混凝土碳化是指大氣中的二氧化碳(CO?)通過混凝土孔隙滲透到內部,與水泥水化產物氫氧化鈣(Ca(OH)?)發生化學反應,生成碳酸鈣(CaCO?)和水,導致混凝土堿性降低(pH值下降)的過程?。這一過程也被稱為混凝土的“中性化”?。碳化反應機理混凝土碳化的核心化學反應為:
Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2OCa(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O
該反應會消耗混凝土中的堿性物質,使孔隙液pH值從12-13降至8-10?。碳化速度受CO?濃度、混凝土孔隙結構及水泥品種等因素影響。對鋼筋混凝土的危害碳化本身可能提高素混凝土的密實性?,但對鋼筋混凝土結構的主要危害是破壞鋼筋保護機制:?鋼筋銹蝕?:當碳化深度超過保護層時,鋼筋表面鈍化膜(Fe?O?·nH?O)因堿性環境消失而失效,鋼筋在水氧作用下開始銹蝕?。銹蝕產物體積膨脹會導致混凝土開裂、剝落,終使構件失效?。?強度降低?:碳化會減弱混凝土的抗壓和抗拉強度,并加速微觀結構老化?碳化與氯離子侵蝕的協同作用氯離子(Cl?)能穿透混凝土破壞鈍化膜,與碳化共同作用時,會顯著加速鋼筋銹蝕?。例如,沿海地區混凝土結構需同時防范碳化和氯離子侵蝕。碳化檢測與標準ASTM C1910/C1910M-23等標準規定了碳化養護的試驗方法,包括CO?氣體壓力、溫度控制及抗壓強度測試等流程?,用于評估混凝土碳化后的性能變化。