在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性分析中，混凝土中的鋼筋銹蝕是造成混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷的最主要因素，而在一般大氣環(huán)境下，混凝土碳化則是混凝土中鋼筋銹蝕的前提條件，因此，研究混凝土碳化原因?qū)炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性具有重要的實(shí)際意義。

混凝土碳化是指水泥石中的水化產(chǎn)物與環(huán)境中的二氧化碳作用，生成碳酸鈣或其它物質(zhì)的現(xiàn)象，這是一個(gè)極其復(fù)雜的多相物理化學(xué)過(guò)程。

混凝土碳化是環(huán)境中的二氧化碳向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散，并與混凝土中的可碳化物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，因此，混凝土的碳化速度主要取決于二氧化碳的擴(kuò)散速度和二氧化碳與混凝土中可碳化物質(zhì)的反應(yīng)性。而二氧化碳?xì)怏w的擴(kuò)散速度則與混凝土本身的密實(shí)性、二氧化碳?xì)怏w的濃度、環(huán)境溫度及混凝土的含濕狀態(tài)等因素有關(guān)，碳化反應(yīng)則與混凝土中氧化鈣的含量、水化產(chǎn)物的形態(tài)及環(huán)境的溫濕度等因素有關(guān)，這些影響因素可以歸結(jié)為與環(huán)境有關(guān)的外部因素和與混凝土本身有關(guān)的內(nèi)部因素。

1、環(huán)境條件對(duì)碳化速度的影響

對(duì)碳化速度產(chǎn)生影響的環(huán)境條件主要是環(huán)境中CO2的濃度、環(huán)境溫度及環(huán)境濕度。

1)CO2濃度的影響

由于碳化反應(yīng)是一種化學(xué)反應(yīng)，與此有關(guān)的物質(zhì)濃度對(duì)碳化速度有很大影響，CO2濃度越高，碳化速度越快。

2)環(huán)境溫度的影響

氣體的擴(kuò)散速度和碳化反應(yīng)受溫度影響較大，因此，隨溫度升高碳化速度加快。試驗(yàn)研究表明，CO2濃度10％、相對(duì)濕度80％條件下，溫度40℃的碳化速度是20℃的2倍；CO2濃度5％、相對(duì)濕度60％條件下，溫度30℃的碳化速度是10℃的1.7倍。

3)環(huán)境相對(duì)濕度的影響

環(huán)境濕度對(duì)混凝土碳化速度有很大影響。相對(duì)濕度的變化決定著混凝土孔隙水飽和度的大小，濕度較小時(shí)，混凝土處于較為干燥或含水率較低的狀態(tài)，雖然CO2氣體的擴(kuò)散速度較快，但由于碳化反應(yīng)所需水分不足，故碳化速度較慢；濕度較高時(shí)，混凝土的含水率較高，阻礙了CO2氣體在混凝土中的擴(kuò)散，故碳化速度也較慢。有試驗(yàn)結(jié)果表明，在CO2濃度10％、溫度40℃的條件下，相對(duì)濕度40％的碳化速度是80％時(shí)的1.8倍。

山東建筑科學(xué)研究院曾通過(guò)試驗(yàn)研究，給出相對(duì)濕度為90％、70％、50％的室內(nèi)條件下，混凝土碳化速度的平均比率約為0.6：1.0:1.4。同是室外環(huán)境，由于各地區(qū)的環(huán)境溫濕度不同，碳化速度差別較大，在年平均相對(duì)濕度較低、降雨量較小的蘭州地區(qū)，混凝土碳化速度較快，而在潮濕多雨的貴陽(yáng)地區(qū)，則碳化較慢。長(zhǎng)期暴露試驗(yàn)表明，蘭州、濟(jì)南、武漢與貴陽(yáng)地區(qū)的碳化速度比率約為1.2：1.0：0.85：0.5。

對(duì)實(shí)際混凝土建筑物，環(huán)境濕度、環(huán)境溫度及環(huán)境CO2濃度存在復(fù)雜的相互作用，因此，常常是將環(huán)境分為室內(nèi)環(huán)境與室外環(huán)境、室外淋雨與不淋雨環(huán)境等。

