钢筋混凝土耐久性_定义及现状.
混凝土耐久性

耐久性的概念与主要影响因素1. 混凝土结构的耐久性混凝土结构的耐久性是指在设计使用年限内,在正常维护下,必须保持适合于使用,而不需进行维修加固。
混凝土结构的设计使用年限根据结构的重要性按现行的有关国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》 (GB 50068) 的规定确定。
我国规定的设计使用年限分为 50 年和 100 年。
混凝土结构广泛用于各类工程结构中,如果因耐久性不足而失效,或为了继续正常使用而进行相当规模的维修、加固或改造,则将要付出高昂的代价。
保证混凝土结构能在自然和人为环境的化学和物理作用下,满足耐久性的要求,是一个十分迫切和重要的问题。
在设计混凝土结构时,除了进行承载力计算、变形和裂缝验算外,还必须进行耐久性设计。
混凝土结构的耐久性设计主要根据结构的环境类别和设计使用年限进行,同时还要考虑对混凝土材料的基本要求。
在我国,采用满足耐久性规定的方法进行耐久性设计,实质上是针对影响耐久性能的主要因素提出相应的对策。
2. 影响耐久性能的主要因素内部因素主要有:混凝土的强度、密实性、水泥用量、水灰比、氯离子及碱含量、外加剂用量、保护层厚度等;外部因素主要有:环境条件,包括温度、湿度、C02含量、侵蚀性介质等。
出现耐久性能下降的问题,往往是内、外部因素综合作用的结果。
此外,设计不周、施工质量差或使用中维修不当等也会影响耐久性能。
埋在混凝土中的钢筋,由于混凝土中的高碱性,会在钢筋表面形成氧化膜,它能有效地保护钢筋。
然而,大气中的 CO 2 或其他酸性气体,将使混凝土中性化而降低其碱度,这就是混凝土的碳化。
当混凝土保护层被碳化至钢筋表面时,将破坏钢筋表面的氧化膜。
此外,当混凝土构件的裂缝宽度超过一定限值时,将会加速混凝土的碳化,使钢筋表面的氧化膜更易遭到破坏。
钢筋表面氧化膜的破坏是使钢筋锈蚀的必要条件。
这时,如果含氧水份侵人,钢筋就会锈蚀。
因此,含氧水份侵人是钢筋锈蚀的充分条件。
钢筋锈蚀严重时,体积膨胀,导致沿钢筋长度出现纵向裂缝,并使保护层剥落,从而使钢筋截面削弱,截面承载力降低,最终将使结构构件破坏或失效。
混凝土耐久性技术研究报告

混凝土耐久性技术研究报告混凝土是现代建筑中最常用的建筑材料之一。
然而,随着时间的推移,混凝土的耐久性逐渐降低,出现了龟裂、脱落、剥落等问题,从而影响了建筑的安全性和美观性。
为了提高混凝土的耐久性,需要进行技术研究和应用。
本文将从混凝土耐久性的定义、影响因素、检测方法、技术手段等方面进行详细介绍。
一、混凝土耐久性的定义混凝土耐久性是指混凝土在特定环境下长期保持力学性能和外观的能力。
混凝土的耐久性与其使用寿命、安全性、经济性等密切相关。
提高混凝土的耐久性可以延长建筑的使用寿命,降低维修成本。
因此,混凝土耐久性的研究和应用具有重要的意义。
二、混凝土耐久性的影响因素混凝土耐久性受多种因素影响,主要包括以下几个方面:1.材料因素:混凝土的原材料、配合比、掺合料等都会影响混凝土的耐久性。
2.结构因素:混凝土的结构形式、尺寸、裂缝等也会影响其耐久性。
3.外部因素:混凝土的使用环境、气候条件、化学侵蚀等外部因素也是影响混凝土耐久性的重要因素。
三、混凝土耐久性的检测方法为了确保混凝土的耐久性,需要通过一定的检测方法来检测其性能。
目前,常用的混凝土耐久性检测方法主要包括以下几个方面:1.压缩强度测试:通过对混凝土样品进行压缩试验,来检测混凝土的强度和抗压性能。
2.抗渗测试:通过对混凝土样品进行渗透试验,来检测混凝土的抗渗性能。
3.碱石反应测试:通过对混凝土样品进行碱石反应试验,来检测混凝土的碱石反应情况。
