混凝土碳化的影響因素及其控制措施

混凝土碳化的影響因素及其控制措施商品混凝土碳化是影響溫凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要原因之一，通過對(duì)商品混凝土碳化機(jī)理以及影響因素的分析，我們可以采取更好的相關(guān)控制措施來減少碳化的危害?？諝?、土壤或地下水中酸性物質(zhì)，如CO2、HCl、SO2、Cl2深入商品混凝土表面，與水泥石中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的過程稱為商品混凝土的中性化。商品混凝土在空氣中的碳化是中性化最常見的一種形式，它是空氣中二氧化碳與水泥石中的堿性物質(zhì)相互作用很復(fù)雜的一種物理化學(xué)過程。在某些條件下，商品混凝土的碳化會(huì)增加其密實(shí)性，提高溫凝土的抗化學(xué)腐蝕能力，但由于碳化會(huì)降低商品混凝土的堿度，破壞鋼筋表面的鈍化膜，使商品混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，給商品混凝土中鋼筋銹蝕帶來不利的影響。同時(shí)，商品混凝土碳化還會(huì)加劇商品混凝土的收縮，這些都可能導(dǎo)致商品混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)的破壞。由此可見，商品混凝土的碳化對(duì)鋼筋商品混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有很大的影響。因此，商品混凝土碳化機(jī)理、影響因素及其控制的分析很重要。商品混凝土的碳化機(jī)理1.1碳化反應(yīng)[1]商品混凝土的基本組成材料為水泥、水、砂和石子，其中的水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成的水化物自身具有強(qiáng)度（稱為水泥石），同時(shí)將散粒狀的砂和石子粘結(jié)起來，成為一個(gè)堅(jiān)硬的整體。商品混凝土的碳化，是指水泥石中的水化產(chǎn)物與周圍環(huán)境中的二氧化碳作用，生成碳酸鹽或其他的物質(zhì)的現(xiàn)象。碳化將使商品混凝土的內(nèi)部組成及組織發(fā)生變化。由于商品混凝土是一個(gè)多孔體，在其內(nèi)部存在大小不同的毛細(xì)管、孔隙、氣泡，甚至缺陷等?？諝庵械亩趸际紫葷B透到商品混凝土內(nèi)部充滿空氣的孔隙和毛細(xì)管中，而后溶解于毛細(xì)管中的液相，與水泥水化過程中產(chǎn)生的氫氧化鈣和硅酸三鈣、硅酸二鈣等水化產(chǎn)物相互作用，形成碳酸鈣。所以，商品混凝土碳化也可用下列化學(xué)反應(yīng)表示:CO2+H2OH2CO3Ca(OH)2+H2CO3CaCO3+2H2O3CaO?2SiO2?3H20+3H2C033CaC03+2SiO2+6H202Ca0?SiO2?4H20+2H2C032CaC03+SiO2+6H2O可以看出，商品混凝土的碳化是在氣相、液相、和固相中進(jìn)行的一個(gè)復(fù)雜的多相物理化學(xué)連續(xù)過程。1.2 碳化反應(yīng)進(jìn)展模式[8]在商品混凝土的細(xì)孔溶液中，存在著較多的K+、Na+和與之平衡的OH-,Ca++的濃度很低。CO2與細(xì)孔溶液中的H2O反應(yīng)進(jìn)而轉(zhuǎn)化為H+和CO2-3，然后H+與固相Ca(OH)2中OH-結(jié)合生成H2O，從而Ca(OH)2溶解；CO2-3選擇性地與少量Ca++結(jié)合生成CaCO3沉淀。如圖1所示。影響商品混凝土碳化的因素商品混凝土的碳化是伴隨著CO2氣體向商品混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，溶解于商品混凝土孔隙內(nèi)的水，再與水化產(chǎn)物發(fā)生碳化反應(yīng)這樣一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程。所以，商品混凝土的碳化速度取決于CO2的擴(kuò)散速度及CO2與商品混凝土成分的反應(yīng)性。