混凝 土 弹性模 量 的变 化正 比于强度 的变 化， 具有 明 学 作用 。 建筑物 的长期使用和 安全运行 。为使这些建 显的脆性 ， 对抗 震不利 。同济大学建筑 改造加 １ ．混凝土冻融破坏机理的研 究 筑物继续发挥 作用 ，每年 都会消耗巨额的维 固研究所 的一组试验结果 明显地表 明了这 种 混凝土的冻融破坏机理研 究始于２ ０ 世纪 修 费用 。根据 以往 经验，混凝土安全使用期 影 响 给 出了典型 的碳化 混凝 土应力～ 应变 ３ ０ 年 代 ，１ ９ ４ ５ 年美 国混凝 土专家Ｔ ｃ． Ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ 和维护使用期 的比例是 １ ： ３ ～１ ０ ， 而维护使用 关系对 比曲线， 对这 现 象 的解 释是 碳化造 等人从混凝土亚微观层次入手 ，分析 了孔 隙 期 的费用是建设期 的 １ ～３倍 因此，开展对 成混凝 土 空隙率下 降， 提 高 了混凝土 的密 实 水对孔壁 的作用 ，提 出了静水 压理论和渗透 混凝土冻融领域 的研究有其现实意义 。 度， 导致其抗压强度提高 压理论 。 Ｔ Ｃ ． Ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ 等人的研 究工作 为冻融破 二、混凝 土碳化性能研 究现状 ４ ．碳化混凝土 的本构关系 坏机理莫 定了理 论基础 。 目前提 出的混凝 土 ２ ０世 纪 ６ ０年代 ，国际上一些发达 国家 碳化混凝土 的本构 关系 目前研 究较少。 冻融破坏机理有 以下几种： 水的离析层 理论、 就开始 重视 混凝土结构的耐久性 问题 ，在混 同济大学 范子彦采用 室内快速 碳化制作了三 静水压理论 、渗透压 理论、充水系数理论、 凝土碳 化方面进行 了大量的试验研究及理论 组不 同强度等 级的试件， 测量其抗 压强度， 通 临界饱 水值理论和孔结构理论，其 中具有代 分析。首先 ，在混凝土碳化机理方面 已经取 过碳化 区域面积 比 ０ ｔ 来考虑截面碳化部分的 表 性的是静水压 理论 。 得了 比较统一完整的认识 。其次 ，对于混凝 面积， 并用系数 Ｂ 来反映混凝土强度等级的影 ２ ．混凝 土抗冻性 的主要影 响因素 土碳化影响因素、人工加速碳化 以及碳化深 响， 得 出部分截 面碳 化的混 凝土应 力一应 变 混 凝土的抗冻性与其内部孔结构、水饱 度检测方面也有 了全面 的了解 。基于这些研 关 系， 但 没有 反映 出碳化混凝 土 下降段 的特 和程度、受冻龄期、混凝土的强度等许多因 究成果 ，各 国工程界相继都把碳 化作为混凝 性。同济大学李检保进行 了类似 的试验， 测 出 素有关 。而混凝土的孔结构及强度又取决于 土耐久性 的一个主要方面纳入 了设计 规范， 了应力一 应变 曲线 的下 降段， 由试验 结果得 混凝土的水灰比、 有无外加剂和养护方法等 。 国际混凝土学术界 已举办过 多次有关混凝土 出考虑 下 降段 的完 全碳 化混 凝土 的本 构关 混凝土抗冻性的主要影响因素有： 碳化 的学术讨论会 ，国际水泥化 学会 议也报 系 。 （ １ ）水灰 比： 对于非 引气 混凝 土，随着 导 了混凝土碳化研 究的进展 ，并且每 次都有 ５ ．混凝 土碳化 对结构耐久 性的影响 水灰 比的增大 ，抗冻耐久性明显降低。 