4.冻融试验:通过对混凝土样品进行冻融试验,来检测混凝土的抗冻融性能。
5.化学侵蚀试验:通过对混凝土样品进行化学侵蚀试验,来检测混凝土的抗化学侵蚀性能。
四、混凝土耐久性技术手段为了提高混凝土的耐久性,可以采取以下技术手段:1.控制混凝土的配合比:通过控制混凝土的配合比,来提高混凝土的密实性和强度,从而提高其耐久性。
2.使用高性能混凝土:高性能混凝土具有更好的强度和耐久性,因此可以采用高性能混凝土来提高混凝土的耐久性。
混凝土耐久性的含义是什么?如何提高混凝土的耐久性

混凝土耐久性的含义是什么?如何提高混凝土的耐久性?答:(一)耐久性的定义:混凝土除了应有适当的强度外,还应根据使用方面的特殊要求,具有一定的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、耐热性等,统称为耐久性。
耐久性是指混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性,从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力。
(1)抗渗性;指混凝土抵抗液体和气体渗透的性能。
由于混凝土内部存在着互相连通的孔隙和毛细管,以及因振捣欠密实而产生蜂窝、孔洞,使液体和气体能够渗入混凝土内部,水分和空气的侵入会使钢筋锈蚀,有害液体和气体的侵入会使混凝土变质,结果都会影响混凝土的质量和长期安全使用。
混凝土的抗渗性用抗渗标号P表示。
如P4表示在相应的0.4N/㎜2水压作用下,用作抗渗试验的6个规定尺寸的圆柱体或圆锥体试块,仍保持4个试块不透水。
混凝土的抗渗标号一般分为P6 、P8 、P10 、P12 。
(2)抗冻性:指混凝土抵抗冰冻的能力。
混凝土在寒冷地区,特别是在既接触水,又遭受冷冻的环境中,常常会被冻坏。
这是由于渗透到混凝土中的水分受冻结冰后,体积膨胀9%,使混凝土内部的孔隙和毛细管受到相当大的压力,如果气温升高,冰冻融化,这样反复地冻融,混凝土最终将遭到破坏。
混凝土的抗冻性用抗冻标号F表示。
如受冻融的试块强度与未受冻融的试块强度相比,降低不超过25%,便认为抗冻性合格。
抗冻标号以试块所能承受的最大反复冻融循环次数表示。
根据冻融循环次数,混凝土抗冻标号一般分为:F15、F25、F50、F100、F150和F200。
(3)抗侵蚀性:指混凝土在各种侵蚀性液体和气体中,抵抗侵蚀的性能。
对混凝土起侵蚀作用的介质主要是硫酸盐溶液、酸性水、活动和或带水压的软水、海水、碱类的浓溶液等。
硫酸盐侵蚀是指硫酸根离子与混凝土中水泥水化物之间的化学反应,形成有害化合物,而导致混凝土组成和结构的破坏、强度下降、表面剥离等。
(4)耐热性:指混凝土在高温作用下,内部结构不遭受破坏,强度不显著丧失,具有一定化学稳定性的性能。
混凝土结构耐久性研究现状及趋势

混凝土结构耐久性研究现状及趋势作者:张留来源:《建材发展导向》2014年第03期摘要:我国工程建筑行业的迅速发展,对混凝土结构的耐久性提出了更高要求。
作为混凝土结构质量检验的重要指标,结构的耐久性不仅决定着其自身的使用寿命,还直接影响着建筑物的承载能力和安全性,因此在混凝土施工中应着重提高其结构的耐久性。
关键词:混凝土结构;耐久性;研究现状;发展趋势1 混凝土结构耐久性问题分析在工程修建过程中,混凝土结构的耐久性直接决定着建筑结构的使用寿命,而混凝土结构在投入使用中通常会受到恶劣环境和腐蚀性介质的影响,从而导致混凝土过早出现损坏甚至实效,因此在工程建设中,为了保障建筑工程的使用寿命和稳定性,就必须针对混凝土结构耐久性能进行提升。
