炭化作用
混凝土是通过化学反应而硬化的。在混凝土渣块和混合水接触产生化学反应过程中,产生晶体形式的氢氧化物(包括硅酸钙)和氢氧化钙Ca(OH)2,形成一个PH值在12-13之间的碱性环境。
在稳定的高碱性的混泥土中,加强钢筋上形成钝化层,以保护钢筋使之免受腐蚀。
在空气中,混凝土的碱性因为炭化作用而减弱。水泥中所含Ca(OH)2和空气中的CO2反应生成CaCO3,
这会降低混凝土的pH值。当pH值低于9.5时,钢筋表面的钝化层就会遭到破坏。
由于氧和水汽的存在,钢筋开始生锈。一旦钢筋生锈后,它的体积会明显加大。这种膨胀导致混凝土破裂并最终散裂。炭化速度和混凝土的质量有关。比如,强度为45N/mm2
(B45)的预制混凝土经20年后,一般有3mm深的炭化层。然而,对于更低强度等级的混凝土(如B25)经相同年限后其炭化层的厚度则超过15mm。
混凝土本身质量低劣
混凝土老化的潜在原因可能存在于生产过程中。比如,不正确的水灰比、不当压实度、模板渗漏以及养护不充足都会导致气孔增加。也就是说,这样的混凝土对水、氧气和CO2具有更高的渗透性
钢筋保护层厚度
混凝土的密实度和正确的保护层厚度是保证钢筋混凝土寿命的决定因素。
水
混凝土的气孔具有吸水性。水的渗透加快了混凝土内有孔区域的腐蚀。此外,裂缝也会因冻融作用而产生。
其它原因
最近的研究表明,空气中存在的有害物质,诸如SO2/SO3,对混凝土的影响不大。
这个被称为“硫化”的过程对混凝土的腐蚀深度达到1-2mm后自己就停止了。混凝土老化威胁急剧增加主要是由于氯化物的存在。使用融冰盐,浮游盐或快速氯化物早强剂,可导致钢筋被腐蚀。由于导致混凝土老化的原因有各种各样,基本的做法是必须对结构物进行详细的诊断以确定其诱因并找到解决问题的办法。