混凝土作为建筑业应用最多、最广泛的建筑材料，具有广泛的实用性和良好的经济性，而混凝土的碳化问题直接影响到混凝土的使用寿命，碳化使混凝土呈中性化，进而易引起钢筋锈蚀，最终影响钢筋混凝土结构的耐久性。

随着建筑材料和混凝土技术的发展，矿物掺合料的应用越来越广泛，在混凝土中的掺量也越来越大。矿物掺合料的应用，在环境保护和资源综合利用等方面发挥重要的作用，与此同时，因为其与水泥不同的水化机理，矿物掺合料对结构工程施工质量、工程实体养护质量的管理和控制技术提出了更高的要求，由此带来的混凝土碳化问题也凸显出来。如一些工程在结构验收时，由于混凝土碳化深度过大而导致回弹强度值达不到设计要求，致使工程无法验收。所以，分析混凝土碳化的主要影响因素，从混凝土的配合比技术及施工的管理上采取科学有效的措施，控制混凝土的生产及施工质量是非常重要的。

1 混凝土碳化原理及其影响因素分析

1.1 混凝土碳化原理

混凝土是多孔结构，从表面到内部分布着大大小小的毛细孔、气泡等，导致环境中的CO 2、SO 2等酸性气体侵入水泥石结构内部，与水泥石中的水化产物相互作用，发生一系列复杂的物理化学反应。

主要的碳化反应方程式为：

CO2+H2O=H2CO3

Ca(OH)2+H2CO3=CaCO3+2H2O

CaSiO3+H2CO3=CaCO3+SiO2+H2O

碳化反应导致混凝土碱性降低，呈中性化，对钢筋的保护作用削弱，影响结构的耐久性。

混凝土掺入大量矿物掺合料，会使混凝土中出现“贫钙”的问题，即大量活性掺合料的二次水化消耗胶材中的游离氢氧化钙，导致混凝土的碱性降低，加剧了混凝土的碳化，进而影响结构的耐久性。

1.2 混凝土碳化影响因素

影响混凝土碳化的因素很多，主要分为外因（混凝土服役环境，外部条件）和内因（内在结构）两大类。本文主要是研究在混凝土生产和施工过程中对混凝土碳化影响较大，并且通过采取适当的技术方案和措施能够有效控制的影响因素。通过对混凝土碳化及其影响因素的理论分析，结合工程实践数据的积累，在研究应用中选择了混凝土矿物掺合料的掺量、混凝土的浇筑振捣方式、混凝土的早期养护等主要影响因素，设计了正交试验的方案。

2 混凝土碳化试验方案

以普通C30 混凝土为例，保持水胶比不变，设计矿物掺合料掺入量不同的5个混凝土配合比，通过调整外加剂掺量控制出机混凝土塌落度为200mm±10mm，将成型的试件置于不同养护环境下，重点观察混凝土碳化深度的变化，同时关注3d、7d、28d的抗压强度的变化情况。

2.1 试验选用的原材料

水泥：选用河北京兰水泥有限公司P ·O42.5普通硅酸盐水泥；试验数据为比表面积368m2/kg ，碱含量0.60%，氯离子含量0.06%，3d抗折强度6.0MPa、28d抗折强度9.0MPa，3d抗压强度30MPa、28d抗压强度52MPa。

粉煤灰：采用大唐同舟科技有限公司张家口分公司F 类Ⅱ级；试验数据为细度18%，需水量比101%，烧失量5.9%，碱含量0.21%。

矿粉：采用三河天龙新型建材有限公司S95 级；试验数据为比表面积417m2/kg ，流动度比103%，7d活性指数82%，28d活性指数109%，氯离子含量0.042%，玻璃体含量98%。

天然砂：采用河北涞水顺合建材有限公司Ⅱ区中砂；试验数据为细度模数 2.6%，含泥量2.8%，泥块含量0.2%，坚固性指标5.4%，氯离子含量0.006%，碱集料反应-14d膨胀率0.08%。

碎石：采用河北涞水顺合建材有限公司5 ～25mm 碎石；试验数据为颗粒级配（5～25mm ）连续粒级合格，含泥量0.5%，泥块含量0.2%，针、片状含量5%，压碎指标7.6%，氯离子含量0.002%，碱集料反应-14d膨胀率0.05%。

外加剂：采用河北合众建材有限公司HZ-2 聚羧酸高性能减水剂；试验数据为减水率27%，含固量13.1%，7d抗压强度比207%、28d抗压强度比186%，密度1.038g/cm3，pH 值4.62。

方案A ：依据标准采用振动台振实成型抗压试件5组（100mm×100mm×100mm），同时成型150mm×150mm×150mm试件6组，用于观察混凝土的碳化深度。

方案B ：不振捣成型抗压试件5组（100mm×100mm×100mm），同时成型150mm×150mm×150mm试件6组，用于观察混凝土的碳化深度。

2.3 混凝土试件养护方法

采用表1 的配合比拌制混凝土，对每一个配合比的混凝土，采用如下3种养护方案进行试验。

方案一(A1/B1) ：放置标养室养护28d，转入温度（20±2）℃、湿度30%～50%的室内环境下裸放2d（A30）；之后转入室外环境中裸放30d（B60）；之后继续在室外环境裸放30d（C90）。

方案二(A2/B2) ：放置标养室养护14d，转入温度（20±2）℃、湿度30%～50%的室内环境下裸放16d（A30）；之后转入室外环境中裸放30d（B60）；之后继续在室外环境裸放30d（C90）。

方案三(A3/B3) ：脱模后不养护，直接转入温度（20±2）℃、湿度30%～50%的室内环境下裸放30d（A30）；之后转入室外环境中裸放30d（B60）；之后继续在室外环境裸放30d（C90）。