混凝土碳化影响因素

1.周围环境因素

周围环境因素主要指周围介质的相对湿度、温度及二氧化碳的浓度等。

(1)环境介质的相对湿度直接影响混凝土的润湿状态和抗碳化性能。在大气非常潮湿、相对湿度大于80%或为100%的情况下，混凝土毛细管处于相对的含水率平衡或饱和状态，其气体渗透性大大降低，从而使混凝土碳化速度大大降低甚至停止;在相对湿度为0～45%的条件下，混凝土处于干燥或含水率非常低的状态，空气中的CO2无法溶解于毛细管水或溶解量非常有限，不能与碱性溶液发生反应，因而混凝土碳化也无法进行;当周围介质的相对湿度为50%～75%时，混凝土碳化速度最快。

(2)环境温度对混凝土碳化速度的影响是很大的，与一般的化学反应一样，其碳化速度与温度近似成正比。但混凝土碳化情况却比一般化学反应复杂得多。这主要是因为CO2和Ca(OH)2在水中的溶解度与介质温度成反比。

(3)一般认为，混凝土的碳化深度(D)与二氧化碳浓度(c)的平方根成正比，即

式中　t1，t2——碳化时间。

2.材料组成因素

(1)水泥用量。水泥用量是影响混凝土碳化最主要的因素之一。试验表明，水泥用量越大，混凝土的强度越高，其抗碳化性能越好，规律性十分明显。若以水泥用量为300 kg/m3时的混凝土碳化深度作为标准与其他水泥用量时的碳化深度作比较，可得出不同水泥用量对混凝土碳化的影响系数。水泥用量影响系数(η1)因混凝土品种不同而有较大差别。

对轻集料混凝土来说:

η1=582·C－1.107　　　　　　　　(1-2)

对普通混凝土来说:

η1=253·C－0.954　　　　　　　　(1-3)

式中　C——每立方米混凝土的水泥用量，kg/m3。

(2)水灰比。水灰比对混凝土的孔隙结构影响极大。在水泥用量不变的条件下，水灰比越大，混凝土内部的孔隙率越大，密实性越差，渗透性越大，其碳化速度也越快。试验表明，随着水灰比的增长，混凝土碳化速度加剧，水灰比对混凝土碳化的影响系数(η2)明显增大，且呈明显的线性关系，可用直线方程表示。

对轻集料混凝土来说:

对普通混凝土来说:

式中　W——每立方米混凝土的用水量，kg/m3。

(3)粉煤灰取代量。混凝土掺用粉煤灰，对节约水泥、改善混凝土的某些性能有很大作用。但由于粉煤灰是一种火山灰质材料，具有一定活性，它会与水泥水化后的氢氧化钙相结合，使混凝土的碱度降低，从而减弱了混凝土的抗碳化性能。试验表明，在水灰比不变和采用等量取代法的条件下，粉煤灰取代水泥量越大，粉煤灰取代水泥量对混凝土碳化的影响系数(η3)也越大(呈明显的线性关系)，混凝土的抗碳化性能越差。

对轻集料混凝土来说:

η3=1.006+ 0.017 1F　　　　　　　　(1-6)

对普通混凝土来说:

η3=0.968+ 0.032F　　　　　　　　(1-7)

式中　F——粉煤灰取代水泥量，%。

若采用超量取代法配制混凝土，特别是当采用Ⅰ级灰，使混凝土的水灰比有所降低时，其混凝土的抗碳化性能将比上述的试验结果有所改善，即η3的数值可能有所降低，但因试验数据较少，尚得不出降低的具体数值，一般情况下，可取η3=1。

当用粉煤灰等量取代部分水泥配制混凝土时，在一般工艺条件下，其最大取代量不宜超过20%。当粉煤灰取代水泥量为30%时，η3将大幅度增长，显然，这对混凝土的抗碳化性能是十分不利的。

(4)水泥品种。水泥品种对混凝土的抗碳化性能也有明显影响。试验表明，用普通硅酸盐水泥配制的混凝土比混合材含量较高的同强度等级的矿渣水泥和火山灰水泥混凝土有较好的抗碳化性能。但用矿渣水泥配制成的混凝土则与同强度等级的火山灰水泥混凝土的抗碳化性能基本相同。而对同一品种水泥来说，水泥强度等级越高，其抗碳化性能越好。表1-6列出了水泥品种对混凝土碳化的影响系数(η4)。

表1-6　水泥品种对混凝土碳化的影响系数(η4)