而CO2的擴(kuò)散速度又受商品混凝土本身的組織密實(shí)性、CO2的濃度、環(huán)境溫度、試件的含水率等因素影響，所以碳化反應(yīng)受商品混凝土內(nèi)孔溶液的組成、水化產(chǎn)物的形態(tài)等因素的影響。這些影響因素主要可歸結(jié)為與商品混凝土自身相關(guān)的內(nèi)部因素和與環(huán)境有關(guān)的外部因素，當(dāng)然，除此之外還存在一些其他因素。2.1內(nèi)部因素2.1.1水泥用量水泥用量直接影響商品混凝土吸收CO2的量，商品混凝土吸收CO2的量等于水泥用量與商品混凝土水化程度的乘積。另外，增加水泥用量一方面可以改變商品混凝土的和易性，提高商品混凝土的密實(shí)性；另一方面還可以增加商品混凝土的堿性儲(chǔ)備。因此，水泥用量越大，商品混凝土強(qiáng)度越高，其碳化速度越慢。2.1.2水泥品種水泥品種不同意味著其中所包含的塑料的化學(xué)成分和礦物成分以及水泥混合材料的品種和摻量有別，直接影響著水泥的活性和商品混凝土的堿性，對(duì)碳化速度有重要影響。在同一試驗(yàn)條件下砂漿的碳化速度大小順序?yàn)椋郀t礦渣水泥(BFC)＞普通硅酸鹽水泥(OPC)＞早強(qiáng)水泥(HEC)。文獻(xiàn)［2］認(rèn)為，高鋁水泥商品混凝土的碳化規(guī)律同普通硅酸鹽水泥商品混凝土的碳化規(guī)律基本相似。2.1.3水灰比商品混凝土的水灰比和強(qiáng)度是兩個(gè)密切相關(guān)的概念。商品混凝土的水灰比越低，其強(qiáng)度越高，商品混凝土的密實(shí)程度也越高；反之亦然。由于商品混凝土的碳化是CO2向商品混凝土內(nèi)擴(kuò)散的過程，商品混凝土的密實(shí)程度越高，擴(kuò)散的阻力越大。商品混凝土碳化的深度受單位體積的水泥用量或水泥石中的Ca(OH)2含量的影響。水灰比越大，單位水泥用量越小，商品混凝土單位體積內(nèi)的Ca(OH)2含量也就越少，碳化速度越快。在商品混凝土拌和過程中，水占據(jù)一定的空間，即使振搗比較密實(shí)，隨著商品混凝土的凝固，水占據(jù)的空間也會(huì)變成微孔或毛細(xì)管等。因此水灰比對(duì)商品混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)影響極大，控制著商品混凝土的滲透性。在水泥用量一定的條件下，增大水灰比，商品混凝土的孔隙率增加，密實(shí)度降低，滲透性增大，碳化速度增大。2.1.4商品混凝土抗壓強(qiáng)度商品混凝土抗壓強(qiáng)度是商品混凝土基本性能指標(biāo)之一，也是衡量商品混凝土品質(zhì)的綜合性參數(shù)，它與商品混凝土的水灰比有非常密切的關(guān)系，并在—定程度上反映了水泥品種、水泥用量與水泥強(qiáng)度，骨料品種摻和劑，以及施工質(zhì)量與養(yǎng)護(hù)方法等對(duì)商品混凝土品質(zhì)的共同影響。據(jù)有關(guān)資料表明，商品混凝土強(qiáng)度高，抗碳能力強(qiáng)。2.1.5集料品種和級(jí)配集料的品種和級(jí)配不同，其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)差別很大，直接影響著商品混凝土的密實(shí)性。試驗(yàn)說明，普通商品混凝土的抗碳化性能最好，在同等條件下其碳化速度約為輕砂天然輕骨科商品混凝土的0.56倍。2.1.6施工質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)方法對(duì)碳化的影響施工質(zhì)量差表現(xiàn)為振搗不密實(shí)，養(yǎng)護(hù)不善，造成商品混凝土密實(shí)低，烽窩麻面多，為大氣中的二氧化碳、氧和水分的滲入創(chuàng)造了條件，加速了商品混凝土的碳化速度。除此之外，商品混凝土養(yǎng)護(hù)狀況對(duì)碳化也有一定影響。商品混凝土早期養(yǎng)護(hù)不良，水泥水化不充分，使表層商品混凝土滲透性增大，碳化加快。施工中常用自然和蒸汽養(yǎng)護(hù)法。試驗(yàn)表明，普通商品混凝土采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的碳化速度比自然養(yǎng)護(hù)提高1.5倍。