混凝土碳化速率多因素影响试验研究.pdf

新癯 建蟓 中 国 科 技 核 心 期 刊 混凝土碳化速率多因素J -J g lB t t ,_, 研究 吴国坚 ， 翁杰 ， 俞素春 ， 金骏 ， 许晨 ， 岳增 国 ， 金伟 良 z ( 1 杭州 市质量技术监督检测院 ， 浙江 杭州3 1 0 0 1 9 ； 2 浙江 大学结构工程研究所 ， 浙江 杭州3 1 0 0 5 8 ) 摘要： 通过快速碳化试验， 研究了抗压强度、 水灰比、 粉煤灰掺量 水泥用量、 温度和湿度对混凝土碳化深度和碳化速率的影响 规律。结合试验数据并通过现有模型对比分析， 给出了各因素较为合理的影响系数表达式和建议取值。 关键 词： 混凝土： 耐久性； 碳化； 温度： 水灰比； 粉煤灰 中图分类号： T U 5 2 8 0 1 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 3 3 0 8 Ex p e r i me n t a l s t u d y o n c a r b o n a ti o n r a t e o f c o n c r e te wi t h t h e i n flu e n c e o f mu l t i p l e f a c t o r s WU G u o j i a n ， WE N G 此 ， Y U S u c h u n ， J I N J l t ll 1 X U C h e rt 。 ， Y U E Z e n g g u o 2 , J I N We i l i t m g 2 ( 1 Ha n g z h o u C i t y Q u a l i t y a n d T e c h n i c al S u p e r v i s i o n a n d T e s t i n g I n s t i t u t e ， H ang z h o u 3 1 0 0 1 9 ， Z h e j i a n g ， C h i n a ； 2 I n s t i t u t e o f S t r u c t u r al E n g i n e e r i n g ， Z h e j i a n g U n i v e r s i t y ， H a n g z h o u 3 1 0 0 5 8 ， Z h e j i a n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h r o u g h r a p i d c a r b o n a t i o n t e s t ， t h e l a w s o f c arb o n a t i o n d e p t h a n d c arb o n a t i o n r a t e o f c o n c r e t e i n fl u e n c e d b y c o rn pr e s s i v e s t r e n g t h， wa t e r - c e me n t r a t i o ， fly a s h c o n t e n t ， a mo u n t o f c e me n t ， t e mp e r a t u r e an d r e l a t i v e h u mi d i t y we r e s t u d i e d By c o mb i n - i n g t h e e x pe rime n t a l d a t a a n d c o mp ara t i v e a n aly s i s o f e x i s t i n g mo d e l s ， mo r e reaso n a b l e e x pr e s s i o n s o f e a c h i n f l ue n c e c o e f f i c i e n t a s we l l a s t