相 当数量关 于混凝 土碳 化的论文发表 ，并从 碳化 使混凝土 的碱度 降低， 碳化 后， 完 全 （ ２ ） 含气量 ：含气量 也是影 响混凝土抗 不 同角度提 出了碳 化深度 的计算模型 。我国 碳化区的 ｐ Ｈ值由 ｌ ３左右降至 ９以下， 钢筋 表 冻性 的主要影 响因素 ，加入最佳量 的引气 剂 在 混凝土碳 化方面 的研究起 步较晚 ，从 ２ ０ 面 的钝化膜可能发生破坏而 导致钢 筋锈蚀 。 形成在砂浆 中均匀分布 的气孔对提 高混凝 土 世纪 ８ Ｏ年代 开始研 究混凝土碳化与钢筋的 铁锈的体积一般要增长 ２ —４倍 ， 对 结构造 成 的抗冻性尤为重要 。 锈蚀 问题 ，通过快速碳 化试验 、长期暴露试 三方面 的不利影 响： （ ３ ）混凝土 的饱水状态 ：一般认为含 水 验 以及实际工程调查，研究混凝土碳化 的影 （ １ ）铁锈的生成造 成钢筋截面减 小， 构 量 小于孔隙 总体积 的９ １ ． ７ ％就 不会 产生冻 结 响因素与碳化深度预测模型，并且取得 了可 件承载能力降低 ； 膨胀压力 。 喜的研 究成 果。 （ ２ ）铁锈体积膨胀 ， 使混凝土保 护层胀 Ｃ ４ ）混凝土 的受冻龄 期： 混凝 土的抗 冻 １ ．混凝 土碳化 的影响因素 裂甚至脱落， 严重影 响结构 的正常使用 性随其龄 期的增长而提高 。 从混凝土碳化 的物理化学过程可 以知道， （ ３ ）铁锈将破 坏钢筋与混凝 土的粘结， （ ５ ） 水泥品种： 混凝土 的抗冻性随水泥 影响碳化的最主要 因素是混凝土本身 的密实 钢 筋与 混凝土 的协 同工作 能力 降低 ， 甚 至造 活性增高而提 高。 性和碱性储备的大小。 具体分析， 影 响混凝土 成整个构件 失效 。 （ ６ ）骨料质量：混凝土骨料对混凝土抗 碳化的因素可分为： 材料因素、环境 因素和施 由此 可见，混凝土碳化引起的钢筋锈蚀 冻性影响主要体现在骨料吸水率及骨料本身 工 因素三大类 。材料 因素包括水 灰比、水泥 对 混凝土结构耐久性影响十分严重 。通过研 的抗冻性。吸水率大的骨料对抗 冻性不利 。 品种 和用量 、骨料 品种 与级配 、外加 剂等， 究碳化 速度， 估计 出碳化 至钢筋表 面 所需要 ３ ． 混凝土冻融性 能研究 的必要性和意义 主要通过影 响混凝土 的碱度来影 响混凝 土碳 的时 间， 从而 确定 混凝土 结构 的耐久 性或保 中华人 民共和国成立 以来 ，我 国兴建 了 化 ；环境 因素包括环境相对湿度 、温度 、压 护层厚度 。 大量的混凝土工程 ，随着运行时 间的加长 ， 力 以及 Ｃ Ｏ ： 浓度等， 主要 通过影响碳化 反应 作者简介 ： 混凝土结构的冻融破坏 问题 日益突 出，这不 的发生条件来影 响混凝土碳化速 度的：施工 杨森源 ，本科 ，工程师 ，主攻建筑
混凝土碳化深度的试验研究及其数学模型建立的开题报告
混凝土碳化深度的试验研究及其数学模型建立的开题报告一、研究背景及意义混凝土结构是目前最为常见的建筑结构，但混凝土结构在长期使用过程中，受到化学腐蚀、承载力的退化、减震等多种因素的影响，导致混凝土的强度和耐久性逐渐减弱，从而影响其使用寿命和安全性。
其中混凝土的碳化是影响混凝土结构寿命和耐久性的主要因素之一。
混凝土碳化是指混凝土中碱性的钙化合物在水和空气中被二氧化碳反应而转化为碳酸盐的过程。