2.2外部因素2.2.1光照和溫度商品混凝土碳化與光照和溫度有直接關(guān)系。隨著溫度提高，CO2在空氣中的擴(kuò)散逐漸增大，為其與Ca(OH)2反應(yīng)提供了有利條件。陽(yáng)光的直射，加速了其化學(xué)反應(yīng)，碳化速度加快。2.2.2相對(duì)濕度CO2溶于水后形成H2C03方能和Ca(OH)2進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所以非常干燥時(shí)，商品混凝土碳化無法進(jìn)行，但由于商品混凝土的碳化本身既是一個(gè)釋放水的過程環(huán)境相對(duì)濕度過大，生成的水無法釋放也會(huì)抑制碳化進(jìn)一步進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)濕度在50%?70%之間時(shí)，商品混凝土碳化速度最快。2.2.3CO2的濃度對(duì)于CO2的影響，學(xué)者們提出了多達(dá)幾十種觀點(diǎn)，其理論模式大多數(shù)基于菲克(Fick)第一擴(kuò)散(滲透)定律，即：x=2Dqca?t⑴其中，x為碳化系數(shù)，D為CO2滲透系數(shù)；qc為空氣中CO2濃度；a為單位體積商品混凝土吸收CO2能力的系數(shù)。(1)式表明CO2濃度越高，碳化速度越快。2.2.4氯離子濃度的影響氯離子在商品混凝土液相中形成鹽酸，與氫氧化鈣作用生成氯化鈣。氯化鈣具有高吸濕性，在其濃度及濕度較高時(shí)，能劇烈地破壞鋼筋的鈍化膜，使鋼筋發(fā)生潰爛性銹蝕[3]。2.3其他因素2.3.1不同應(yīng)力狀態(tài)對(duì)商品混凝土碳化的影響[4]商品混凝土試件在不同應(yīng)力狀態(tài)下其碳化速度有所不同(如表1所示)。通過對(duì)商品混凝土施加荷載后進(jìn)行快速碳化試驗(yàn)研究，我們可以在實(shí)際工程中對(duì)不同受力構(gòu)件采取不同的防碳化措施，提高商品混凝土的耐久性。商品混凝土施加應(yīng)力之后對(duì)內(nèi)部的微細(xì)裂縫起到了抑制或擴(kuò)散作用。微細(xì)裂縫的存在使CO2容易滲透，引起碳化速度加快，但施加了壓應(yīng)力之后，使商品混凝土的大量微細(xì)裂縫閉合或?qū)挾葴p小，CO2的滲透速度減慢，從而減弱了商品混凝土的碳化速度。當(dāng)然，商品混凝土中的壓應(yīng)力過大時(shí)，也可使是商品混凝土產(chǎn)生微觀裂縫，加速碳化過程；相反，施加拉應(yīng)力后，商品混凝土的微裂縫擴(kuò)展，加快了商品混凝土的碳化速度。另外，碳化速度隨時(shí)間的增長(zhǎng)也越來越慢。2.3.2裂縫對(duì)商品混凝土碳化的影響[5]商品混凝土機(jī)構(gòu)的劣化破壞過程，多是由于各種有害物質(zhì)從外部向內(nèi)部的滲透或遷移作用。因而商品混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性是反應(yīng)其耐久性的一個(gè)綜合性指標(biāo)。裂縫的存在將直接影響到商品混凝土的滲透性與耐久性，并且由于碳化能夠通過裂縫較快的滲入到商品混凝土內(nèi)部，因而裂縫處商品混凝土的碳化速度要大于無裂縫處。工程實(shí)例[6，7]a） 淮北焦化廠的鋼筋商品混凝土煤炭運(yùn)輸支架，由于水泥用量較低，商品混凝土強(qiáng)度較低（水灰比較大），又因?yàn)榻够瘡S生產(chǎn)過程中支架周圍的CO2濃度特別大，根據(jù)商品混凝土碳化影響的因素，水泥用量越小，商品混凝土強(qiáng)度越低，水灰比越大，CO2濃度越高，碳化速度越快。所以該結(jié)構(gòu)僅僅使用四五年，商品混凝土即遭受嚴(yán)重碳化，保護(hù)層開裂，剝落，縱筋暴露，銹蝕嚴(yán)重。另外，可以發(fā)現(xiàn)梁比柱、受拉區(qū)比受壓區(qū)碳化程度明顯嚴(yán)重。b） 北京酒仙橋某污水廠水泵房，由于施工期間在商品混凝土內(nèi)部與外部溫差大于20°C的情況下過早拆模，引起溫度裂縫，并且由于拆模次序不對(duì)（先拆了外模，后拆了內(nèi)模），造成了池壁兩側(cè)均出現(xiàn)通長(zhǎng)裂縫。