混凝土碳化指混凝土中的Ca(OH)2與空氣中CO2或水中溶解的CO2或其它酸性物質(zhì)反應(yīng)變成CaCO3而失去堿性的過程。碳化后，混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過混凝土的保護(hù)層時，在水與空氣存在的條件下，會使混凝土失去對鋼筋的保護(hù)作用，鋼筋容易發(fā)生銹蝕膨脹削弱混凝土對鋼筋的握裹力，嚴(yán)重時，可能導(dǎo)致鋼筋混凝土構(gòu)件的破壞。材料因素和環(huán)境因素以及施工因素等對混凝土自身的密實(shí)性和Ca（OH）2等堿性物質(zhì)的含量是影響混凝土碳化的最主要原因。

 

1.材料因素

（1）水泥品種

不同的水泥品種所含的包含的礦物成分不同，水泥的活性也不同，對混凝土強(qiáng)度和堿性的影響也有所不同。一般來說，早強(qiáng)型的水泥品種的抗碳化能力也較高，普通硅酸鹽水泥要比早強(qiáng)硅酸鹽水泥碳化稍快，對同一熟料的水泥來說，混合材含量越高，其活性混合材越易與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2反應(yīng)，加速其碳化速度。

 

（2）水泥用量

水泥用量的增加，一方面增加混凝土中的堿含量，提高孔溶液中的PH值，提高混凝土的抗碳化性能，另一方面水泥用量越多，混凝土的密實(shí)性越高，碳化速度也就越慢，它們之間呈反比例關(guān)系。

 

（3）水灰比的大小

水灰比是指拌制混凝土?xí)r所用的水和水泥的重量之比，它決定混凝土的強(qiáng)度、耐久性和其他一系列物理性能的組要參數(shù)。混凝土的水灰比越低，其強(qiáng)度越高，混凝土的密實(shí)程度也越高，CO2擴(kuò)散的阻力就越大。水灰比越大，混凝土的孔隙率增加，密實(shí)度降低，滲透性增大，碳化速度增大。當(dāng)水灰比從0.4增長至0.8時，二氧化碳在混凝土中的擴(kuò)散能力將達(dá)到10倍，當(dāng)水灰比超過0.65時，其碳化速度將大大加快，水灰比在0.55以下時，碳化速度將受到一定的抑制，抗碳能力有所加強(qiáng)。龔洛書通過試驗(yàn)給出水灰比對碳化速度影響系數(shù)的公式：

對于輕骨料混凝土：η=0.017＋2.06W/C

對于普通混凝土：η=4.15W/C－1.02

 

（4）摻合料的影響

在混凝土中摻入礦物摻合料對碳化主要有兩方面的作用：一方面，礦物摻合料等量取代水泥，降低水泥用量使水灰比增大，其礦物摻合料的活性效應(yīng)使堿含量減低，對混凝土的抗碳性能具有副作用；另一方面，礦物摻合料與水泥復(fù)合改善膠凝材料級配降低空隙率，提高密實(shí)性，具有一定的改善作用。隨著粉煤灰摻量的增加，負(fù)面影響逐漸大于正面影響，不利于混凝土抗碳化性能的提高。

 

（5）骨料品種及級配

混凝土中的骨料本身一般比較堅(jiān)硬、密實(shí)，總的說來，天然砂、礫石、碎石比水泥漿的透氣性小，因此混凝土的碳化主要通過水泥漿體進(jìn)行。但是，在輕混凝土中，由于輕質(zhì)骨料本身氣泡多，透氣性大，所以能通過骨料使混凝土碳化。一般說來，輕混凝土比普通混凝土碳化快，需要摻用加氣劑或減水劑來減緩它的碳化速度。

 

骨料品種和級配不同，其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)差別很大，直接影響著混凝土的密實(shí)性。材質(zhì)致密堅(jiān)實(shí)，級配較好的骨料的混凝土，其碳化的速度較慢。

 

（6）外加劑

外加劑已經(jīng)成為現(xiàn)今混凝土不可缺少的組分，外加劑可以降低水膠比，改善混凝土的和易性，提高密實(shí)性，對混凝土的碳化具有改善作。一般來說，選用優(yōu)質(zhì)的加氣劑和緩凝劑可以加強(qiáng)混凝土的工程質(zhì)量，使混凝土發(fā)揮出更優(yōu)越的性質(zhì)，從而使碳化反應(yīng)大大減低。

 

2.環(huán)境因素

（1）濕度

混凝土碳化是液相反應(yīng)，十分干燥的混凝土即一直處于相對濕度低于25%空氣中的混凝土很難碳化，在空氣濕度50%～75%的大氣中，不密實(shí)的混凝土最容易碳化。但在相對濕度95%的潮濕空氣中或在水中的混凝土反而難以碳化，這是因?yàn)榛炷梁畷r透氣性小，碳化慢。在濕度相同時，風(fēng)速愈高、溫度愈高，混凝土碳化也愈快。另外，對室外淋雨環(huán)境，混凝土所處位置對碳化速度也有一定的影響。

 

（2）光照和溫度

混凝土碳化與光照和溫度有直接關(guān)系。隨著溫度提高，CO2在空氣中的擴(kuò)散逐漸增大，為其與Ca（OH）2反應(yīng)提供了有利條件。陽光的直射，加速了其化學(xué)反應(yīng)，碳化速度加快。實(shí)驗(yàn)研究表明，CO2濃度10%，相對濕度80%的條件下，溫度40℃混凝土的碳化速度是20℃的2倍；CO2濃度5%，相對濕度60%的條件下，溫度30℃的碳化速度是10℃的1.7倍。

3.施工與養(yǎng)護(hù)

（1）施工

在施工工程中，混凝土攪拌不均勻或澆筑后振搗不足都會影響混凝土的勻質(zhì)性和自身密實(shí)性。施工不當(dāng)造成混凝土內(nèi)部存在空洞、麻面等現(xiàn)象，混凝土的整體強(qiáng)度就會降低，CO2和水分滲入的可能性就大大提高，混凝土的抗碳化能力就會降低。

 

（2）養(yǎng)護(hù)

澆筑后的養(yǎng)護(hù)是影響混凝土密實(shí)性的一個重要因素，養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)時間不足時，就會造成混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔道粗大，且大多相互連通，嚴(yán)重時會引起混凝土出現(xiàn)裂縫等缺陷，使水、空氣、侵蝕性化學(xué)物質(zhì)沿著粗大的毛細(xì)孔道或裂縫進(jìn)入混凝土內(nèi)部，從而加速混凝土的碳化和鋼筋腐蝕。