海砂中的氯化物可使混凝土中钢筋发生大面积锈蚀,即使海砂引入的初始游离氯离子含量低于临界阈值,考虑碳化对固化氯离子的释放以及内部迁移效应,海砂混凝土结构也可能遭受超过设计预期的耐久性破坏风险。本文针对碳化对海砂混凝土中氯离子固化及钢筋锈蚀行为进行了研究,主要结论如下:(1)碳化使已结合的氯离子重新释放为自由氯离子,碳化区混凝土中氯离子含量要显著高于非碳化区,且出现了碳化作用驱动氯离子迁移的现象。(2)氯离子对混凝土的抗碳化能力有一定的影响,海砂中引入一定含量的氯离子将有利于提高混凝土的抗碳化能力,这与氯离子能促进水泥水化有关。(3)推导了碳化作用下氯离子在混凝土内部的迁移模型,该模型能表征碳化作用下氯离子含量沿碳化深度先增后减的分布规律及氯离子浓度分布曲线的经时变化规律。(4)保护层厚度对钢筋腐蚀电位有一定的影响,碳化前,钢筋腐蚀电位变化幅度并不明显,碳化后,受碳化区影响的保护层厚度较小的钢筋腐蚀电位明显降低,而保护层厚度较大的钢筋电位基本不受影响。钢筋的表面处理方式对钢筋腐蚀电位及腐蚀电流密度也有一定的影响。对腐蚀电位,预锈钢筋的腐蚀电位最正,其次是原状钢筋,化学处理的钢筋电位最负;对腐蚀电流密度,化学处理钢筋最小、其次是原状钢筋,预锈钢筋则最大。(5)早期碳化作用对钢筋腐蚀过程有一定的抑制作用,碳化使保护层混凝土更为密实,增加了混凝土电解质的电阻率,降低了钢筋腐蚀的速度。(6)实际工程调查显示,碳化作用可驱使氯离子在碳化的峰面聚集,使局部的自由氯离子含量显著提高。受到氯离子含量峰值和碳化的双重效应,混凝土中钢筋锈蚀程度非常严重。(7)快速碳化试验及工程调查证明,海砂混凝土结构必须考虑碳化与氯离子的协同作用,从而谨慎确定海砂混凝土结构中的氯离子限值以及选择合理的既有海砂混凝土治理措施。