根據(jù)商品混凝土碳化影響因素，溫度越高，碳化速度越快以及裂縫處商品混凝土的碳化速度要大于無裂縫處等。我們可以發(fā)現(xiàn)該建筑受到嚴(yán)重碳化破壞，后經(jīng)對(duì)商品混凝土碳化深度的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)碳化深度均在35mm以上，已經(jīng)超過了商品混凝土保護(hù)層厚度，商品混凝土的碳化導(dǎo)致鋼筋的銹蝕，進(jìn)而使裂縫發(fā)展加劇，結(jié)構(gòu)耐久性失效。對(duì)此，將采取相應(yīng)措施進(jìn)行修復(fù)。商品混凝土碳化處理措施4.1碳化處理方法對(duì)碳化深度過大，鋼筋銹蝕明顯，危及結(jié)構(gòu)安全的構(gòu)件應(yīng)拆除重建；對(duì)碳化深度較小并小于鋼筋保護(hù)層厚度，碳化層比較堅(jiān)硬的，可用優(yōu)質(zhì)涂料封閉；對(duì)碳化深度大于鋼筋保護(hù)層厚度或碳化濃度雖較小但碳化層疏松剝落的，應(yīng)鑿除碳化層，粉刷高強(qiáng)砂漿或澆筑高強(qiáng)商品混凝土；對(duì)鋼筋銹蝕嚴(yán)重的，應(yīng)在修補(bǔ)前除銹，并根據(jù)銹蝕情況和結(jié)構(gòu)需要加補(bǔ)鋼筋，防碳化后的結(jié)果，要達(dá)到阻止或盡可能減慢外界有害氣體進(jìn)入商品混凝土內(nèi)侵蝕，使其內(nèi)部和鋼筋一直處在高堿性環(huán)境中4.2防碳化措施目前，防碳化處理多采用涂料封閉法，主要使用環(huán)氧厚涂料，呋喃改性環(huán)氧涂料、丙稀酸涂料等。使用涂料時(shí)要考慮涂料與商品混凝土間的粘結(jié)力；涂料是否抗凍、抗曬、抗雨水侵蝕；涂料的收縮、膨脹系數(shù)是否與商品混凝土接近。對(duì)與商品混凝土結(jié)構(gòu)變形縫的縫面處理，水上部分的變形縫可用華東水利設(shè)計(jì)研究院研制的SR嵌縫膏進(jìn)行表面封閉；對(duì)水下部分的變形縫，可采用南京水利科學(xué)研究院制的SBS改性瀝青灌注封閉。另外，考慮鋼筋商品混凝土結(jié)構(gòu)有足夠的保護(hù)層厚度是最常用的保護(hù)鋼筋不遭銹蝕的一種方法。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理設(shè)計(jì)商品混凝土配合比，施工選擇模板應(yīng)盡可能選擇鋼材、膠合板、竹林、塑料等材料制成的模板。若選擇木模板應(yīng)控制板縫寬度及表面光滑度。模板固定時(shí)要牢固，拆模應(yīng)在商品混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后方可進(jìn)行；施工中商品混凝土應(yīng)用機(jī)械震搗，以保護(hù)商品混凝土密實(shí)性；商品混凝土澆注完畢后，應(yīng)用草料等加以覆蓋，并根據(jù)情況及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)商品混凝土。參考文獻(xiàn)龔洛書等.商品混凝土的耐久性及其防護(hù)修補(bǔ).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社1990.A.M.Dunster.D.J.BiglandL.R.Holton.Ratesofcarbornationandreinforcecorrososioninhighaluminacementconcrece[J].MagazineofconcreteResearch，2002，52(6)吳勝興，汪基偉.正常極限狀態(tài)的耐久性指標(biāo).商品混凝土結(jié)構(gòu)基本理論及應(yīng)用第二屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集，1990，10袁承斌等.商品混凝土在不同應(yīng)力狀態(tài)下的碳化.建筑結(jié)構(gòu)，2004，(4)魏艷芳，王天穩(wěn).裂縫對(duì)商品混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響.