混凝土碳化研究與進(jìn)展(3)

　　不含氯鹽混凝土碳化時腐蝕在碳化未達(dá)到鋼筋表面時已經(jīng)發(fā)生，其碳化殘量約為8mm。這是由于碳化時鈣礬石分解后產(chǎn)生的SO^{2 -}₄ 離子在碳化鋒面的濃度升高，導(dǎo)致OH- 離子濃度下降，鈍化膜破壞。含氯鹽混凝土碳化時氯離子的濃縮和堿度降低共同作用下加速鋼筋腐蝕。

 

 

　　一般來說，暴露于空氣中的混凝土構(gòu)筑物處于濕度較大的環(huán)境時表層Na ⁺ 、K⁺ 濃度減小。這是由于處于潮濕環(huán)境中的混凝土構(gòu)筑物表層Na ⁺ 、K⁺ 離子濃度濕潤后減少，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)Na ⁺ 、K⁺ 離子向表面擴(kuò)散和遷移，并與CO₂ 反應(yīng)生成碳酸鈉和碳酸鉀而溶出。因此一定厚度的表層范圍內(nèi)鈉、鉀離子含量減少，其化學(xué)及EPMA 分析結(jié)果分別如圖5 及圖6 所示。但是經(jīng)過10～20 年碳化后的混凝土，反而內(nèi)部Na ⁺ 、K⁺ 濃度低，表層Na ⁺ 、K⁺ 離子濃度高。圖7 為碳化后Na ⁺ 離子濃度分布。從圖中可以看出，表層碳化區(qū)白度增加，表明Na ⁺ 離子較集中。從酚酞溶液的呈色反應(yīng)證實，Na ⁺ 、K⁺ 離子的濃縮部分與碳化區(qū)完全相對應(yīng)。這是由于混凝土碳化時CO₂ 溶解于孔溶液中生成CO^{2 -}₃ （pH 較少時生成HCO ^-₃ ） ，并與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣晶體沉積到孔壁。隨著碳化反應(yīng)的進(jìn)行，孔溶液中鈣離子濃度減少，氫氧化鈣晶體溶解和補(bǔ)充Ca^{2 +} 和OH^- 濃度，并保持孔溶液中pH 值不變。當(dāng)氫氧化鈣晶體完全溶解失去對pH 值的緩沖作用時孔溶液OH^- 濃度降低。碳化前的孔溶液主要陰離子是OH^- ，隨著碳化作用的進(jìn)行陰離子逐漸轉(zhuǎn)化為CO^{2 -}₃ 離子（或HCO ^-₃ 離子） ，即碳化區(qū)和未碳化區(qū)之間產(chǎn)生CO^{2 -}₃ （或HCO^-₃ ） 和OH^- 的濃度差。因此，由于濃度擴(kuò)散作用CO^{2 -}₃ （或HCO^-₃ ） 由碳化區(qū)向未碳化區(qū)遷移，OH^- 從未碳化區(qū)向碳化區(qū)遷移。為保持離子遷移時的電性平衡，陰離子遷移時伴隨著陽離子的遷移，其中首先考慮到含量最多的Na ⁺ 、K⁺ 離子。由于OH^- 離子遷移速度遠(yuǎn)比CO^{2 -}₃ （或HCO ^-₃ ）遷移速度快，因此伴隨陰離子遷移的Na ⁺ 、K⁺ 離子從未碳化區(qū)向碳化區(qū)遷移的速度快，碳化區(qū)Na ⁺ 、K⁺ 離子含量增多，未碳化區(qū)Na ⁺ 、K⁺ 離子含量減少。

 

　　以上混凝土碳化時各種離子的遷移行為和微觀結(jié)構(gòu)的變化，對混凝土構(gòu)筑物的宏觀性能產(chǎn)生很大影響。