碳酸盐与混凝土内的氢氧化钙反应，生产出水和钙盐，从而导致混凝土内部的碱度下降，加速钢筋锈蚀，从而导致混凝土的强度和耐久性下降。
因此，研究混凝土碳化深度及其数学模型建立对于提高混凝土结构的耐久性、延长其使用寿命具有重要的意义。
二、研究内容本研究旨在通过试验方法，研究混凝土的碳化深度，并尝试建立混凝土碳化深度的数学模型，为提高混凝土结构的耐久性和延长其使用寿命提供理论依据。
具体研究内容包括：1. 确定混凝土碳化深度的试验方法。
2. 通过试验获取混凝土碳化深度的相关数据。
3. 分析混凝土碳化深度与其它因素之间的关系。
4. 尝试建立混凝土碳化深度的数学模型。
三、研究方法和技术路线本研究主要采用试验和数学模型建立两种方法。
具体技术路线如下：1. 确定研究混凝土碳化深度的试件规格和试验方法。
2. 制备试件，进行混凝土碳化试验。
3. 分析试验数据，研究混凝土碳化深度与其它因素之间的关系。
4. 尝试建立混凝土碳化深度的数学模型，模型建立完成后进行验证。
5. 综合分析试验结果和模型预测结果，得出结论。
四、预期结果本研究预计能够通过试验研究，获取混凝土碳化深度的相关数据，并建立混凝土碳化深度的数学模型。
同时，本研究预计能够探究混凝土碳化深度与其它因素之间的关系，为提高混凝土结构的耐久性和延长其使用寿命提供理论依据。
混凝土碳化研究与进展
混凝土碳化研究与进展柳俊哲《混凝土》 2 0 0 6 年第1 期(总第195 期)[摘要]混凝土碳化时Friedel复盐和硫铝酸盐分解产生的氯离子和硫酸根离子向未碳化区迁移产生浓缩，使这两种离子在碳化区浓度显著降低，碳化前沿的浓度明显升高；同时混凝土中的钠、钾等碱金属离子，向氯离子和硫酸根离子相反方向迁移和浓缩，导致未碳化区这两种离子浓度明显升高，碳化区浓度显著降低。
因此含氯盐混凝土碳化时由于氯离子和硫元素向未碳化区迁移和浓缩，碳化未达到钢筋表面时钢筋已经开始腐蚀。
[关键词] 混凝土；碳化；氯离子；硫酸盐；碱金属离子；氢氧根离子；离子迁移0 引言碳化对钢筋混凝土构筑物来说最大的危害是由于混凝土pH 值的降低破坏钢筋表面的钝化膜使钢筋产生腐蚀。
过去一直认为碳化进行到混凝土中钢筋表面时钢筋才失去钝化膜产生锈蚀，因此常把二氧化碳扩散到钢筋表面的时间作为预测钢筋混凝土构筑物寿命的一个重要手段。
实际上钢筋混凝土碳化时由于二氧化碳对混凝土中的氯盐、硫酸盐、碱金属盐等的影响使混凝土中的腐蚀因子在混凝土内部产生迁移和浓缩，腐蚀在碳化未达到钢筋表面时已经发生。
含氯盐混凝土碳化时碳化残量（酚酞呈色界线到钢筋表面间距离）约为20mm 时钢筋开始腐蚀；而不含氯盐混凝土碳化残量约为8mm 时钢筋开始腐蚀。
因此混凝土碳化时的内部结构变化和离子迁移行为将对规范的制订和钢筋混凝土的寿命预测具有重要的理论指导意义。
1 碳化引起氯离子的迁移和浓缩混凝土中含有氯盐时约占水泥质量0．4 %的氯离子与C3A 反应生成Friedel 复盐，它在混凝土中是不稳定的。
当二氧化碳通过扩散作用达到混凝土内部与Friedel 复盐反应时生成氯盐并溶解于孔溶液中，其反应式如下：C3A·CaCl2 ·10H2O + 3CO2→3Ca CO3 + 2Al（OH）3 + CaCl2 + 7H2O配合比为C：S ：W = 1 ：2．25 ：0.5 的砂浆M 中掺入NaOH 及CaCl2使R2O = 0．9 % ，Cl - = 3．6kg/ m3（约占水泥质量的0．53 %），试件成型后在20 ℃、相对湿度100 %条件下养护28d 后加速碳化。