在近几十年的发展中,我国大量的道路,桥梁和市政建筑等混凝土建筑结构因耐久性不足的问题出现损坏甚至实效的情况,使得工程建筑在实际使用中不得不投入大量资金对建筑结构进行修复与完善,而这不仅无法有效的保障混凝土结构的稳定承载能力,还会影响整体结构的使用安全。
针对混凝土结构耐久性问题的研究要从材料,结构和构件三方面入手,并结合混凝土结构所处的水浸,冻融和碱腐蚀等环境开展针对性的维护措施,从而提高混凝土结构的耐久性和稳定性,使其使用寿命得以延长。
2 混凝土结构耐久性研究现状分析混凝土耐久性的研究主要从材料,结构和构件三方面开展,结合混凝土结构中钢筋腐蚀,混土土碳化机理以及冻融等实际影响因素,对结构耐久性进行深入研究。
2.1 混凝土材料耐久性研究在混凝土结构的实际建筑过程中,钢筋混凝土材料质量的优劣和配比直接影响着结构的耐久性,因此在对混凝土和钢筋材料的耐久性研究中,要结合钢筋混凝土材料劣化的具体表现加以分析,主要包括钢筋结构的锈蚀,混凝土的碳化,冻融以及碱腐蚀。
在钢筋锈蚀的研究中,由于混凝土结构间隙中的Ca(OH)2过饱和溶液呈较强的碱性,这就导致了钢筋结构长期处于碱性环境下,钢筋表层和Ca(OH)2发生电化学反应从而生成氧化薄膜,而由于混凝土材质中还含有硫酸盐和氯离子等酸性离子,这就使得钢筋表层的氧化薄膜遭到破坏,从而使钢筋结构的腐蚀进一步加深。
钢筋混凝土构件的耐久性分析

钢筋混凝土构件的耐久性分析一、前言随着建筑结构工程的不断发展,钢筋混凝土构件作为建筑结构中最为重要的一部分,其耐久性成为了工程师们所关注的焦点。
本文旨在通过对钢筋混凝土构件耐久性的分析,为工程师们提供一些参考资料,帮助他们更好地设计、建造和维护钢筋混凝土构件。
二、钢筋混凝土构件的耐久性钢筋混凝土构件在使用过程中,其耐久性是一个十分重要的指标,因为过早的失效可能会对建筑结构安全带来巨大的威胁。
钢筋混凝土构件的耐久性可以从以下几个方面进行分析。
1. 水泥的性质钢筋混凝土中的水泥是起到粘结作用的重要材料,其水化反应是建筑材料中最为复杂的反应之一。
水泥的成分、质量和加工工艺等因素都对其性质有着重要的影响,这将直接影响到钢筋混凝土结构在使用过程中的耐久性。
2. 钢筋的腐蚀钢筋在钢筋混凝土构件中起到了加强钢筋混凝土的作用,但因为其自身的材料特性,具有易腐蚀性。
当钢筋表面的被腐蚀物质产生后,钢筋表面的保护层就很容易被破坏,这将导致钢筋丧失了防腐蚀的功能。
随着时间的推移,钢筋表面的腐蚀越来越严重,其强度也逐渐下降,从而使钢筋混凝土构件的耐久性得到了影响。
3. 冻融循环当钢筋混凝土构件遭遇到高温干燥、低温冻结等环境的逆境时,水分的体积性膨胀与收缩会直接影响到其耐久性。
在钢筋混凝土材料中,水的体积变化会导致混凝土表面开裂、破碎等现象,这将导致钢筋混凝土工件的强度和耐久性大大降低。
4. 剪切和冲击钢筋混凝土构件在使用过程中,往往会受到剪力及冲击力的作用,这将对钢筋混凝土构件的力学特性和耐久性造成不同程度上的影响。
比如,在剪切作用的下,钢筋混凝土工件会产生一些不可逆的塑性变形,这将导致其强度和可靠性逐渐下降,从而影响其耐久性。
三、提高钢筋混凝土构件的耐久性当我们认识了钢筋混凝土结构中耐久性所涉及的不同方面的因素时,我们便可以像工程师那样,从各个方面提高钢筋混凝土构件的耐久性。
1. 选用高质量的材料钢筋混凝土结构中,选用高质量的材料是保证其强度和耐久性的关键,因为材料的性质直接决定了钢筋混凝土结构的最终性能。
钢筋混凝土耐久性定义及现状

钢筋混凝土耐久性定义及现状钢筋混凝土是现代建筑中广泛应用的结构材料,其耐久性对于建筑物的长期性能和安全性至关重要。