h e c o r r e s p o n d i n g s u g g e s t e d v a l u e s we r e p ropo s e d 、 Ke y wo r d s ： c o n c r e t e ； d u r a b i l i t y c a r b o n a t i o n ： t e mp e r a t u r e ； w a t e r c e m e n t r a t i o ； f l y a s h 钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀是造成结构耐久性损伤的主 要原因， 而在一般大气条件下， 混凝土碳化是钢筋锈蚀的重要 前提。因此， 进行混凝土碳化研究， 无论是对既有建筑物的耐 久性评估、 维修加固还是对建筑物的耐久性设计均有重要的 现实意义。 混凝土碳化是指环境中的二氧化碳向混凝土内部扩散并 与混凝土中的可碳化物质发生化学反应的过程。国内外大量 碳化试验与碳化调查的结果表明，混凝土的碳化速度主要取 决于二氧化碳的扩散速度和二氧化碳与混凝土中可碳化物质 的反应性。而二氧化碳气体的扩散速度则与混凝土本身的密 实性、 二氧化碳气体的浓度、 环境温度及混凝土的含湿状态有 基金项目： 杭州市科技发展计划项目( 2 0 1 3 0 5 3 3 B 1 8 ) ； 高校科研发展专项( 2 0 1 4 F Z A 4 0 1 8 ) ； 浙江省自然科学基金项目( L Q 1 4 E 0 8 0 0 1 0 ) ； 质检总局公益性科 研项 目( 2 0 1 2 1 0 2 2 9 - 2 ) 收稿 日期： 2 0 1 3 1 1 - 1 2 作者简介： 吴国坚， 男， 1 9 7 3 年生， 浙江杭州人， 高级工程师。电话： 0 5 7 1 8 1 9 9 5 2 1 1 。通讯作者 ： 许晨 ， E ma i l ： z j u _ x u e h e n z j u e d u e n 。 关， 碳化反应则与混凝土中氧化钙的含量、 水化产物的形态及 环境的温湿度等因素有关，这些影响因素可以归结为与环境 有关的外部因素和与混凝土本身有关的内部因素口 1 。 本文通过快速碳化试验， 研究了抗压强度、 水灰比、 粉煤 灰掺量、 水泥用量、 温度和湿度对混凝土碳化深度和碳化速率 的 影响规律，并给出了各因 素较为 合理的 影响系数表达式和 建议取值。 1 试验设计 1 1 试验方案 为了研究抗压强度、 水灰比、 粉煤灰掺量、 水泥用量、 温度 和湿度对混凝土碳化规律的影响， 试验分5 组进行， 分组情况 见表1 。 同时预留立方体试件测试抗压强度， 用以分析抗压强 度与碳化规律的关系。 试验所用水泥为 杭州钱潮水泥厂生产 的P 0 4 2 5 水泥； 砂子为天然河砂， 属于中砂； 石子为产自獐 山的5 1 6 l m连续级配的碎石； 粉煤灰为级灰； 水为自来 水。 各组混凝土试验配合比见表2 ， 其中试件B 、 $ 4 5 、 F 0 、 C 4 3 3 的配合比相同， 作为各组试验的基准试件， 粉煤灰采用超量取 代法， 取代系数为1 2 。 NE W B UI L DI NG M ATE R I AL S 33 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 吴国坚， 等： 混凝土碳化速率多因素影响试验研究 时间 d 图2 粉煤灰掺量不同时混凝土碳化深度随时间的变化曲线 增加， 水泥用量为5 2 0 k g m 左右时最小； 在湿度为5 0 一 9 0 的 变化范围内， 混凝土碳化深度随 着湿度的 增大而减小； 温度 越高， 混凝土相同 碳化时间的 碳化 深度越大。 3 分析与讨论 3 1 数据分析 很多学者基于F i c k 第一扩散定律建立了混凝土碳化的 数学模型， 其中得到公认的一般形式为阁 ： ) = 、 ( 1 ) 式中： ( 1 ) 碳化深度， ra m ； 碳化速率系数； t 碳化时间， d 。 