商品混凝土抗碳化性能的研究进展以研究方向
商品混凝土抗碳化性能的研究进展以研究方向摘要】随着改革开放在我国的不断深入，推动了社会的发展与经济的进步，进而使得人们对于工程施工的质量也在不断的提高，这样我国相关建筑部门与企业对于商品混凝土也就提出了更高的要求。
在建筑工程中，商品混凝土使用量是最多的，这样也就导致其抗氧化性能在一定的程度上直接影响了工程的整体质量。
但是，就当前工程中商品混凝土使用的情况来看，由于受到外界环境的影响，抗氧化性能并不是很高，很容易就会受到氧化，这样就使得其失去应有的效果，使得工程的质量很难能够得到保证。
因此，本文主要就是笔者结合自身的工作经验对商品混凝土抗碳化性能的研究进展以研究方向进行分析的，仅供参考。
【关键词】商品混凝土；抗碳化性；研究进展一、引言随着社会的发展与经济的进步，推动了城市化的发展，在一定的程度上也就是的工程项目在不断的增加。
这样人们对于工程质量也就有着进一步的要求，将新型施工技术应用其中，进而提高混凝土整体质量，提高其抗氧化性能。
在工程建筑中，应用商品混凝土在一定程度上是能够提高工程的质量。
普通混凝土与高性能混凝土技术在一定程度上推动了商品混凝土的发展，在其中掺入矿物料已经应用在整个商品混凝土中，并且随着时间的推移有增加的趋势。
经过相关实验证明，在商品混凝土中掺入掺合料是能够保证商品混凝土结构性能更加的稳定，满足施工的需求。
但是就其商品混凝土的稳定性与耐久性来说，还是对掺合料有着很大的争议，特别是在我国当前施工条件与养护条件不能够得到保证下，掺合料的混凝土在一定的程度上就非常容易加速碳化的过程。
正是由于混凝土遭到腐蚀而导致整体结构失效，影响了工程的质量，造成经济损失。
商品混凝土的抗氧化性能不仅会受到养护、水胶比等的影响，还是会受到掺合料的多少、性能与方式的影响。
因此，养护条件、温度、湿度若是有着细微的变化都会对其抗氧化性能带来很大的影响。
二、混凝土的碳化原理与腐蚀我们都知道，水泥本身就是一种石料粉末，在其遇到水之后凝固就会产生水化产物。
混凝土碳化问题的分析研究
混凝土碳化问题的分析研究摘要：混凝土碳化是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素。
本文分析了混凝土碳化作用机理，探讨了影响混凝土碳化的因素，通过对钢筋混凝土构件碳化问题的分析研究,使我们掌握这些问题存在的根源,在以后的工作，从理论的角度上多方位考虑，并不断的研究探索此类问题的解决方法。
关键词：混凝土；碳化；问题；研究Abstract: the concrete carbonization influence is reinforced concrete structure endurance in one of the most important factors. This paper analyzes the concrete carbonization mechanism, and discusses the influence factors of concrete carbonation, through the of reinforced concrete member carbonization problem analysis of research, that we master these