建筑技術(shù)開發(fā)，2004，(6)王玉琳.商品混凝土碳化影響因素研究綜述.連云港化工高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2002，(2)王軍民等.市政構(gòu)筑物商品混凝土耐久性及改進(jìn)措施.市政科技，2001，(4)楊靜.商品混凝土的碳化機(jī)理及其影響因素.商品混凝土，1995，(6)王博.商品混凝土碳化機(jī)理及其影響因素.水利水電技術(shù)，1995，(11)劉軍等.商品混凝土碳化現(xiàn)象的檢測(cè)與控制.山東煤灰科技，1999，(1)［摘要］商品混凝土碳化是影響溫凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要原因之一，通過對(duì)商品混凝土碳化機(jī)理以及影響因素的分析，我們可以采取更好的相關(guān)控制措施來減少碳化的危害。［關(guān)鍵詞］商品混凝土；碳化；影響因素；控制措施空氣、土壤或地下水中酸性物質(zhì)，如CO2、HCl、SO2、Cl2深入商品混凝土表面，與水泥石中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的過程稱為商品混凝土的中性化。商品混凝土在空氣中的碳化是中性化最常見的一種形式，它是空氣中二氧化碳與水泥石中的堿性物質(zhì)相互作用很復(fù)雜的一種物理化學(xué)過程。在某些條件下，商品混凝土的碳化會(huì)增加其密實(shí)性，提高溫凝土的抗化學(xué)腐蝕能力，但由于碳化會(huì)降低商品混凝土的堿度，破壞鋼筋表面的鈍化膜，使商品混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，給商品混凝土中鋼筋銹蝕帶來不利的影響。同時(shí)，商品混凝土碳化還會(huì)加劇商品混凝土的收縮，這些都可能導(dǎo)致商品混凝土的裂縫和結(jié)構(gòu)的破壞。由此可見，商品混凝土的碳化對(duì)鋼筋商品混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有很大的影響。因此，商品混凝土碳化機(jī)理、影響因素及其控制的分析很重要。商品混凝土的碳化機(jī)理1.1碳化反應(yīng)［1］商品混凝土的基本組成材料為水泥、水、砂和石子，其中的水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成的水化物自身具有強(qiáng)度(稱為水泥石)，同時(shí)將散粒狀的砂和石子粘結(jié)起來，成為一個(gè)堅(jiān)硬的整體。商品混凝土的碳化，是指水泥石中的水化產(chǎn)物與周圍環(huán)境中的二氧化碳作用，生成碳酸鹽或其他的物質(zhì)的現(xiàn)象。碳化將使商品混凝土的內(nèi)部組成及組織發(fā)生變化。由于商品混凝土是一個(gè)多孔體，在其內(nèi)部存在大小不同的毛細(xì)管、孔隙、氣泡，甚至缺陷等?？諝庵械亩趸际紫葷B透到商品混凝土內(nèi)部充滿空氣的孔隙和毛細(xì)管中，而后溶解于毛細(xì)管中的液相，與水泥水化過程中產(chǎn)生的氫氧化鈣和硅酸三鈣、硅酸二鈣等水化產(chǎn)物相互作用，形成碳酸鈣。所以，商品混凝土碳化也可用下列化學(xué)反應(yīng)表示:CO2+H2OH2CO3Ca(OH)2+H2CO3CaCO3+2H2O3CaO?2SiO2?3H20+3H2C033CaC03+2SiO2+6H202Ca0?SiO2?4H20+2H2CO32CaCO3+SiO2+6H2O可以看出，商品混凝土的碳化是在氣相、液相、和固相中進(jìn)行的一個(gè)復(fù)雜的多相物理化學(xué)連續(xù)過程。1.2 碳化反應(yīng)進(jìn)展模式[8]在商品混凝土的細(xì)孔溶液中，存在著較多的K+、Na+和與之平衡的OH-,Ca++的濃度很低。CO2與細(xì)孔溶液中的H2O反應(yīng)進(jìn)而轉(zhuǎn)化為H+和CO2-3，然后H+與固相Ca(OH)2中OH-結(jié)合生成H2O，從而Ca(OH)2溶解；CO2-3選擇性地與少量Ca++結(jié)合生成CaCO3沉淀。如圖1所示。