简单来说,钢筋混凝土的耐久性就是指其在使用环境中抵抗各种破坏因素,保持其结构性能和功能的能力。
这一性能直接关系到建筑物的使用寿命和维护成本。
耐久性的定义涵盖了多个方面。
从材料角度来看,它包括混凝土自身的抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性等;对于钢筋,则涉及到其抗锈蚀能力。
从结构整体而言,耐久性还体现在结构抵抗疲劳、徐变等长期荷载作用下的性能保持。
混凝土的抗渗性是耐久性的一个重要方面。
如果混凝土的孔隙较大或连通性较好,水分就容易渗透进去。
这不仅会导致混凝土内部的钢筋锈蚀,还可能在冻融循环时造成混凝土的破坏。
抗冻性则对于寒冷地区的建筑物尤为关键。
在反复的冻融作用下,混凝土可能会出现开裂、剥落等现象,严重影响其结构强度。
化学侵蚀也是威胁混凝土耐久性的常见因素。
例如,酸雨、硫酸盐等化学物质会与混凝土发生反应,导致其性能逐渐劣化。
钢筋的锈蚀则是影响钢筋混凝土耐久性的核心问题之一。
当钢筋表面的钝化膜被破坏,在氧气和水分的作用下,钢筋就会发生锈蚀。
锈蚀后的钢筋体积膨胀,会导致混凝土开裂,进一步加速钢筋的锈蚀和混凝土的破坏。
在实际应用中,钢筋混凝土的耐久性面临着诸多挑战。
首先,环境因素的影响不可忽视。
在沿海地区,空气中的氯离子会加速钢筋的锈蚀;在工业污染严重的区域,酸雨和化学污染物对混凝土的侵蚀较为严重。
气候变化也给钢筋混凝土的耐久性带来了新的考验。
极端天气的增多,如暴雨、高温、严寒等,都可能加剧混凝土的老化和破坏。
设计和施工质量也是影响钢筋混凝土耐久性的重要因素。
不合理的设计可能导致结构受力不均匀,局部应力过大,从而加速混凝土的破坏。
施工过程中的问题,如混凝土搅拌不均匀、振捣不密实、养护不当等,都会影响混凝土的质量和耐久性。
此外,建筑物在使用过程中的维护管理也对其耐久性有着直接的影响。
如果建筑物在使用过程中没有得到及时的维护和修缮,一些小的缺陷可能会逐渐发展成严重的病害。
钢筋混凝土桥梁耐久性问题研究现状及发展

钢 筋 混 凝 土桥 梁 耐久 性 问题 研 究现 状 及 发 展
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1 桥梁构造 的耐久性 问题
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钢筋混凝土耐久性定义及现状

钢筋混凝土耐久性定义及现状关键信息项:1、钢筋混凝土耐久性的定义2、钢筋混凝土耐久性的影响因素3、目前钢筋混凝土耐久性的研究现状4、提高钢筋混凝土耐久性的措施5、钢筋混凝土耐久性在不同环境下的表现11 钢筋混凝土耐久性的定义钢筋混凝土耐久性是指钢筋混凝土结构在预定的使用年限内,在正常维护条件下,抵抗各种环境因素的作用,保持其预定的安全性、适用性和外观完整性的能力。
耐久性设计的目的是确保结构在其设计使用年限内,能够满足预定的功能要求,而不需要进行大规模的维修或重建。
111 耐久性涵盖的方面耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性、抗碱骨料反应性以及钢筋的锈蚀等多个方面。
这些性能的综合表现决定了钢筋混凝土结构的使用寿命。
12 钢筋混凝土耐久性的影响因素影响钢筋混凝土耐久性的因素众多,主要包括以下几个方面:121 材料因素混凝土的原材料质量和配合比直接影响其耐久性。
例如,水泥的品种和强度等级、骨料的种类和级配、水灰比的大小等。
低质量的原材料和不合理的配合比会导致混凝土内部结构疏松,孔隙率增大,从而降低其抗渗性和抗侵蚀性。
122 环境因素环境条件对钢筋混凝土耐久性的影响至关重要。
