在混凝土与砂浆的耐久性劣化进程中，碳化作用是威胁结构an全的重要因素之一。二氧化碳通过孔隙渗入砂浆内部，与水泥水化产物氢氧化钙反应生成碳酸钙，导致碱度减少

、体积膨胀，并可能引发钢筋锈蚀。高粘聚丙烯酰胺作为高性能添加剂，通过对砂浆微观结构与化学环境的双重调控，为提高碳化抵抗力开辟了新路径。

一、碳化侵蚀的本质：从孔隙渗透到碱性衰退

砂浆碳化的核心是 CO₂气体在孔隙水中溶解形成碳酸，与 Ca (OH)₂发生中和反应：CO₂ + Ca (OH)₂ → CaCO₃ + H₂O。这一过程不仅消耗碱性物质（pH 值从 12.5 降到 8.5 

以下），还会因生成物碳酸钙的体积变化（约增大 9%）导致微裂纹萌生，进一步加速侵蚀。传统砂浆因孔隙率高（15%-20%）、孔径分布不均（大于 50nm 的有害孔占比

达 30%），碳化深度每年可达 0.5-1.0mm，在酸雨区或高 CO₂浓度环境中更为严重。

二、高粘聚丙烯酰胺的抗碳化机制：三维屏障的构建

1. 孔隙结构优化：致密化阻断渗透路径

高粘聚丙烯酰胺 分子链在砂浆中形成的网状结构可吸附水泥颗粒，促进水化产物均匀分布，使总孔隙率减少 10%-15%，且孔径从 50-100nm 细化到 20-30nm。这种 “孔

径级配调整” 显著增加了 CO₂在砂浆内部的扩散阻力。研究表明，添加 0.15% 高粘聚丙烯酰胺 的砂浆，28 天碳化深度较基准组减少 25%-30%，相当于将碳化速度延缓约 

40%。

2. 碱性环境维持：保水与水化协同效应

高粘聚丙烯酰胺 的强保水能力（保水率提高 20%-25%）延缓了水泥水化进程，使 Ca (OH)₂晶体生长更完整，且在硬化后期仍能维持较高的碱性储备。同时，其分子链与 

Ca²⁺的弱络合作用可抑制氢氧化钙的过快消耗，使砂浆内部 pH 值在碳化过程中下降速率减缓 30%。X 射线衍射（XRD）分析显示，含 高粘聚丙烯酰胺 砂浆的 Ca (OH)₂衍射

峰强度在 60 天碳化周期内仅衰减 18%，而基准组衰减达 45%。

3. 界面粘结强化：抑制裂缝诱发的侵蚀通道

高粘聚丙烯酰胺 通过 “分子桥接” 增强骨料与水泥基质的界面粘结力（提高 15%-20%），减少因干湿循环、温度变化导致的微裂纹萌生。当碳化引发局部膨胀应力时，柔

性分子链的形变可吸收部分能量，避免裂缝扩展为贯通性通道。扫描电镜（SEM）观察显示，基准砂浆碳化层与未碳化层交界处存在明xian裂缝（宽度 5-10μm），而含高粘

聚丙烯酰胺 砂浆的界面过渡区仅见纳m级孔隙，无显著裂纹。

三、耐久性提高的工程价值与挑战

在实际应用中，高粘聚丙烯酰胺对碳化抵抗力的提高尤为重要于高湿度、高 CO₂浓度环境，如地下管廊、工业厂房、沿海建筑等。某石化厂区检修数据显示，使用 高粘聚丙

烯酰胺 增强砂浆的设备基础，5 年碳化深度仅 1.2mm，较传统砂浆（3.5mm）减少 66%，钢筋锈蚀发生率下降 70%。然而，不同类型 高粘聚丙烯酰胺（如阴离子型、非离

子型）的抗碳化xiao果存在差异：阴离子型因含羧酸基团，与 Ca²⁺结合更紧密，对氢氧化钙的保护作用优于非离子型，但其掺量需严格控制（zui佳范围 0.1%-0.2%），过量

可能导致砂浆密实度下降。

四、未来研究方向：从单一性能到协同优化

当前，针对高粘聚丙烯酰胺抗碳化的研究正从单一机制分析转向多因素耦合，例如结合纳m SiO₂填充孔隙、碳纤维增强界面等技术，形成 “多重屏障” 体系。同时，环境扫

描电镜（ESEM）与原位碳化试验的应用，使研究者能动态观察 高粘聚丙烯酰胺 分子链在碳化过程中的结构演变，为精准设计高性能砂浆提供数据支撑。

高粘聚丙烯酰胺对砂浆碳化抵抗力的提高，本质上是通过高分子材料的 “柔性干预”，在微观尺度重构了侵蚀介质与材料的相互作用路径。这种 “从分子到结构” 的耐久性

优化策略，不仅为现有建筑延寿提供了技术方案，更预示着传统砂浆向 “智能抗蚀材料” 进化的可能性。随着低碳建筑对耐久性要求的不断提高，这种高分子添加剂的抗碳

化机制研究，或将成为未来建材耐久性革ming的核心驱动力之一。