problems of source, in the later work, from the point of view of the theory on multiple consideration, and continuously the research to explore such the solution to the problem.Keywords: concrete; Carbonization; Problem; research混凝土碳化是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素。
钢筋对钢筋混凝土的承载能力起着极其重要的作用，混凝土握裹着钢筋，当混凝土受到拉伸时钢筋起着拉应力的作用。
工程混凝土碳化实验报告
工程混凝土碳化实验报告1. 掌握工程混凝土碳化实验的基本原理和方法；2. 了解混凝土碳化的机理及其影响因素；3. 研究混凝土碳化的腐蚀机理。
实验仪器和材料：1. 混凝土样品；2. 碳化试剂；3. 酚酞试液；4. 酸度计；5. 电位计；6. pH计；7. 电子天平；8. 恒温水浴槽。
实验步骤：1. 将混凝土样品切割成标准尺寸的试件；2. 准备碳化试剂溶液；3. 将混凝土试件放入碳化试剂溶液中浸泡；4. 分别测量不同时间段的pH值、溶液电导率以及试件的电位；5. 每隔一段时间取出试件并用酚酞试液测定其表面碱度，并记录结果；6. 分析数据并综合讨论。
实验结果：通过实验可以得到混凝土碳化的速度随着碳化试剂浓度和温度的增加而加快。
同时，实验结果还显示了碳化混凝土的pH值和电导率随着时间的推移而增加。
实验讨论：混凝土碳化是指混凝土内部的碳酸盐盐类通过二氧化碳的作用而转化为碳酸盐，从而引起混凝土的物理和化学性能变化的过程。
混凝土碳化速度受到多个因素的影响，比如环境条件、混凝土配合比、水胶比等。
实验中，我们发现碳化试剂浓度和温度对混凝土碳化速度的影响最为显著。
较高的浓度和温度使得碳化反应更加剧烈，加快了混凝土的碳化进程。
实验结果还显示，混凝土碳化会导致pH值和电导率的增加。
碳酸化反应会使混凝土中的水溶液中的氢离子增加，从而使pH值降低。
而混凝土的碳化还会增加混凝土内部的离子迁移和电导率。
实验结果与实际工程应用：了解混凝土碳化的机理和影响因素对于实际工程应用具有重要意义。
高碳化速度的混凝土在使用过程中容易发生腐蚀，而混凝土的腐蚀会导致其力学性能和耐久性的下降。
因此，在工程设计中，需要根据工程实际情况来选择适当的混凝土配合比和防护措施，以减缓混凝土的碳化速度。
综上所述，混凝土碳化实验通过研究混凝土的碳化机理和影响因素，可以使我们进一步了解混凝土的腐蚀机理，并为工程实际应用提供科学依据。
活性粉末混凝土的碳化实验研究
活性粉末混凝土的碳化实验研究
严心娥
【期刊名称】《建设科技》
【年(卷),期】2017(0)4
【摘要】活性粉末混凝土是一种超高强度、高韧性和高稳定性的新型建筑材料,但其使用原材料与普通混凝土一样,因此其受CO2的碳化影响依然是影响其耐久性的重要因素之一.本文探讨了不同水胶比活性粉末混凝土的碳化行为,以及研究了不同养护条件的活性粉末混凝土碳化行为的影响.结果表明,随着水胶比的增大,活性粉末混凝土的碳化速率加快;蒸汽养护的活性粉末混凝土的抗碳化能力最强,热水养护的混凝土次之,标准养护的活性粉末混凝土的抗碳化能力最差.