通常，室內(nèi)比室外CO2濃度高(室內(nèi)約為0.1％、室外約為0.03％)，其碳化速度比室外快。另外，對(duì)室外淋雨環(huán)境，試塊所處位置對(duì)碳化速度也有一定影響。

2 混凝土品質(zhì)的影響

水灰比對(duì)碳化速度的影響

水灰比是決定混凝土性能的重要參數(shù)，對(duì)混凝土碳化速度影響極大。眾所周知，水灰比基本上決定了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，水灰比越大，混凝土內(nèi)部的孔隙率就越大。由于CO2擴(kuò)散是在混凝土內(nèi)部的氣孔和毛細(xì)孔中進(jìn)行的，因此，水灰比在一定程度上決定了CO2在混凝土中的擴(kuò)散速度，水灰比越大，混凝土碳化速度也就越快。

水泥品種的影響

水泥品種不同，水泥水化產(chǎn)物中堿性物質(zhì)的含量及混凝土的滲透性不同，故對(duì)混凝土碳化速度有一定影響。在快速試驗(yàn)條件下，礦渣水泥混凝土比同一水灰比的普通水泥混凝土碳化快10″20％，在室外暴露條件下，快50～90％。

3)水泥用量的影響

水泥用量直接影響混凝土吸收CO2的量，因此對(duì)混凝土碳化速度有一定影響?；炷廖誄O2的量取決于水泥用量和混凝土的水化程度，水泥用量越大，其碳化速度越慢。

4)混凝土摻合料對(duì)碳化的影響

在普通水泥混凝土中，摻加粉煤灰后，由于水泥中的熟料量相應(yīng)地減少了，致使混凝土吸收CO2的能力降低，同時(shí)，由于粉煤灰混凝土的早期強(qiáng)度低，孔結(jié)構(gòu)差，加速了CO2的擴(kuò)散速度，從而使碳化速度加快。

根據(jù)文獻(xiàn)記載，當(dāng)粉煤灰摻量小于10％時(shí)，可不考慮粉煤灰的影響；當(dāng)粉煤灰摻量超過(guò)20％時(shí)，則必須考慮粉煤灰對(duì)碳化的影響，并應(yīng)控制粉煤灰摻量(不超過(guò)30％)。

5)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

混凝土抗壓強(qiáng)度是混凝土最基本的性能指標(biāo)，也是衡量混凝土品質(zhì)的綜合參數(shù)，它與混凝土的水灰比有非常密切的關(guān)系，并在一定程度上反映了水泥品種、水泥用量與水泥強(qiáng)度、骨料品種、外加劑、以及施工質(zhì)量與養(yǎng)護(hù)方法等對(duì)混凝土品質(zhì)的影響，混凝土強(qiáng)度高，其抗碳化能力強(qiáng)。因此，很多學(xué)者都研究了混凝土抗壓強(qiáng)度與碳化的關(guān)系。這些研究結(jié)果表明，混凝土碳化深度與抗壓強(qiáng)度的倒數(shù)成正比。

6)施工質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)對(duì)碳化的影響

混凝土施工質(zhì)量對(duì)混凝土的品質(zhì)有很大影響，混凝土澆注、振搗不僅影響混凝土的強(qiáng)度，而且直接影響混凝土的密實(shí)性，因此，施工質(zhì)量對(duì)混凝土碳化有很大影響。實(shí)際調(diào)查結(jié)果表明，在其它條件相同時(shí)，施工質(zhì)量好，混凝土強(qiáng)度高，密實(shí)性好，其抗碳化性能強(qiáng)；施工質(zhì)量差，混凝土表面不平整，內(nèi)部有裂縫、蜂窩、孔洞等，增加了CO2在混凝土中的擴(kuò)散路徑，使碳化速度加快。

混凝土養(yǎng)護(hù)狀況對(duì)混凝土碳化也有一定影響。混凝土早期養(yǎng)護(hù)不良，水泥水化不充分，使表層混凝土滲透性增大，碳化加快。另外，混凝土養(yǎng)護(hù)方法對(duì)碳化速度也有一定影響。

除此之外，混凝土表面的覆蓋層對(duì)混凝土碳化有一定的延緩作用。