Carbonation Depth

📐 计算公式

x = K·√t（K 为碳化速度系数，mm/√a） K 受混凝土强度、养护、环境湿度影响碳化达到保护层厚度时钢筋开始锈蚀

按平方扩散规律估算给定使用年限下的混凝土碳化深度。

碳化系数 K (mm/√a)

使用年限 t (年)

Item	Formula / Note	Source / Standard
Carbonation depth model	x_c = k·√t	GB/T 50476 durability standard
Corrosion risk	Depassivation when front reaches rebar	Concrete durability theory

碳化深度按平方根规律 x = K·√t 增长：时间增至 4 倍，深度只增至 2 倍。因此“使用年限翻倍”并不等于“碳化深度翻倍”，取值时更要关注 K 的量级差异。

工况	K (mm/√a)	t (年)	碳化深度 x (mm)	说明
室内干燥、C30、养护良好	2.0	30	10.95	2.0×√30=10.954→10.95
室外一般环境、C25	3.0	50	21.21	3.0×√50=21.213→21.21
潮湿环境、C40	1.2	100	12.00	1.2×√100=12.0
室外、C30（保护层 25 mm）	2.5	50	17.68	2.5×√50=17.678→17.68，尚未到达钢筋
CO₂ 偏高 / 干湿交替	4.0	30	21.91	4.0×√30=21.909→21.91，25 mm 保护层已被越过

下表为工程经验参考区间（非规范强制值），实际应以同配合比、同环境的历史检测数据反算 K；无实测数据时取区间中值并做敏感性复核。

环境条件	相对湿度	K 参考范围	取值要点
室内干燥	< 60%	1.0 – 2.0	C20–C25 取上限，C40 以上取下限；养护充分取下限
室外一般环境	60% – 75%	2.0 – 3.0	碳化最快区间，无实测时取 2.5
潮湿 / 水下区	> 80%	0.8 – 1.5	孔隙水饱和阻碍 CO₂ 扩散，碳化反而慢
干湿交替 / CO₂ 偏高	周期变化	3.0 – 5.0	工业区、隧道、车库等 CO₂ 浓度高处取上限

令 x = c（保护层厚度），反解 t = (c / K)²。以 K = 2.0 mm/√a 为例：

保护层 15 mm → t = (15/2.0)² = 56.25 年
保护层 20 mm → t = (20/2.0)² = 100.00 年
保护层 25 mm → t = (25/2.0)² = 156.25 年
保护层 30 mm → t = (30/2.0)² = 225.00 年
保护层 40 mm → t = (40/2.0)² = 400.00 年

这说明保护层从 20 mm 增至 25 mm（仅 5 mm），到达钢筋的时间从 100 年延到 156 年——保护层厚度对耐久性的杠杆远大于提高强度等级，这也是规范把保护层厚度作为强制性构造要求的原因。

GB/T 50476-2019《混凝土结构耐久性设计标准》：按环境类别（I–V 类）与设计使用年限规定最大水胶比、最低强度等级与保护层厚度；本页 K 值是该标准附录经验公式/参数在工程上的简化用法。
GB 50010-2010（2015 年版）《混凝土结构设计规范》：规定受力钢筋的保护层最小厚度（板 15 mm、梁柱 20–25 mm、基础 40 mm 等，随环境类别调整），是本页“反解到达年限”时 c 的取值来源。
既有结构评估可参考现场实测碳化深度（酚酞酒精溶液滴定法）：先测得 x 与已知 t，反算 K = x / √t，再用本工具外推剩余使用年限，比直接套经验 K 更可靠。

📌 计算说明

📚 深度解析：混凝土碳化深度估算（土木）