式( 1 ) 表明混凝土的碳化深度和碳化时间的平方根成正 比， 这一公式已被大量的室内试验和工程现场调查所证实， 并 为1 9 9 0 C E B F I P 模式规范所采用。 本文采用式( 1 ) ， 利用 O ri g i n 软件， 对测得的各组混凝土 碳化深度与时间的关系曲线进行拟合分析，求得各组混凝土 的碳化速率系数， 结果见表4 。 图 3 水泥用量不同时混凝土碳化深度随时间的变化曲线 表 4 试验数据及拟合结果 图4 相对湿度不同时混凝土碳化深度随时间的变化曲线 U b l U l b ZU Zb 3 U 时间 d 图 5 温度不同时混凝土碳化深度随时间的变化曲线 由图l 图5 可见： 各组试验的混凝土碳化深度都随着碳 化时间的延长而增加， 一开始碳化较快， 之后碳化速度逐渐减 慢； 混凝土相同 碳化时间的 碳化 深度随 水灰比 的增大而增大； 掺入粉煤灰后， 混凝土的碳化深 度显著增加， 并 且随 粉煤灰掺 量的 增加 而增大； 混凝土碳 化深度随水 泥用 量的 增加 先减小后 N E W BUI L DI NG MAT E RI AL S 3 5 5 O 目 嚣 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 吴国坚， 等： 混凝土碳化速率多因素影响试验研究 3 2 抗压强度对碳化速率的影响 混凝土抗压强度是混凝土最基本的性能指标，也是衡量 混凝土品质的综合参数。 混凝土抗压强度和2 8 d 碳化深度的 关系见图6 ，抗压强度与碳化深度的关系总趋势为抗压强度 高， 其碳化深度小， 但个别点出现反常现象。作者认为主要原 因是： 水灰比、 粉煤灰掺量的变化能直接反映在抗压强度上， 而水泥用量对抗压强 度的 影响 不很明 显， 但 对碳化深 度的影 响很大，试验结果中偏离较大的点正是水泥用量较少的试件 产生的I3 1 。 为较为准确地评价抗压强度对碳化规律的影响，将水泥 用量变化的 试件去掉， 混凝土抗压强度和2 8 d 碳化深 度的关 系见图7 。 图6 混凝土抗压强度对 2 8 d碳化深度的影响 图7 去除水泥用量变化的试件后混凝土抗压强度对 2 8 d碳化深度的影响 国内 外很多学者 研究了 混凝土抗压强度与碳化速 度的关 系， 目前主要有2 种观点： 一种以S m o l c z y k E4 t ,前苏联学者囹 为 代表，认为碳化速率系数与抗压强度的平方根的倒数成正比； 另一种以日本学者和泉翻 、 中国建筑科学研究院6 1 、 牛荻涛等【 7l 为 代表， 认为碳化速率系数与混凝土抗压强度的倒数成正比。 本文分别采用上述2 种关系对试验数据进行拟合分析， 结果见表5 和图8 。 表 5 碳化速率系数与抗压强度关系的拟合结果 3 6 新型建筑材料 2 0 1 4 6 图 8 抗压强度与碳化速率系数拟合曲线 表 5 和图8 的结果表明， 公式( 2 ) 相关系数较好。本文以 基准试件抗压强度对应的碳化速率系数为标准，采用影响系 数 来表征抗压强度 对碳 化速率系 数的 影响： k z = a o t n = 6 5 7 5 ， 、 一 7 9 8 ( 2 ) 根据 表达式可以给出不同抗压强度对 的影响系数 建议取值， 见表6 。 表 6 不同抗压强度 的建议取值 抗压强度 MP a 6 0 0 5 2 6 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 3 _ 3 水灰 比对碳化系数影响 水灰比基本上决定了混凝土的孔结构， 水灰比越大， 混凝 土内部的孔隙率就越大。由于气体的扩散在混凝土内部的孔 隙中进行， 因此， 水灰比在一定程度上决定了C O 在混凝土 中的扩散速度， 水灰比越大， 混凝土碳化速度就越快。水灰比 与2 8 d 碳化深度的关系如图9 所示。 图 9 水灰 比对混凝土 2 8 d碳化深度的影响 国g J b 进行了大量的快速碳化试验和长期暴露试验来研 究水灰比与混凝土碳化速度之间的关系。 