混凝土碳化問(wèn)題的分析研究

1、混凝土碳化問(wèn)題的分析研究 前言 空氣、土壤或地下水等環(huán)境中的酸性物質(zhì)如co2、hcl、so2、cl2深入混凝土表面，與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使混凝土中的ph值下降的過(guò)程稱為混凝土的中性化，其中由大氣環(huán)境中的co2引起的中性化過(guò)程稱為混凝土的碳化。由于大氣中有一定含量的co2，故碳化是最普遍的混凝土中性化過(guò)程。 混凝土在空氣中的碳化是空氣中二氧化碳與混凝土中的堿性物質(zhì)相互作用，使其機(jī)能下降的一種復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。在某些條件下，混凝土的碳化會(huì)增加其密實(shí)性，提高混凝土的抗化學(xué)腐蝕能力。但由于碳化會(huì)降低混凝土的堿度，破壞鋼筋表面的鈍化膜，使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，給混凝土中鋼筋銹蝕帶來(lái)不利

2、的影響。同時(shí)，混凝土碳化還會(huì)加劇混凝土的收縮，這些都可能導(dǎo)致混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)的破壞。由此可見(jiàn)，混凝土的碳化對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有很大的影響。因此，分析混凝土的碳化機(jī)理、影響因素及其掌握是很有必要的。 一、混凝土的碳化機(jī)理 混凝土的基本組成材料為水泥、水、砂和石子，其中硅酸鹽水泥熟料礦物主要由硅酸三鈣和硅酸二鈣組成，在拌和混凝土?xí)r，它們與水發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)： 2(3cao·sio2)+6h2o·3cao2sio2·3h2o+3ca(oh)2 2(2cao·sio2)+4h2o·3cao2sio2·3h2o+ca(oh)2 由上可知

3、，硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物為水化硅酸鈣和ca(oh)2,其中ca(oh)2在水中的溶解度極低，少量溶于孔隙液中，使孔隙液成為飽和堿性溶液，它的ph值為12.5-13.5，這種高堿性的環(huán)境有利于保護(hù)鋼筋，相當(dāng)于在鋼筋四周產(chǎn)生了一層“保護(hù)膜”，使其免遭銹蝕。由于施工過(guò)程中的種種原因，混凝土內(nèi)部存在很多大小不一的毛細(xì)孔、孔隙、氣泡，甚至缺陷，因此形成的混凝土實(shí)際是一個(gè)含固相、液相、氣相的非勻稱物質(zhì)，于是環(huán)境中的二氧化碳?xì)怏w便通過(guò)這些無(wú)法避免的缺陷，滲透到毛細(xì)孔和孔隙中，與其中的孔隙液所溶解的 ca(oh)2進(jìn)行中和反應(yīng)，其化學(xué)方程式如下: co2+h2oh2co3 ca(oh)2+h2co3caco3+2h2o 反應(yīng)后，毛細(xì)孔四周混凝土中的羥鈣石補(bǔ)充溶解為ca2+和oh-，反向擴(kuò)散到孔隙液中，與連續(xù)擴(kuò)散進(jìn)來(lái)的co2反應(yīng)，一直到孔溶液中的ph值降為8.5-9.0時(shí)，這層毛細(xì)孔才不再進(jìn)行這種中和反應(yīng)，即所謂“已碳化”。混凝土表層碳化后,大氣中的co2連續(xù)沿混凝土中未完全充水的毛細(xì)孔道向混凝土深處氣相擴(kuò)散，更深入地進(jìn)行碳化反應(yīng)。這些反應(yīng)使混凝土中的堿度降低，破壞鋼筋四周的“保護(hù)膜”，這樣就會(huì)加速鋼筋的銹