【总页数】2页(P94-95)
【作者】严心娥
【作者单位】西安欧亚学院人居环境学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.纤维增强活性粉末混凝土高温力学性能的实验研究
2.基于活性粉末混凝土的水泥相容性实验研究
3.海水海砂制备活性粉末混凝土的碳化机理
4.活性粉末混凝土抗多次侵彻实验研究及数值预测
5.活性粉末混凝土冲击压缩性能实验研究
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四川建筑科学研究Sichuan Building Science 第37卷第6期2011年12月收稿日期：2010-06-10作者简介：武俊曦（1977－），男，陕西西安人，工程师，主要从事建筑施工工作。
E －mail ：wujunxi1977@126．com混凝土碳化研究现状武俊曦1，王艳2（1．陕西建工集团第三建筑工程有限公司，陕西西安710054；2．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055）摘要：混凝土碳化是一个非常复杂的物理化学过程，国内外众多学者分别从碳化机理、影响碳化的因素、碳化深度预测模型等方面，对这个问题进行了深入研究。
本文对这些成果进行了总结与分类，在此基础上提出了尚存在的问题，并对混凝土碳化研究发展方向进行了展望。
关键词：混凝土；碳化；碳化速度；碳化深度中图分类号：TU528文献标识码：B 文章编号：1008－1933（2011）06－202－030前言Mahta 教授在题为《混凝土耐久性———50年进展》的主旨报告中指出：“当今世界，混凝土破坏原因，按重要性递减顺序排列是钢筋腐蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境的物理化学作用”。
因此，钢筋锈蚀是影响混凝土耐久性的主要因素之一。
而混凝土碳化又是引起钢筋锈蚀最主要的原因。
20世纪60年代，国际上一些发达国家就开始重视混凝土结构的耐久性问题，对混凝土碳化进行了大量的试验研究及理论分析。
国内从20世纪80年代开始研究混凝土碳化与钢筋锈蚀问题，通过快速碳化实验、长期暴露实验及实际工程调查，研究混凝土碳化的影响因素与碳化深度预测模型。
经过40多年的研究，国内外对混凝土碳化机理与影响因素已经有了深刻的认识，并提出了很多种碳化深度的计算模型。
1混凝土碳化机理的研究混凝土碳化是一个非常复杂的物理化学过程，国内外很多学者从不同的角度对这个问题进行了深入研究。
普通水泥混凝土水泥熟料的主要矿物成分是硅酸三钙C 3S （3CaO ·SiO 2）、硅酸二钙C 2S （2CaO ·SiO 2）、铁铝酸四钙C 4AF （4CaO ·Al 2O 3·Fe 2O 3）和铝酸三钙C 3A （3CaO ·Al 2O 3），另外，还有少量的石膏C SH 2（CaSO 4·2H 2O ）等。
其水化产物为氢氧化钙（约占25%）、水化硅酸钙（约占60%）、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等，充分水化后，混凝土孔隙水溶液为氢氧化钙饱和溶液，其pH 值约为12 13，呈强碱性。
在水泥水化过程中，由于化学收缩、自由水蒸发等多种原因，在混凝土内部存在大小不同的毛细管、孔隙、气泡等，大气中的二氧化碳通过这些孔隙向混凝土内部扩散，并溶解于孔隙内的液相，在孔隙溶液中与水泥水化过程中产生的可碳化物质发生碳化反应，生成碳酸钙。