S k i j o l s v o t d ts j 、 H o 等19 1 研究认为碳化深度与水灰比呈线性关系； 方景等 通过快速 试验认为水灰比小于0 6 5 时， 水灰比小， 碳化速度也小， 两者 近乎线性关系； 蒋利学等p 题过快速碳化试验得出碳化深度与 水灰比并非成线性正比关系， 而是近似成指数函数关系； 山东 省建科院【1 l 】在济南、 青岛、 佛山等地进行了室外长期暴露试验 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 吴国坚， 等： 混凝土碳化速率多因素影响试验研究 及快速试验， 得到碳化速度与水灰比的关系， 并根据济南地区 暴露试验结果给出了碳化速度系数与水灰比的线性表达式： k = 1 2 1 C 一 3 2 ( 3 ) 本文试验水灰比小于O 6 5 ， 根据以往研究成果， 可采用线 性表达式对水灰比和碳化速率系数关系进行拟合，得到表达 式： a = 1 2 7 9 3 7 C - 4 4 2 9 0 ( 4 ) 拟合曲 线见图l O ， 相关系 数R z = 0 9 9 8 5 ，回归系数与式 ( 3 ) 十分接近。 图 1 0 水灰比与碳化速率系数的拟合曲线 本文以标准试件$ 4 5 对应的碳化速率系数为标准，采用 影响系数 眦来表征水灰比对碳化速率系数的影响。 |i 砒 ： 9 8 5 C 一 3 4 1 ( 5 ) 根据JI 眦表达式可以给出不同水灰比对碳化速率系数的 影响系数建议取值， 见表7 。 表 7 不同水灰比J 的建议取值 水灰 比 0 。 3 5 O 4 0 0 4 5 O 。 5 0 O 5 5 0 6 0 O 6 5 00 4 0 5 2 1 1 4 8 1 9 6 2 4 5 29 3 3 4 粉煤灰掺量对碳化速率的影响 粉煤灰掺量与2 8 d 碳化深度的关系见图1 l 。 图 1 l 粉煤灰掺量对混凝土2 8 d碳化深度的影响 由图I I 可知， 在普通混凝土中掺入粉煤灰后碳化深度明 显增加， 并 且随 着掺量的 增加一 开始增长较缓， 粉煤灰掺量为 2 0 3 5 时增长最慢， 但之后增长加快。 这是因为粉煤灰掺入 混凝土中， 一方面会造成 混凝土碱含量和吸收C O ： 的能力大 幅 度下降； 另一方面， 粉煤灰的火山 灰反 应会在一 定程度上改 善混 凝土的 孔结构， 提高 混凝土的 密实度。 事 实上大掺量粉煤 灰混凝土的实际碳化过程就是在这2 种主要因素的综合影响 下形成的旧。所以， 当粉煤灰掺量为2 0 3 5 时碳化深度随 掺量的 增长趋势日 渐缓慢。 不过当 掺量较大时， 级粉煤灰活 性较低， 二次水化不完全】引 ， 密实度显著降低， 造成碳化深度 快速增大。试验结果与文献 1 4 】 研究结论一致。 关 于粉煤灰掺量与碳化速度的关系，不 少学者提出了 各 自的研究结论。N a g a t a k i 研究了砂浆和混凝土中掺加粉煤灰 和高炉矿渣粉的碳化现象，结果表明，粉煤灰掺量为1 0 、 2 0 、 3 0 (bJ 混凝土与不掺加粉煤灰的 混凝土相比 其碳化 速 度的比值分别为1 o 6 、 1 1 3 、 1 1 9 旧。水电科学院的沙慧文【 对 掺粉煤灰混凝土碳化进行了试验与工程调查，给出了粉煤灰 掺量对碳化的影响结果。龚洛书等 通过试验得出粉煤灰取 代水泥量对混凝土碳化的影响系数呈明显的线性关系。 本试验得到的碳化速率系数与粉煤灰掺量近似呈指数函 数关系， 拟合结果如图l 2 所示， 相关系数R 。 = 0 9 4 9 5 ， 可得到 如下表达式： a = 1 3 9 0 5 e x p ( 2 1 5 6 4 m F m ( 6 ) 式中： m 广混凝土中粉煤灰的质量 k g m 3 聊广混凝土中总胶凝材料的质量， k g m 。 图 1 2 粉煤灰掺量与碳化速率系数拟合曲线 基于不掺加粉煤灰的标准试件F O ， 本文采用影响系数k 来表征粉煤灰掺量对碳化速率系数的影响。 