《表2 不同元素与硅元素之间的质量比值》

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《碳酸性水环境下隧洞衬砌结构劣化机制研究》

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水泥砂浆中Ca元素在碳酸溶液中的溶蚀速率是Si元素的23.38倍，文献[21]中提出水泥基材料中Ca和Si元素会溶解在水环境中，而Si元素的溶解速率很低，可以忽略不计。由于Si元素含量较高，且在浸泡过程中变化较小，假设在试验过程中Si元素含量不变，通过不同元素与Si元素的比值分析元素含量变化。不同元素与Si元素之间的质量比值如表2所示，未侵蚀试样（区域A）C/Si比值为0.175 5，大气环境中碳化层（区域B）C/Si比值为0.788 9，其比值是未侵蚀试样的4.5倍，这主要由于CO2与水泥砂浆中的Ca（OH）2发生碳化反应生成CaCO3，从而导致碳化层中C元素含量增加，而碳酸性水环境中碳化层（区域C）C/Si比值为0.303 2，其比值是未侵蚀试样的1.7倍，仅为大气环境中碳化层（区域B）C/Si比值的0.4，这是由于碳酸性水环境中CO2会继续与CaCO3反应生成可溶性Ca（HCO3）2。如表2所示，未侵蚀试样（区域A）和大气环境中碳化层（区域B）Ca/Si比值较接近，约为5.0左右，而碳酸性水环境中碳化层（区域B）Ca/Si比值仅为0.250 6，其比值明显低于区域A和B的Ca/Si比值，如图7（a）所示，碳酸性水环境中Ca元素最大析出速率是去离子水中的48.04倍，这表明碳酸性水环境会加速水泥砂浆中Ca元素流失，Dauzères等[22]研究指出Ca/Si含量降低，水泥水化产物化学稳定性受到破坏。