例如,在潮湿、寒冷的环境中,混凝土容易遭受冻融破坏;在沿海地区,混凝土结构会受到海水侵蚀和氯离子渗透的影响;在工业环境中,混凝土可能会受到化学物质的侵蚀。
123 施工因素施工质量对钢筋混凝土耐久性有着重要影响。
施工过程中的振捣不密实、养护不当、模板拆除过早等问题都会导致混凝土内部出现裂缝和孔隙,从而降低其耐久性。
124 设计因素结构的设计不合理也会影响钢筋混凝土的耐久性。
例如,结构的配筋不足、保护层厚度不够、构件的截面尺寸过小等都会加速钢筋的锈蚀和混凝土的劣化。
13 目前钢筋混凝土耐久性的研究现状近年来,随着钢筋混凝土结构在工程中的广泛应用,对其耐久性的研究也越来越受到重视。
国内外学者在以下几个方面取得了一定的研究成果:131 耐久性评估方法的研究建立了多种耐久性评估模型和方法,如基于概率的评估方法、基于经验的评估方法和基于性能的评估方法等。
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1.1 关于耐久性定义的讨论
表1.1 几种耐久性定义的比较
编号 1 特 点 最具有概括性,也易于被人们理解, 它最清晰的表达出“耐久性是结构保 持其初始性能的能力”这一本质属性。 在其补充定义里隐含了对研究对象的 约定,即耐久性主要考虑材料和构件 抵抗自然界侵蚀以及构造或材料自身 性能随时间衰退这两种情况。 明确了耐久性考虑的影响因素是自然 环境因素作用下的材料性能退化;提 出了期限的要求。 明确了研究对象是环境因素,明确提 出了时间的限定,提出了后期维护管 理费用的限制。 共 性 问 题 没有指出影响耐久性的因素 (即耐久性设计的对象),对 于维护费用的界定较为模糊。 基本都 认可耐 回避了对耐久性研究对象的明 久性指 确界定,正常维护的提法过于 标包括 笼统,没有关于维护费用的要 安全性、 求。 适用性 及美观 没有关于后期维护的要求。 3个方 面。 对于时间及后期维护管理费用 的界定仍较模糊。
机理3
硫酸盐的腐蚀:
酸雨中的SO42-离子还可以和混凝上发生反应,生 成钙矾石,还有可能生成石膏,反应式如下:
钙矾石生成后,比反应物的体积要大1.5倍。如有 石膏生成,则其体积会增大1.24倍,它们都可引起 很大的内应力。
机理4 如果石膏的溶解度较高,还可能发生如下化学反应:
混凝土中Ca(OH)2反应生成的石膏,可使体积膨 胀约 1.24倍。石膏进一步与混凝土中铝酸三钙 反应,生成硫铝酸钙,其体积又可膨胀2倍。
混凝土耐久性的重要性
<1> 许多国家的规范中都明确规定钢筋混凝土结构必
须具备安全性、适用性与耐久性,但这一宗旨并没 有充分体现在具体的设计条文中,使得以往及现在 的工程结构设计中普遍存在着重强度而轻耐久性。 <2>不合格的施工以及没有合理的维护都会影响结构 耐久性的降低。如对结构的碰撞、磨损以及使用环 境的劣化,都会使混凝土结构无法达到预定的使用 年限。极大地增加了环境负荷,导致了环境的恶化 和生态的失衡。
请看酸雨对建筑物的影响
混凝土是碱性材料,其碱性源于水泥水化反应而产生Ca(OH)2。
由于内部水分很少,所以浓度很高, pH值约为13左右,它使钢 筋表面形成一层致密的钝化膜,防止锈蚀。当大气中的SO2、 CO2、HNO3和HCl等酸性气体直接沉降或以酸雨形式沉降 到混凝土表面时产生一系列化学反应,使得混凝土受到侵蚀从 而影响混凝土力学性能。通过对混凝土侵蚀的化学机理的分 析,可以更好地采取保护混凝土耐久性的措施。
耐久性失败的工程事例
保护层过薄,钢筋锈蚀
背景
酸雨是人类活动引起的严重环境污染。对生态环境 和建筑带来极大危害,也加速混凝土结构的腐蚀,已列为世界严