k r = o d a = 1 0 7 e x p( 2 1 6 mF m F ( 7 ) 粉煤灰掺量对碳化速率系数的影响系数建议取值见表 8 。 表 8 不同粉煤灰掺量k 的建议取值 0 o 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 1 1 3 3 1 48 1 6 5 1 8 4 2 O 4 2 2 8 2 5 4 2 8 2 3 1 5 3 5 水泥用量对碳化速率的影响 水泥是混凝土中最活跃的组分材料之一，其用量直接影 响混凝土吸收 C O 的量，对混凝土碳化速度有一定影响。 M e y e r 等【嗵 过试验给出了 不同 水泥用量的 碳化深度比 值； 龚 NE W BUI L DI NG MAT ER I AL S 3 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 吴国坚， 等： 混凝土碳化速率多因素影响试验研究 洛书等 f，蛤出了水 泥用量对碳化速度的影响系数； 蒋利学等31 也进行了快速碳化试验， 得出碳化深度与水泥用量的平方根 的倒数成正比。他们取得了较一致的研究结论： 水泥用量越 大， 碳化速度越慢。 主要原因是水泥用量的增加， 增加了混凝 土中可碳化物质的含量， 致使碳化速度减小。 不过张海燕等旧 通过试验得出单凭增加水泥用量， 混凝土碳化降低幅度并不 大。 以往试验研究只限于水泥用量5 0 0 k # m 3 的混凝土， 本 文试验水泥用量扩大至3 0 0 - 7 0 0 k # m 3 ， 不同水泥用量混凝土 试样的2 8 d 碳化深度和碳化速率系数见图l 3 和图 1 4 。 图 l 3 水泥用量对混凝土 2 8 d 碳化深度的影响 籁 芥 斓 强 图 1 4 混凝土碳化速率系数随水泥用量的变化曲线 图l 3 和图 1 4表明， 水泥用量为3 4 7 4 3 3 k 时， 随着 水泥用量的增加， 碳化深度和碳化速率系数小幅降低； 当水泥 用量为4 3 3 5 2 0 k # m ， 时， 碳化深度和碳化速率系数随水泥用 量的增加而大幅减小； 但当水泥用量大于5 2 0 k 咖 ， 后， 碳化 深度和碳化速率系数出现反弹， 又逐渐增加。 文献【 1 4 1 的试验结 果也出 现了 这一 现象， 这可能是因为 在水灰比 不变的 条件下， 水泥用量增加较多， 用水量也相应增加， 导致混凝土孔隙率增 加， 反而有利于二氧化碳扩散， 从表3中强度随水泥用量的变 化规律上也可印 证这一点。 所以 超过一 定限 值后， 单纯 增加 水 泥用量来提高混 凝土的 抗碳化能力的做法并不可取。 鉴于实际工 程中一 般采用的 水泥用量较少， 本文对水泥 用量C和碳化速率系数a关系曲线的下降段( 见图l 4 ) 进行 拟合， 可得： a = 2 3 0 。 3 9 3 9 C l+ 0 7 6 0 o 3 8 新型建筑材料 2 0 1 4 6 ( 8 ) 相关系数R 2 = 0 9 0 5 7 ， 这与龚洛书等1 给出的影响系数表 达式形式较一致。 基于标准试件C 4 3 3的碳化速率系数， 本文 采用影响系数k 来表征水泥用量对碳化速率系数的影响。 |i 嘲= 1 7 7 3 5 C + 0 5 9 ( 9 ) 因此， 可给出水泥用量对碳化速率系数的影响系数建议 取值， 如表9 所示。 表 9 不同水泥用量k 的建议取值 水泥用量 ( k r a 3 ) 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 3 3 4 5 0 5 0 0 k G 1 1 8 1 0 9 1 0 3 1 0 9 8 O 9 4 3 6 相对湿度对碳化速率的影响 环境湿度对混凝土 碳化 速度有很大影响， 相对湿度的变 化决定着混凝土孔隙水饱和度的大小。 当湿度较小时， 混凝土 处于较为干燥或含水率较低的状态， 虽然C O 气体的扩散速 度较快， 但碳化反应所需水分不足， 故碳化速度较慢； 当 湿度 较高时， 混凝土的含水率较高， 阻碍了C O 气体在混凝土中 的扩散， 故碳化速度也较慢。 