混凝土碳化机理及时间效应模型研究

摘 要：混凝土碳化的时间效应是土木工程中一个重要的研究课题。首先，从内部因素、环境因素、施工因素等三方面分析了混凝土碳化的主要影响因素。接着，分析了混凝土碳化时间效应的传统数学模型，并对其进行了归纳总结，建立了广义碳化模型。最后，通过实验室试验数据模拟和误差分析，指出了广义碳化模型的适用范围。

关键词： 混凝土；碳化深度；时间效应；经验模型

1 前言

混凝土碳化（concrete carbonation）是指水泥石中的水化产物与环境中的二氧化碳发生作用， 生成碳酸钙或其他物质的物理化学过程[1-2]。其碳化深度随着时间的发展逐渐增大，通常称之为碳化时间效应。随着碳化深度的增加，混凝土构件的有效截面将逐渐减小，混凝土中的钢筋将会逐渐锈蚀，进而削弱结构的安全性和耐久性，缩短混凝土工程的使用寿命[3-4]。因此， 建立混凝土碳化模型， 预测碳化深度的发展过程， 对于结构或构件耐久性的分析和结构剩余寿命的预测有重要意义。

2 混凝土碳化影响因素

2.1 内部因素

混凝土中增加水泥用量，一方面可以改变混凝土的和易性，提高混凝土的密实性；另一方面还可以增加混凝土的碱性储备。因此，水泥用量越大，混凝土强度越高，其碳化速度越慢。另外，水泥品种对碳化速度也有重要影响，试验表明[2]，在相同条件下高炉矿渣水泥碳化速度最快，早强水泥对应的速度最慢。

2.2 环境因素

温度、湿度、光照都是影响碳化的外界因素。混凝土碳化与光照和温度有直接关系。……