武汉岩土所高浓度二氧化碳诱发混凝土快速碳化研究获进展
世界各地存在大量天然CO2储层。由于天然的泄漏通道，天然储层中的CO2可由地层深度泄漏并富集于浅层地下空间。当在储层地区进行隧道开挖或桩基建设时，工程建设诱发的人为扰动可能造成高浓度CO2由浅层CO2富集空间向外泄漏，并对地下钢筋混凝土构筑物产生长期高浓度CO2碳化影响。而CO2浓度的提高会增强CO2渗透能力，使混凝土碳化过程成倍加速的同时降低混凝土对钢筋的保护能力，产生与常规混凝土自然碳化截然不同的结果。因此，探究不同碳化条件高浓度CO2对混凝土化学组成、孔隙结构与力学强度的影响，并阐明碳化诱发混凝土性能变化的内在机理，是保障储层地区地下钢筋混凝土结构稳定性的基础，具有重要的工程价值与研究意义。
中国科学院武汉岩土力学研究所利用高压CO2对混凝土进行不同碳化环境研究，利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）与微米CT（μ-CT）进行分析表征，获得了混凝土碳化前后的物相组成与孔隙结构的变化，并在此基础上对混凝土碳化前后的抗压强度进行研究。由微米CT表征结果可知，不论是何种碳化环境，由于碳化产物在孔隙中堆积，碳化后混凝土的孔隙度有较为显著的降低，且孔隙越密集区域孔隙的减小量越大。而物相分析与SEM结果发现，碳化环境对碳化产物结晶过程产生影响，水的存在增强了混凝土碳化，促使碳化产物除方解石外还有大量文石产生。低浓度CO2碳化增强混凝土强度，而在水的作用下高浓度CO2诱发混凝土过度碳化，造成混凝土内部微裂缝的产生与扩展，其强度随碳化时间先增大后减小，并于碳化28天后强度低于未碳化混凝土。
相关研究成果发表在Construction and Building Materials上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、内蒙古自治区科技重大专项的支持。
图1.100kPa干燥CO2环境中混凝土碳化28天微观结构图
图2.100kPa纯水CO2环境中混凝土碳化28天微观结构图
图3.干燥环境（A1）和纯水环境（B1）100kPaCO2碳化前后混凝土孔隙及沿样品高度方向孔隙体积分数变化图
图4.高浓度CO2作用下混凝土碳化机理图
消息来源：中科院官网