文献 1 8 】 在分析了1 9 8 1 年 1 9 9 6 年间国内外的相关文献 后认为， 碳 化速度与相对湿 度的 关系 呈抛物线状， 在相对湿度 4 0 a 6 0 时， 碳化速 度较快， 5 0 时 达到 最大值。 山 东建 科院 1 通过试验研究， 给出 相对湿度为9 0 、 7 0 和 5 0 的室内条件 下， 混凝土碳化速率系数的比 值约为O 6 ： 1 0 ： 1 4 。本试验采用 湿度为5 0 、 7 0 和9 0 ，碳化速率系数的比值为 1 3 8 6 3 ： 1 ： 0 5 9 8 9 ( 见图1 5 ) ， 与山东建科院研究结论较一致， 可视为抛物 线的右半部分。 图 l 5 混凝土碳化速率系数随相对湿度的变化曲线 按照抛物线以 湿度5 0 对称原则拟合得到湿度与碳化 速率系数的关系式为： = 一5 5 1 4 1 R W+ 5 5 1 4 1 R H+ 0 2 5 3 7 ( 1 o ) 相关系数 2= 0 9 2 4 8 。 基于 湿度为7 O 的标准试件碳化 速率系数，本文采用影响系数 瑚来表征相对湿度对碳化速 率系数的影响。 |i m 他 - ： 4 2 日 2 4 R H + O 2 0 ( 1 1 ) 因 此， 可给出 相对湿度对碳化速率系数的影响系数建议 取值， 如表 1 0 所示。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 吴国坚， 等： 混凝土碳化速率多因素影响试验研 究 表 l O 不同相对湿度 咖的建议取值 3 7 温度对碳化速率的影响 C 0 ： 气体的 扩散速度和碳化反应受温度影响 较大， 温度 升高， 碳化速度加快。温度对混凝土2 8 d 碳化深度的影响见 图1 6 ， 图1 6 表明， 温度从1 0 上升到4 O ， 碳化深度逐渐增 大， 碳化速度逐渐加快。 图 1 6 温度对混凝土 2 8 d碳化深度的影响 从目 前国内外的资料来看，温度对混凝土碳化速度的影 响研究较少。根据前苏联C H 阿列克西耶夫的研究结果， 当 空气相对 湿度为7 5 ， 温度从2 2 提高到4 0 时， 碳化大大 加速， 若温度再提高， 则整个碳化过程将极为剧烈1】。日 本学 者鱼本健人口 】i 盛 过试验研究给出了温度的影响系数为： ( 8 7 牡2 萼 ) = e ( 1 2 ) 清华大学在建立混凝土碳化数据库时，给出了环境温度 对碳化的影响公式 1 柳 为： L 4 芒 V 3 ) 式中： 、 野 种环境温度， K 。 本文以2 0 为标准温度，分别采用上述2 种形式的Jj 表达 式来计算温度对碳化速率系数的 影响，并 与试验结果进 行比较， 如表 1 1 和图1 7 所示。 表 1 1 不同|j 表达式结果比较 注 ： = 2 9 3 K， 拟合 q = 5 1 7 2 。 图 1 7 温度和碳化速率系数 的关系曲线 对比发现， 试验结果和文献 2 具有相似的温度影响规 律， 试验结果的温度影响程度相对较高， 而文献【 1 8 给出的温 度影响程度过低， 与试验结果不符， 无法很好地反映温 度对碳 化的影响。 可见， 混凝土碳化速度与温度的倒数成正比。 通过 对试验结果拟合， 得到温度影响系数表达式： k r= exp 5 172 (七 一 (14 ) 相关系数 2 = 0 9 9 9 7 。 从而可给出标准试件碳化速率系数 的温度影响系数建议取值， 见表 1 2 。 表 1 2 不同温度 J 的建议取值 温度， 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 O 4 5 k ，0 3 9 0 05 4 0 0 7 40 1 1 3 4 4 1 7 94 2 3 6 4 3 0 9 0 401 0 4 结论 通过快速碳化试验， 研究了抗压强度、 温度、 水灰比和粉 煤灰掺量对混凝土碳化深度和碳化速度的影响规律，并给出 了各因素对碳化速率系数的影响系数表达式和建议取值。 ( 1 ) 以标 准试件在标准环境下的碳化 速率系 数为 基准， 各 因素的影响系数表达式如下： 抗压强度影响系数 = 6 5 7 5 ， 一 7 9 8 水灰比影响系数 ： 9 8 5 C 一 3 4 1 粉煤灰影响系数k e = 1 0 7 e x p ( 2 1 6 m F ， m 水泥用量影响系数k c = 1 7 7 3 5 C + 0 5 9 相对湿度影响系数j R I=f= 一 4 2 4 R 日 4 2 4 R H + 0 2 0 1 t 温 度 影响 系 数k r = e x p 5 1 7 2 ( 一 ) 】 耐 ( 2 ) 混凝土抗压强度与碳化深度的关系为： 抗压强度高， 其碳 化深度小， 试验结果表明 碳化速率系数与抗压强度的 倒 数成正比。 ( 3 ) 水灰比 越大， 混凝土碳化速度越快。碳化 速率系数 与 NE W B UI L D I NG MAT E R I AL S 3 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 吴国坚， 等： 混凝土碳化速率多因素影响试验研究 水灰比成线性关系。 ( 4 ) 在普通混凝土中掺入粉煤灰将显著降低混凝土的抗碳 化能力。 碳化速度随粉煤灰掺量的增加而加快， 掺量较大时快 速增长。碳化速率系数与粉煤灰掺量之间成指数函数关系。 ( 5 ) 随 着水泥用量的 增加， 混凝土的 碳化速度逐渐降 低， 但当水泥用量大于5 2 0 k g m 后， 碳化速度又逐渐增加。所以 单纯通过增加水泥用量来提高混凝土抗碳化性能的做法并不 可取。 ( 6 ) 混凝土的碳化速度与相对湿度关系曲线呈抛物线状， 在5 0 9 o 的湿度范围内碳化逐渐降低。 ( 7 ) 温度越高， 混凝土碳化速度越快。碳化速率系数与温 度的倒数成负 指数关系。 参考文献： 【 1 】 龚洛书， 柳春圃 混凝土的耐久性及其防护修补 M 】 北京： 中国建 筑工业出版社， 1 9 9 o 【 2 】 牛荻涛 混凝土结构耐久性与寿命预测【 M 】 北京： 科学出版社， 20 0 3 【 3 】 蒋利学， 张誉， 刘亚芹， 等 混凝土碳化深度的计算与试验研究【 J 1 混凝土 ， l 9 9 6 ( 4 ) ： 1 2 1 6 4 1 S m o l c z y k H GP r o c e e d i n g s o f 5 i n t e r n a t i o n a l s y m p o s i u m O i l c h e m i s t r y o f c e m e n t e 1 T o k y o ， 1 9 6 8 ： 3 4 3 - 3 6 8 【 5 阿列克谢耶夫 钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀与保护【 M 】 黄可信， 吴兴祖， 译 北京： 中国建筑工业出版社， 1 9 8 3 6 】 邸小坛， 周燕 混凝土碳化规律研究【 R 】 北京： 中国建筑科学研究 院 ， 1 9 9 5 【 7 牛荻涛， 董振平， 浦聿修 预测混凝土碳化深度的随机模型【 J 1 工 业建筑 ， 1 9 9 9 ， 2 9( 9 ) ： 4 1 4 5 【 8 】 刘蓝萍， 王玉庆， 张东宁 混凝土碳化深度随时间和水灰比变化 规律的试验研究叨 科技创新导报 ， 2 0 0 9 ( 1 1 ) ： 5 4 5 6 【 9 】 Ho D WS ， L e w i s R K C a r b o n a ti o n o f c o n c r e t e a n d i t s P r e d i c t i o n J C e m e n t C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 8 7 ， 1 7 ： 4 8 