混凝土碳化是指混凝土中的水化产物与周围环境中的CO2等酸性气体,生成碳酸盐或其他物质并引起混凝土中性化的现象。碳化将使混凝土的内部组成及组织发生变化,直接影响混凝土结构的性质及耐久性。本文在前人的研究基础上,依据《水工混凝土试验规程》DL/T 5150—2001,进行混凝土成型、养护、抗压强度和快速碳化试验。主要研究混凝土碳化深度与混凝土水灰比、水泥用量、碳化时间、抗压强度、含水率、环境温度和相对湿度的关系;快速碳化试验结果与同一试件混凝土在陕西杨陵地区露天堆放12个月的碳化深度情况,验证快速碳化与自然碳化之间的关系表达式。根据取得的试验结果,建立以抗压强度为主要因素的混凝土碳化深度平均值的数学模型和碳化深度概率分布模型,并用理论和实际工程资料对其进行验证。经过试验研究得到如下结论1、水灰比是影响混凝土碳化深度的一个重要因素。只要水灰比降低,相应的碳化深度就会降低,而且两者呈线性关系。2、在混凝土水灰比相同的条件下,碳化深度随水泥用量的增加而减少,但影响不是很大。所以单凭增加水泥用量来降低混凝土碳化的方法,并不可取。3、随着混凝土含水率的增大,碳化深度而减小。对混凝土碳化的程度起决定作用的不是空气的相对湿度而是混凝土的湿润状态。4、随着混凝土强度的增大,碳化深度变化的总趋势为减小。混凝土碳化深度与抗压强度成直线关系,且相关性较好,但有一定的适用范围。5、碳化深度随着碳化时间的延长在增大,呈幂函数关系。6、环境温湿度气候条件对混凝土的碳化速度具有明显的影响,而且环境温度对混凝土碳化速度的影响高于相对湿度。相对湿度不变而温度升高,混凝土的碳化速度将增大;温度不变相对湿度增大,混凝土的碳化速度将减小。7、依据实际工程中混凝土抗压强度与碳化深度的统计资料,利用最小二乘法对其关系曲线进行拟合,得到抗压强度对碳化速度影响系数。8、得到了混凝土碳化深度的概率分布函数,经检验,混凝土碳化深度的概率分布服从正态分布。利用实测碳化深度、钢筋保护层厚度值和碳化合格指标,可以进行混凝土碳化寿命预测。在混凝土碳化性能大量试验的基础上,通过详细的数据分析,本文主要有以下创新。1、在混凝土碳化的理论模型中,碳化深度和碳化时间的平方根成正比。通过试验,时间指数在0.39~0.52之间变化,其加权平均值为0.42,本文取时间的影响指数为0.42。经过理论和工程实例验证,该指数准确性较高。2、在混凝土快速碳化试验结果的基础上,得到环境温度影响系数和相对湿度影响系数。3、考虑混凝土环境的温度、湿度、CO2浓度混凝土所处位置混凝土抗压强度和碳化时间对混凝土碳化深度的影响,提出了混凝土碳化深度平均值的数学模型。经方差分析和工程实例验算,该模型是可信的,该模型基本上可以用于工程实际。