海水海砂制备活性粉末混凝土的碳化机理

李田雨¹，刘小艳¹，张玉梅¹，熊传胜²，曹文凯³，李伟华^1,3

1. 河海大学力学与材料学院2. 青岛理工大学土木工程学院3. 中山大学化学工程与技术学院

摘 要：采用丰富的海砂资源制备海水海砂活性粉末混凝土并研究其抗碳化性。通过硬度计研究碳化不同阶段混凝土的表面硬度,用酸度计测试其pH变化规律,用XRD和SEM研究其微观成分和形貌变化。研究发现:（1）采用指示剂法测得所有混凝土28 d碳化深度为0,通过SEM扫描电镜测试发现实际碳化发生在混凝土表面（50～100μm）。（2）碳化28 d后混凝土孔隙液pH明显降低,沿CO₂侵蚀方向混凝土孔隙液pH降低幅度呈下降趋势。在距混凝土表面3 mm内,pH变化幅度较大,最终pH均大于10. 5,大于钝化膜完全破坏的临界值（9. 88）;标准养护的混凝土孔隙液的pH均大于11. 50,大于钝化膜开始不稳定的临界值;使用海水海砂制备的混凝土孔隙液pH变化小于淡水河砂制备的混凝土。（3）碳化对混凝土的力学性能影响不大,但碳化腐蚀产物沉积在混凝土表面可以增加混凝土表面硬度;（4）海水海砂活性粉末海工混凝土的碳化实际上是CO₂与混凝土表层的Ca（OH）₂、C-S-H凝胶、C₃S、C₂S以及Friedel’s盐反应,生成CaCO₃和无定型的水化SiO₂覆盖于原始混凝土表面,增加混凝土的抗碳化性。

关键词：活性粉末混凝土;海砂;碳化;洛氏硬度;pH;