9 - 5 0 4 【 l o 方 景， 梅国兴， 陆采荣 影 响混凝 土碳化主要因素及钢锈 因素试 验研究 混凝土， 1 9 9 3 ( 2 ) ： 3 5 - 4 3 【 l 1 】 朱安民 混凝土碳化与钢筋混凝土耐久性册 混凝土， 1 9 9 2 ( 6 ) ： 1 8 - 2 2 【 1 2 】 刘斌 大掺量粉煤灰混凝土的抗碳化性能叨 混凝土， 2 0 0 3 ( 3 ) ： 4 4 4 7 1 3 】 马保国， 张平均， 谭洪波 矿物掺合料对混凝土氯离子渗透扩散 性研究叨 石家庄铁道学院学报， 2 0 0 4 ， 1 7 ( 1 ) ： 7 - 9 1 4 】 陈立亭 混凝土碳化模型及其参数 研究【 D 】 西安： 西安建 筑科技 大学 ， 2 0 0 7 【 1 5 】 许丽萍， 黄士元 预测混凝土中碳化深度的数学模型 J 上海建 材学 院学报 ， 1 9 9 1 ， 4 ( 4 ) ： 3 4 7 3 5 6 【 1 6 1 沙 慧文 粉煤灰混凝土碳化和钢筋锈 蚀原因及防止措施【 J 】 工业 建筑 ， 1 9 8 9 ， 1 ( 6 ) ： 7 - 1 0 【 1 7 】 张海燕， 李光宇， 袁武琴混凝土碳化试验研究【 J 】 中国农村水利 水电， 2 0 0 6( 8 ) ： 7 8 8 1 【 l 8 1 蒋清野， 王洪深， 路新瀛 混凝土碳化数据库与混凝土碳化分析 【 R 攀登计划一 钢筋锈蚀与混凝土冻融破坏的预测模型 1 9 9 7 年 度研 究报告 ， 1 9 9 7 ： 1 2 A ( 上接第 3 2页) 4 】 Ya h P， Z h e n g F ， J i a n g P ， e t o 1 R e l a ti o n s h i p b e t w e e n d e l a y e d e t t r i n g i t e f o r ma t i o n a n d d e l a y e d e x p a n s i v e i n ma s s i v e s h r i n k a g e - c o m p e n s a t i n g c o n c r e t e J C e me n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e ， 2 0 0 4 ， 2 6 ： 6 8 7 - 6 9 3 【 5 】 薛君开 水化硫 铝酸 钙的稳 定性叨 膨胀 剂与 膨胀混 凝土 ， 2 0 0 7 ( 1 )： 4 7 6 6 B e n s t e d J ， B a r n e s P S t r u e t u re and p e rf o r m a n c e of c e me n t s M L o n d o n： S p o n Pr e s s ， 2 0 0 2 7 】 莫立武， 邓敏 氧化镁膨胀剂的研究现状忉 膨胀剂与膨胀混凝 4 0 新型建筑材料 2 0 1 4 6 土 ， 2 01 0( 1 )： 2 - 9 【 8 】 薛君歼， 陈雯浩， 童雪莉， 等 论水泥石的硫铝酸盐膨胀兼论 液相 中 C a O低 于饱和浓 度时硫铝酸钙 膨胀 的特 点【 J 】 硅 酸盐 学 报 ， 1 9 7 9 ， 7 ( 1 ) ： 5 8 7 4 9 】 赵顺增， 刘立， 吴勇， 等 H C S A高性能混凝土膨胀剂性能研究册 膨胀剂与膨胀混凝土 ， 2 0 o 5 ( 3 ) ： 3 - 8 【 1 o 1 马保 国， 苏雷 ， 蹇守卫 钙矾石 一 石 灰复合 型膨胀剂膨 胀特 性的 研究叨新型建筑材料 ， 2 0 0 9( 1 1 ) ： 3 9 4 2 1 1 】 游宝 坤 ， 赵顺增 我 国混凝 土膨胀剂发展 的回顾和展 望叨 膨胀 剂与膨胀混凝土 ， 2 0 1 2 ( 2 ) ： 1 - 5 A 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m