影響商品混凝土碳化的因素商品混凝土的碳化是伴隨著CO2氣體向商品混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，溶解于商品混凝土孔隙內(nèi)的水，再與水化產(chǎn)物發(fā)生碳化反應(yīng)這樣一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程。所以，商品混凝土的碳化速度取決于CO2的擴(kuò)散速度及CO2與商品混凝土成分的反應(yīng)性。而CO2的擴(kuò)散速度又受商品混凝土本身的組織密實(shí)性、CO2的濃度、環(huán)境溫度、試件的含水率等因素影響，所以碳化反應(yīng)受商品混凝土內(nèi)孔溶液的組成、水化產(chǎn)物的形態(tài)等因素的影響。這些影響因素主要可歸結(jié)為與商品混凝土自身相關(guān)的內(nèi)部因素和與環(huán)境有關(guān)的外部因素，當(dāng)然，除此之外還存在一些其他因素。2.1內(nèi)部因素2.1.1水泥用量水泥用量直接影響商品混凝土吸收CO2的量，商品混凝土吸收CO2的量等于水泥用量與商品混凝土水化程度的乘積。另外，增加水泥用量一方面可以改變商品混凝土的和易性，提高商品混凝土的密實(shí)性；另一方面還可以增加商品混凝土的堿性儲(chǔ)備。因此，水泥用量越大，商品混凝土強(qiáng)度越高，其碳化速度越慢。2.1.2水泥品種水泥品種不同意味著其中所包含的塑料的化學(xué)成分和礦物成分以及水泥混合材料的品種和摻量有別，直接影響著水泥的活性和商品混凝土的堿性，對(duì)碳化速度有重要影響。在同一試驗(yàn)條件下砂漿的碳化速度大小順序?yàn)?，高爐礦渣水泥(BFC)＞普通硅酸鹽水泥(OPC)＞早強(qiáng)水泥(HEC)。文獻(xiàn)［2］認(rèn)為，高鋁水泥商品混凝土的碳化規(guī)律同普通硅酸鹽水泥商品混凝土的碳化規(guī)律基本相似。2.1.3水灰比商品混凝土的水灰比和強(qiáng)度是兩個(gè)密切相關(guān)的概念。商品混凝土的水灰比越低，其強(qiáng)度越高，商品混凝土的密實(shí)程度也越高；反之亦然。由于商品混凝土的碳化是CO2向商品混凝土內(nèi)擴(kuò)散的過程，商品混凝土的密實(shí)程度越高，擴(kuò)散的阻力越大。商品混凝土碳化的深度受單位體積的水泥用量或水泥石中的Ca(OH)2含量的影響。水灰比越大，單位水泥用量越小，商品混凝土單位體積內(nèi)的Ca(OH)2含量也就越少，碳化速度越快。在商品混凝土拌和過程中，水占據(jù)一定的空間，即使振搗比較密實(shí)，隨著商品混凝土的凝固，水占據(jù)的空間也會(huì)變成微孔或毛細(xì)管等。因此水灰比對(duì)商品混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)影響極大，控制著商品混凝土的滲透性。在水泥用量一定的條件下，增大水灰比，商品混凝土的孔隙率增加，密實(shí)度降低，滲透性增大，碳化速度增大。2.1.4商品混凝土抗壓強(qiáng)度商品混凝土抗壓強(qiáng)度是商品混凝土基本性能指標(biāo)之一，也是衡量商品混凝土品質(zhì)的綜合性參數(shù)，它與商品混凝土的水灰比有非常密切的關(guān)系，并在—定程度上反映了水泥品種、水泥用量與水泥強(qiáng)度，骨料品種摻和劑，以及施工質(zhì)量與養(yǎng)護(hù)方法等對(duì)商品混凝土品質(zhì)的共同影響。據(jù)有關(guān)資料表明，商品混凝土強(qiáng)度高，抗碳能力強(qiáng)。2.1.5集料品種和級(jí)配集料的品種和級(jí)配不同，其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)差別很大，直接影響著商品混凝土的密實(shí)性。試驗(yàn)說明，普通商品混凝土的抗碳化性能最好，在同等條件下其碳化速度約為輕砂天然輕骨科商品混凝土的0.56倍。2.1.6施工質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)方法對(duì)碳化的影響施工質(zhì)量差表現(xiàn)為振搗不密實(shí)，養(yǎng)護(hù)不善，造成商品混凝土密實(shí)低，烽窩麻面多，為大氣中的二氧化碳、氧和水分的滲入創(chuàng)造了條件，加速了商品混凝土的碳化速度。