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1 混凝土碳化机理
混凝土的碳化是指在自然环境中，空气中的CO2气体不断扩散到混凝土内部的毛细孔中与其中孔隙液所溶解的Ca(OH)2进行中和反应，生成碳酸盐或其他物质的化学现象。水泥水化后的产物为氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等，其稳定存在的pH值（见表1）。
混凝土的孔隙水为氢氧化钙饱和液，其pH值约为12～13，呈强碱性。在有水条件下这些物质会与CO2气体发生碳化反应，反应过程为：
Ca(OH)2 + H2CO3 → CaCO3 + 2H2O
2 影响混凝土碳化性能的因素
水胶比的影响。李贞等认为不管是否掺入矿物掺合料，对碳化深度影响最大的是混凝土的水胶比。余波等研究得出随着水胶比的增加，混凝土的碳化深度逐渐增加。李春辉等认为碳化深度随着水胶比的增大而增大，且在28d以前增加速度快，28d以后速度增加相对缓慢。
X = -1.03 + 0.11e8.52W/B
X = -19.2437 + 45.85W/B + 24.3714
二是单掺矿渣对碳化的影响。胡建军等通过自然碳化和快速碳化实验测试矿渣粉掺量与混凝土碳化深度的关系发现当矿渣掺量为30%时，抗碳化性能相对最好，随着矿渣掺量的增大，碳化深度逐渐增大；且当掺量小于60%时，碳化深度均小于纯水泥试样。由此可见，矿渣粉掺量最大值可以达到60%。闵婕等经试验分析发现：当矿渣掺量在30%以内时，矿渣混凝土与基准混凝土抗碳化性能基本一致，当矿渣掺量高于30%，低于50%时，其抗碳化性能明显下降。
双掺粉煤灰和矿渣时, 混凝土碳化深度随着总掺量的增加而增加。当总掺量不变时, 随着粉煤灰的比例增大矿渣掺量减小，混凝土碳化深度增大。且二者存在一个最适宜的掺配比例，使混凝土抗碳化性能最优。但到目前为止，粉煤灰和矿渣的掺配比例尚未有明确界定。
环境因素包括自然环境和使用环境两个方面，自然环境包括环境相对湿度，温度、应力以及二氧化碳浓度等；使用环境主要指混凝土构件的受力状态及应力水平，它们主要通过影响二氧化碳扩散速度及碳化反应速率来影响混凝土碳化速度。
施工因素主要是指混凝土的搅拌、振捣和养护条件等，它们主要通过影响混凝土的密实性来影响混凝土的碳化速度。实际调查结果表明其他条件一样的情况下，施工质量越好，混凝土强度越高，密实性越好，抗碳化能力也越强；施工质量差，由于混凝土内部裂缝、蜂窝和孔洞等因素增加了二氧化碳在混凝土中的扩散路径，使得碳化速度加快。同样，养护方法与龄期的不同也会造成密实性和可碳化物质的不同，从而会对碳化速度产生不同的影响。
对碳化深度过大，钢筋锈蚀明显，危及结构安全的构件应拆除重建。对碳化深度较小并小于钢筋保护层厚度，碳化层比较坚硬的，可用优质涂料封闭；对碳化深度大于钢筋保护层厚度或碳化深度虽较小但碳化层疏松剥落的，应凿除碳化层，粉刷高强砂浆或浇筑高强混凝土。对钢筋锈蚀严重的，应在修补前除锈，并根据锈蚀情况和结构需要加补钢筋，要达到阻止或尽可能减慢外界有害气体进入混凝土内，使内部和钢筋一直处在高碱性环境中。实际工程中经常应用环氧厚浆涂料、硅粉砂浆、混凝土缝面处理等几种碳化处理方法。
综上所述，混凝土碳化是混凝土耐久性研究极其重要的一个内容，本文对矿物掺合料混凝土的碳化机理、影响因素及其改善措施进行了综述。引起混凝土碳化的因素较多，本文主要讨论了水胶比和粉煤灰、矿渣掺量等方面的影响，同时对混凝土碳化的处理及改善措施进行了简单介绍。（来源：《混凝土世界》2019.06）