重公害前三位。我国酸雨地区达30%,酸雨PH值在5.6以下。但
是,伴随着经济的发展,环境污染问题也日益突出,其中,尤其以燃 用
高硫份原煤为主的能源结构和特定的自然环境条件导致的空气污
涂远鑫
简介混凝土耐久性。 酸雨对混凝土耐久性的影响机理。
如何预防酸雨对混凝土耐久性带来的影响。
混凝土耐久性的定义
混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良 好的使用性能和外观完整性,从而维持混凝土 结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。
关于耐久性定义的讨论 1)国内一般认为——目标使用期内,不需大量资金加 固,保持其安全、使用和外观的能力。(耐久性+经 济性) 2)国外的一个定义 ——构件和材料抵抗衰退和腐蚀的 能力 。 3)《混凝土结构的耐久性及耐久性设计指南》定义 — —在规定期限内,在各种作用下维持其应用功能的能 力。 4)欧洲Duracrete ——在一定时间段内,在不超出预 期的维护和维修费用的情况下,保持其安全、适用及 可接受外观 。
2
3
4
抗渗性
碱骨料反应 混凝土耐久性的 主要表征
抗冻性
碳化
抗侵蚀性
混凝土结构耐久性研究内容
混凝土结构耐久性:
环境作用:(大气环境(CO2、大温差、酸雨)海
洋、土壤水(冻溶、化学) 、工业环境、) 材料耐久性:(抗冻、中性化、碱骨料、盐侵蚀) 构件耐久性:(局部与整体退化模型、锈胀模 型、构件承载力退化模型) 结构耐久性:(耐久性设计、耐久性评估) 耐久性评估方法:极限状态可靠度分析方法 评估性能指标:混凝土及钢筋功能失效(强度、 钢筋握裹力(含锈蚀)、开裂)
由此产生的巨大应力,足以引起混凝土微观结 构破坏甚至宏观破坏。此类化学侵蚀有时非常 严重,可使建筑物严重损坏。
染十分严重,从而导致国内某些地区降水酸度大,酸雨频率高,降水 质量差。酸雨使混凝土、砂浆、灰砂砖等材料的表面被腐蚀,出 现空洞和裂缝,导致强度降低,这已经成为影响建筑物耐久性不 可忽视的因素之一。
酸雨形成的过程以及种类
酸雨的种类:硫酸雨 硝酸雨。 酸雨中的阴离子主要是硝酸根和硫酸 根离子,根据两者在酸雨样品中的浓 度可以判定降水的主要影响因素是二 氧化硫还是氮氧化物。二氧化硫主要 是来自于矿物燃料(如煤)的燃烧, 氮氧化物主要是来自于汽车尾气等污 染源。
酸的腐蚀
的Ca(OH)2,所以,当酸雨落下后,酸性介质首先与Ca(OH)2
机理 2 由于水泥的水化产物主要为碱性的硅酸盐、铝酸盐及相当数量
发生中和反应,急剧降低了混凝土介质的碱度,随着混凝土碱 导致了混凝土质量不断下降。其反应式如下:
度的降低,水化硅酸钙和水化铝酸钙失去稳定性而水解、溶出
从以上反应方程式可以看出,酸雨降落到建筑物上后 会腐蚀混凝土中的固体成分使其变成易溶于水的盐类, 促使其化学成分变为离子形式流失掉。
Hale Waihona Puke 机理1碳化作用 CO2也属于酸性气体的组成部分,空气中的CO2首先渗透到
混凝土内部充满空气的孔隙和毛细管中,然后溶解于毛细管中 的液相,与水泥水化过程中所产生的Ca(OH)2和水化硅酸三钙、 水化硅酸二钙等水化产物相互作用,形成碳酸钙。混凝土的碳 化可用下列化学反应式表示: CO2+H2O→H2CO3 Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+ 2H2O 3CaO·2SiO2·3H2O+ 3H2CO3→3CaCO3+2SiO2+ 6H2O 2CaO·SiO2·4H2O+ 2H2CO3→2CaCO3+SiO2+ 6H2O