除此之外，商品混凝土養(yǎng)護(hù)狀況對(duì)碳化也有一定影響。商品混凝土早期養(yǎng)護(hù)不良，水泥水化不充分，使表層商品混凝土滲透性增大，碳化加快。施工中常用自然和蒸汽養(yǎng)護(hù)法。試驗(yàn)表明，普通商品混凝土采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的碳化速度比自然養(yǎng)護(hù)提高1.5倍。2.2外部因素2.2.1光照和溫度商品混凝土碳化與光照和溫度有直接關(guān)系。隨著溫度提高，CO2在空氣中的擴(kuò)散逐漸增大，為其與Ca(OH)2反應(yīng)提供了有利條件。陽(yáng)光的直射，加速了其化學(xué)反應(yīng)，碳化速度加快。2.2.2相對(duì)濕度CO2溶于水后形成H2C03方能和Ca(OH)2進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所以非常干燥時(shí)，商品混凝土碳化無法進(jìn)行，但由于商品混凝土的碳化本身既是一個(gè)釋放水的過程環(huán)境相對(duì)濕度過大，生成的水無法釋放也會(huì)抑制碳化進(jìn)一步進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明，相對(duì)濕度在50%?70%之間時(shí)，商品混凝土碳化速度最快。2.2.3CO2的濃度對(duì)于CO2的影響，學(xué)者們提出了多達(dá)幾十種觀點(diǎn)，其理論模式大多數(shù)基于菲克(Fick)第一擴(kuò)散(滲透)定律，即：x=2Dqca?t⑴其中，x為碳化系數(shù)，D為CO2滲透系數(shù)；qc為空氣中CO2濃度；a為單位體積商品混凝土吸收CO2能力的系數(shù)。(1)式表明CO2濃度越高，碳化速度越快。2.2.4氯離子濃度的影響氯離子在商品混凝土液相中形成鹽酸，與氫氧化鈣作用生成氯化鈣。氯化鈣具有高吸濕性，在其濃度及濕度較高時(shí)，能劇烈地破壞鋼筋的鈍化膜，使鋼筋發(fā)生潰爛性銹蝕。2.3其他因素2.3.1不同應(yīng)力狀態(tài)對(duì)商品混凝土碳化的影響商品混凝土試件在不同應(yīng)力狀態(tài)下其碳化速度有所不同。通過對(duì)商品混凝土施加荷載后進(jìn)行快速碳化試驗(yàn)研究，我們可以在實(shí)際工程中對(duì)不同受力構(gòu)件采取不同的防碳化措施，提高商品混凝土的耐久性。商品混凝土施加應(yīng)力之后對(duì)內(nèi)部的微細(xì)裂縫起到了抑制或擴(kuò)散作用。微細(xì)裂縫的存在使CO2容易滲透，引起碳化速度加快，但施加了壓應(yīng)力之后，使商品混凝土的大量微細(xì)裂縫閉合或?qū)挾葴p小，CO2的滲透速度減慢，從而減弱了商品混凝土的碳化速度。當(dāng)然，商品混凝土中的壓應(yīng)力過大時(shí)，也可使是商品混凝土產(chǎn)生微觀裂縫，加速碳化過程；相反，施加拉應(yīng)力后，商品混凝土的微裂縫擴(kuò)展，加快了商品混凝土的碳化速度。另外，碳化速度隨時(shí)間的增長(zhǎng)也越來越慢。2.3.2裂縫對(duì)商品混凝土碳化的影響商品混凝土機(jī)構(gòu)的劣化破壞過程，多是由于各種有害物質(zhì)從外部向內(nèi)部的滲透或遷移作用。因而商品混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性是反應(yīng)其耐久性的一個(gè)綜合性指標(biāo)。裂縫的存在將直接影響到商品混凝土的滲透性與耐久性，并且由于碳化能夠通過裂縫較快的滲入到商品混凝土內(nèi)部，因而裂縫處商品混凝土的碳化速度要大于無裂縫處。工程實(shí)例a） 淮北焦化廠的鋼筋商品混凝土煤炭運(yùn)輸支架，由于水泥用量較低，商品混凝土強(qiáng)度較低（水灰比較大），又因?yàn)榻够瘡S生產(chǎn)過程中支架周圍的CO2濃度特別大，根據(jù)商品混凝土碳化影響的因素，水泥用量越小，商品混凝土強(qiáng)度越低，水