二氧化碳化学物理性质

混凝土的碳化是指混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生反应，生成碳酸钙和水。这一化学变化会导致混凝土的碱度降低，从而减弱对内部钢筋的保护作用。由于水泥在水化过程中会产生大量的氢氧化钙，使得混凝土内部充满了这种物质的饱和溶液，其pH值可高达12.6至13。这种高碱性的环境能够在钢筋表面形成一层钝化膜，保护钢筋不受腐蚀。一旦pH值降至10以下，这层钝化膜就会被，钢筋就会开始生锈。

当碳化深度超过混凝土的保护层时，不仅会导致钢筋容易受到腐蚀，而且腐蚀产生的体积膨胀还可能使混凝土保护层开裂或剥落，这种恶性循环会进一步加速混凝土的碳化过程。

除了导致钢筋腐蚀和混凝土开裂，碳化还会引起混凝土的收缩，在混凝土表面产生拉应力，可能导致微细裂缝的产生，从而降低混凝土的抗折强度。

那么，混凝土碳化的机理是什么呢？混凝土具有多孔结构，这些孔隙包括气泡、毛细孔和凝胶孔等。由于干燥收缩和温度变形等原因，混凝土中还可能存在微裂缝。普通混凝土的孔隙率一般在8%至10%之间。

在混凝土中，水泥水化会产生氢氧化钙，大部分以结晶状态存在，是孔隙液保持高碱性的重要来源。空气中的二氧化碳会透过混凝土的孔隙，与氢氧化钙发生中和反应，生成碳酸钙和水。这个过程就是混凝土的碳化。确切地说，碳化应该被称为碳酸盐化。

除了二氧化碳，其他酸性气体如二氧化硫、硫化氢等也能与氢氧化钙发生中和反应，使混凝土碱度降低。广义上混凝土的碳化可以被称为“中性化”。

当混凝土表层碳化后，大气中的二氧化碳会继续向混凝土深处扩散，进行深入碳化反应。一旦碳化深度超过混凝土的保护层，就会对钢筋产生腐蚀作用。碳化还会使混凝土中的碳酸盐转变为溶解度较高的碳酸氢盐，溶出后增加孔隙率。需要注意的是，水泥混凝土中的碳化反应不仅限于氢氧化钙，其他水化物或未水化物中也会发生碳化反应，但以氢氧化钙的碳化影响最为显著。