碳化作用对混凝土的危害体现在多个关键方面，严重影响混凝土结构的性能与寿命，以下是详细介绍：

破坏钢筋保护层

• ‌降低混凝土碱性‌：混凝土内部呈碱性，这种碱性环境能使钢筋表面形成一层致密的钝化膜，有效阻止钢筋与外界的水、氧气等发生化学反应，从而防止钢筋锈蚀。然而，碳化作用是混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生化学反应，生成碳酸钙和水的过程。随着碳化的进行，混凝土中的碱性物质不断被消耗，碱性逐渐降低。当碳化深度达到钢筋表面时，钢筋周围的碱性环境被破坏，钝化膜失去存在的基础，开始逐渐分解。例如，在一些老旧建筑中，经过检测发现混凝土的碳化深度已经接近或超过混凝土保护层厚度，这意味着钢筋失去了碱性环境的保护，处于极易锈蚀的状态。

• ‌引发钢筋锈蚀‌：钝化膜破坏后，钢筋直接暴露在潮湿的环境中，与水和氧气发生电化学腐蚀反应。钢筋锈蚀后，体积会显著膨胀，一般可膨胀至原来的 2 - 4 倍。这种体积膨胀会对周围的混凝土产生巨大的膨胀应力，当应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。裂缝的出现又会进一步加速水分和氧气的侵入，形成恶性循环，导致钢筋锈蚀更加严重，混凝土裂缝不断扩展和加深。比如，某桥梁工程在运营多年后，发现梁体底部出现大量裂缝，经检测是由于碳化作用导致钢筋锈蚀，进而引发混凝土开裂，严重影响了桥梁的结构安全。

改变混凝土孔隙结构

• ‌增加孔隙连通性‌：碳化过程中，混凝土中的一些水化产物会发生分解和转化，导致混凝土内部的孔隙结构发生变化。原本相对独立的孔隙可能会相互连通，形成更多的连通孔隙。这使得水分、氧气以及有害离子（如氯离子）更容易在混凝土内部渗透和扩散。例如，在海洋环境中的混凝土结构，由于碳化作用增加了孔隙的连通性，海水中的氯离子能够更快地渗透到混凝土内部，加速钢筋的锈蚀过程。

• ‌降低抗渗性‌：抗渗性是混凝土抵抗压力水渗透的能力。碳化作用改变了混凝土的孔隙结构，使其抗渗性显著降低。水分和有害物质的渗入会进一步加剧混凝土的劣化，如导致混凝土中的碱骨料反应发生，产生膨胀性物质，使混凝土开裂和破坏。同时，抗渗性降低还会影响混凝土的耐久性，缩短其使用寿命。比如，一些地下室的混凝土墙体，由于长期处于潮湿环境中且受到碳化作用的影响，抗渗性下降，出现渗水现象，不仅影响了室内的正常使用，还对墙体结构造成了损害。

影响混凝土力学性能

• ‌降低抗压强度‌：碳化作用会使混凝土内部的微观结构发生变化，导致混凝土的抗压强度降低。一方面，碳化过程中产生的碳酸钙可能会在混凝土孔隙中沉积，但这种沉积并不均匀，会在局部形成应力集中，影响混凝土的整体强度。另一方面，碳化引起的钢筋锈蚀和混凝土开裂也会削弱混凝土的承载能力。研究表明，随着碳化深度的增加，混凝土的抗压强度会逐渐下降。例如，对经过不同碳化程度处理的混凝土试件进行抗压强度试验，发现碳化深度较大的试件，其抗压强度明显低于未碳化或碳化程度较小的试件。

• ‌影响弹性模量‌：弹性模量是反映混凝土在弹性阶段内应力与应变关系的物理量。碳化作用会改变混凝土的内部结构，使其弹性模量发生变化。一般来说，碳化后的混凝土弹性模量会有所降低，这意味着混凝土在受力时的变形能力增大，刚度减小。这对于一些对变形要求严格的混凝土结构，如高层建筑的框架结构，会产生不利影响，可能导致结构在荷载作用下的变形过大，影响结构的正常使用和安全性。

缩短混凝土使用寿命

• ‌加速劣化进程‌：碳化作用引发的钢筋锈蚀、孔隙结构改变和力学性能下降等问题，会加速混凝土的劣化进程。混凝土结构在碳化、钢筋锈蚀、裂缝扩展等多种因素的共同作用下，其性能会逐渐衰减，使用寿命大幅缩短。例如，一些未采取有效防碳化措施的混凝土建筑，在运营十几年后就出现了严重的结构损坏，需要进行大规模的维修和加固；而采取了良好防碳化措施的同类建筑，使用寿命可延长至几十年甚至更长时间。

• ‌增加维修成本‌：由于碳化作用导致混凝土结构过早损坏，需要投入大量的资金进行维修和加固。维修工作不仅包括对裂缝的修补、钢筋的除锈和防锈处理，还可能需要对结构进行加固，如粘贴碳纤维布、增大截面等。这些维修和加固措施不仅成本高昂，而且会对建筑物的正常使用造成一定的影响。例如，某大型商业建筑的混凝土梁因碳化作用出现严重裂缝，需要进行加固处理，加固费用高达数百万元，同时还影响了商场的正常营业。