混凝土碳化是引起钢筋锈蚀的主要因素之一。与大气环境类似,处于含侵蚀性CO₂地下水环境下的混凝土结构同样会遭受碳化作用,造成钢筋锈蚀,最终导致混凝土结构耐久性破坏。本文研发了侵蚀性CO₂地下水环境下混凝土加速碳化的试验装置及方法,并分别开展了考虑粗骨料影响的混凝土碳化试验和侵蚀性CO₂地下水环境下混凝土碳化试验,建立了考虑粗骨料影响的地下水环境下混凝土碳化深度多因素模型,并对地下水碳化环境下混凝土结构的耐久性进行了分析和预测。其主要研究内容如下:1、通过使用有机毛玻璃管模拟粗骨料使之均匀分布于砂浆中进行碳化试验,分析粗骨料体积分数、粒径、形状等粗骨料性质和水胶比、机制砂掺量等配合比参数对碳化深度的影响规律,建立了考虑粗骨料影响的混凝土碳化深度多因素模型,并通过将模型预测值与本研究试验值以及其它课题组试验值的对比分析,检验了该模型的准确性和普适性。2、提出了含侵蚀性CO₂人工地下水溶液的配制方法和侵蚀性CO₂地下水环境下混凝土加速碳化的试验方法,并研发了相应的试验装置,该装置和方法能将试验过程中浸泡溶液中的侵蚀性CO₂浓度的变异系数稳定在0.15的范围内,形成稳定的含侵蚀性CO₂的地下水环境,为在正常大气压条件下开展侵蚀性CO₂地下水环境下混凝土加速碳化试验提供有利条件。3、利用含侵蚀性CO₂人工地下水溶液的配制装置和侵蚀性C02地下水环境下混凝土加速碳化的试验装置,开展了含侵蚀性CO₂地下水环境下混凝土的碳化试验,分析了侵蚀性CO₂浓度、水胶比、粉煤灰掺量、矿粉掺量和碳化龄期等因素对混凝土碳化深度的影响规律,提出了地下水环境下考虑粗骨料影响的混凝土碳化深度多因素模型和地下水环境下混凝土碳化的时变模型,并通过实测值和模型预测值的对比分析证明了模型的有效性。4、基于地下水环境下考虑粗骨料影响的混凝土碳化深度多因素模型,分别对不同配合比条件下混凝土结构的板、墙等受一维碳化影响的部位和梁、柱等受二维碳化影响的部位进行了耐久性分析,研究表明根据《GB 50046-2008工业建筑防腐蚀设计规范》的规定对含侵蚀性CO₂地下水环境下混凝土结构进行设计,可以满足100年的服役寿命要求。