混凝土碳化的主要化学反应式如下［1］：Ca （OH ）2+CO 2→CaCO 3+H 2O3CaO ·2SiO 2·3H 2O +3CO 2→3CaCO 3·2SiO 2·3H 2O3CaO ·SiO 2+3CO 2+γH 2O →SiO 2·γH 2O +3CaCO 32CaO ·SiO 2+2CO 2+γH 2O →SiO 2·γH 2O +2CaCO 3文献［2］研究表明，混凝土孔溶液中绝大多数组分为Na +，K +和与其保持电性平衡的OH –，Ca 2+含量微乎其微，Ca （OH ）2大部分是以晶体存在的。
当CO 2扩散到混凝土孔溶液，并分别与Na +，K +，Ca 2+反应生成Na 2CO 3，K 2CO 3，CaCO 3。
由于Na 2CO 3，K 2CO 3溶解度大，孔溶液中的Na +，K +浓度不会发生变化，除非这些溶液干燥时达到过饱和析出晶体；而孔溶液中的Ca 2+与CO 2－3发生反应生成溶解度极低的CaCO 3，并沉积在孔壁表面，导致孔溶液中Ca 2+浓度降低，因此Ca （OH ）2晶体继续溶解，并补充孔溶液中失去的Ca 2+浓度。
Ca （OH ）2晶体逐渐溶解而碳化反应过程中CaCO 3晶体逐渐增多，这种循环反应一直进行到Ca （OH ）2晶体完全溶解和消耗为止，此时混凝土pH 值降低，混凝土发生中性化现象。
混凝土孔溶液的pH 值越高，CaCO 3溶解度越小，孔溶液中发生中性化反应之后Ca 2+的浓度减少得也越多，Ca （OH ）2晶体的溶解速度也越快。
随着中性化过程的继续，孔溶液的pH 不断降低，Ca （OH ）2晶体的溶解速度也会减慢，碳化速度相应会有一些降低。
另外，由于碳化反应的主要产物碳酸钙属非溶解性钙盐，比原反应物的体积膨胀约11.6%［3］，因202此，混凝土的毛细孔隙将被碳化产物堵塞，使混凝土的密实度和强度有所提高，一定程度上阻碍了二氧化碳和氧气向混凝土内部扩散。
另一方面，混凝土碳化使混凝土的pH值降低，完全碳化混凝土的pH 值约为8.5 9.0，使混凝土中的钢筋脱钝。
2影响碳化的主要因素研究混凝土碳化是一个非常复杂的过程，影响混凝土碳化的因素非常多，这方面的研究主要是围绕环境因素（包括环境相对湿度、温度、空气中CO2的浓度等）、混凝土品质（包括水胶比、水泥品种、水泥用量、骨料品种与粒径、外加剂、混凝土强度、施工因素等）两方面来开展的。
对碳化速度产生影响的环境条件主要是环境相对湿度、温度、空气中CO2的浓度。
日本学者给出了CO2浓度对碳化速度的影响曲线，并通过快速试验方法回归给出了CO2浓度影响系数。
Pa-padakis［4-5］曾通过试验研究得到相对湿度对扩散系数的影响。
李果［6］和徐道富［7］对环境温度、相对湿度对混凝土碳化速度的影响进行了试验研究，并建立了考虑环境温、湿度气候条件的混凝土碳化速度预测模型。
蒋清野在分析了1981 1996年间国内外碳化资料后认为，碳化速度与相对湿度的关系呈抛物线状。
朱安民［8］通过试验研究得出不同相对湿度下混凝土碳化速度的平均比率。
水灰比是影响碳化速度的主要因素之一，很多学者研究了水灰比对混凝土碳化的影响。
日本学者岸谷［9］提出了以水灰比为主要参数确定碳化速度的计算公式。
Skijolsvold［10］，Ho D．W．S．［11］，Dhir R．K．［12］，方暻等［13］通过试验研究了水灰比对碳化深度（速度）的影响。
朱安民［8］、颜承越［14］等通过长期暴露试验研究了混凝土碳化速度与水灰比的关系。
水泥品种与用量是影响混凝土碳化速度的另一个主要因素。
Dhir R．K．［12］、岸谷［9］、方暻［13］、颜承越［14］等人做过不同水泥品种的混凝土碳化对比试验。
Ho D．W．S．［11］，Thomas M．D．A．［15］，Hobbs D．W．［16］，牛建刚［17］等人专门研究过粉煤灰（火山灰）水泥混凝土的碳化问题。
Ceukelaire L．D．［18］研究过矿渣水泥混凝土的碳化问题。
Sakai E．等人［19］也比较过膨胀水泥混凝土与普通水泥混凝土碳化的异同。
龚洛书［1］、Meyer［20］、马文海［21］、张誉等［22］研究过不同水泥用量对碳化深度的影响。
混凝土抗压强度是混凝土最基本的性能指标，Lewis，Smolczyk［23］及前苏联学者［20］通过研究得出碳化深度与抗压强度平方根的倒数成正比的结论。
日本学者和泉、中国建筑科学研究院的邸小坛、颜承越［14］得出混凝土碳化深度与抗压强度的倒数成正比。
混凝土施工质量对混凝土的品质有很大影响，混凝土浇筑、振捣不仅影响混凝土的强度，而且直接影响混凝土的密实性，因此，施工质量对混凝土碳化有很大影响。
Dhir［24］，Fattuhi［25］的研究结果表明，养护时间对混凝土碳化速度的影响很大。
Na-gatakis［26］，Ewertson［27］等研究了养护方法对混凝土碳化的影响。
邸小坛对养护时间对混凝土碳化速度的影响进行了研究并给出修正系数。
刘亚芹［28］研究了覆盖层对混凝土碳化速度的影响。
3碳化深度预测模型研究混凝土碳化深度预测模型一直是结构工程领域研究的热点问题，国内外学者已提出了很多碳化深度预测模型，基本上可以归纳为三种类型。
3．1基于扩散理论的理论模型前苏联的学者阿列克谢耶夫等人［20］深入研究了混凝土碳化这个多相物理化学过程，得到碳化过程由CO2在混凝土孔隙中扩散控制的结论，并由Fick第一扩散定律推导得到了混凝土碳化理论模型。
希腊学者Papadakis等人［5］根据CO2及各可碳化物质在碳化过程中的质量平衡条件建立偏微分方程组，经简化求解给出另一种理论模型。
两者所用方法不同，但模型最后形式均表明混凝土碳化深度与碳化时间的平方根成正比。
理论模型的优点在于模型的物理意义明确，有理论基础，但其不足之处是模型参数不易确定，不便于工程应用。
3．2基于碳化试验的经验模型由于理论模型中许多参数很难确定，不便与实际工程应用，因此出现了基于试验和工程实测的经验模型。
经验模型大多数是以混凝土碳化深度与碳化时间的平方根成正比的基础上，对碳化系数进行研究。
由于不同学者考虑的影响因素不同，因此往往得到的计算模型形式是不同的。
比较有代表的是日本学者岸谷孝一［9］基于水灰比提出的经验模型，黄士元等［29］考虑水灰比和水泥用量回归给出的碳化深度计算公式，牛荻涛［30］考虑混凝土碳化的随机性，建立的基于混凝土抗压强度的碳化深度预测模型，山东建科院的朱安民［8］给出的考虑水泥品种、粉煤灰、气象条件影响的混凝土碳化深度经验公式，中国建筑科学研究院的邸小坛［31］提出的以混凝土抗压强度标准值为主要参数，考虑环境修正、养护条件修正和水泥品种修正的碳化计算公式等。
3．3基于扩散理论和碳化试验的碳化模型同济大学张誉等［32］在全面分析混凝土碳化机理和影响因素之后，基于碳化理论分析与试验结果建立了混凝土碳化实用数学模型。
蒋利学［33］在数值计算的基础上，提出了混凝土部分碳化区的概念，分析了影响部分碳化区长度的因素，并给出了部分碳化区长度的计算模型。
西安建筑科技大学牛建刚等［17］在阿列克谢耶夫模型基础上，考虑粉煤灰对碳化的影响，建立了粉煤灰混凝土碳化深度预测模型。
3022011No.6武俊曦，等：混凝土碳化研究现状4荷载作用下混凝土碳化研究由于泌水、收缩、温度梯度以及冻融等原因，浇筑后的混凝土在使用前就已经存在微裂缝，这些微裂缝可以形成潜在的传输通道，使侵蚀性介质更容易进入混凝土内部。
在外部荷载作用下混凝土内部会产生更多的微裂缝并使混凝土中的原始微裂缝扩展和相互连通，因此，混凝土结构所受荷载的形式和大小必然影响混凝土的碳化速率。
现实中混凝土结构不可能不受荷载的作用，近年来，众多学者对荷载作用下混凝土碳化研究给予了更多的关注。