碳化对回弹法检测混凝土抗压强度的影响.docx

1、碳化对回弹法检测混凝土抗压强度的影响随着我国经济的发展，建设工程的发展日新月异，各单位主体对工程质量也越来越重视。回弹法检测在混凝土抗压强度及深度值测量中的作用越来越重要，因此研究混凝土碳化对采用回弹法检测混凝土抗压强度及深度值测量的影响具有一定的参考意义。1 混凝土碳化的成因混凝土碳化是指混凝土受到的一种化学腐蚀。空气中二氧化碳（CO2）气体通过硬化混凝土细孔渗透到混凝土内，与其碱性物质氢氧化钙Ca（OH）2发生化学反应后生成碳酸盐（CaCO3）和水，使混凝土碱性降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化。其化学反应方程式为：Ca（OH）2CO2CaCO3H2O。2 混凝土碳化的危害混凝土碳化的

2、危害主要体现在钢筋混凝土结构中，由于在混凝土的水化过程中会伴随着大量的氢氧化钙Ca（OH）2生成，使得混凝土空隙中充满了饱和的氢氧化钙溶液，其碱性使包裹在混凝土结构中的钢筋表面生成难溶的三氧化二铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4），形成碱性氧化钝化膜。随着空气中CO2气体通过硬化混凝土细孔渗透到混凝土内，混凝土空隙中饱和氢氧化钙溶液中的氢氧化钙被慢慢消耗，使得混凝土介质中的氢氧根离子减少，最后破坏了混凝土介质的碱环境。由于钢筋失去了保护，在水和空气的侵蚀下，慢慢发生锈蚀。混凝土结构中钢筋锈蚀的物质是一种结构松散的氧化物，它在钢筋与商品混凝土中间产生一层松散隔离层，显著地更改了钢筋与商品混

3、凝土的触碰表层，进而减少了钢筋与商品混凝土中间的粘接力。钢筋的锈蚀物质比锈蚀前钢筋所占的体积更大，进而对包围着在钢筋周边的混凝土造成膨胀力，当膨胀力达到一定水平时，会造成混凝土结构的裂开。在钢筋锈蚀变形后，带肋钢筋肋将慢慢退化。当钢筋锈蚀较比较严重时，带肋在混凝土结构中的机械咬合功效消退，导致钢筋与混凝土的裹握力退化。3 混凝土碳化对采用回弹法检测混凝土抗压强度的影响回弹法检测混凝土抗压强度的原理：由于混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在一定的关系，当回弹仪的弹击锤被一定的弹力（标准能量）弹击到不同的硬度的混凝土表面时，会呈现出不同的回弹高度（即回弹值），通过对回弹值进行分析计算可推断出混凝土

4、抗压强度。通过大量的混凝土碳化特性与其表面硬度的关系试验研究可知，混凝土的碳化会使混凝土表层微结构发生巨大的变化，随着混凝土表面结构中碳酸钙（CaCO3）的生成，混凝土结构表面会更加致密，进而使混凝土表面更加坚硬，导致回弹法检测混凝土抗压强度时回弹值比真值偏高，分析计算出的混凝土抗压强度值也比真值偏高。为了保证检测精度，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程统一了回弹仪检测方法，通过对碳化深度值的科学测量，推算出具有代表性的碳化深度值，通过碳化深度值查表换算得出混凝土抗压强度代表值。4 混凝土碳化对深度值测量的影响第一，由于混凝土抗压强度换算值由回弹值及碳化深度值两个因素确定，因此需要具体确定每个测

5、区的碳化深度值。在回弹值测量完毕后，应在具有代表性的测区上测量碳化深度值，测点数不应少于构件测区数的30%，且应取其平均值作为该构件每个测区的碳化深度值。当碳化深度值极差大于2.0 mm时，预示着该构件混凝土强度可能不均匀，因此要求每一测区应分别测量碳化深度值。第二，由于现在所用水泥掺合料品种繁多，部分水泥水化后不能立即呈现碳化与未碳化的界线，需等待一段时间后才能显现。因此一定要待碳化与未碳化界线清楚时再进行测量。与回弹值一样，碳化深度值的测量准确与否，直接影响到推定混凝土强度的准确性，因此在测量时应为垂直距离，并非孔洞中呈现的非垂直距离。第三，由于酚酞是一种弱有机酸，其在pH值小于8.2的溶

6、液环境中为无色的内酯式结构，呈无色状态；在pH值大于8.2时为红色的醌式结构，呈现出紫红色状态。以1%2%的酚酞酒精溶液作为指示剂，显示碳化深度，其在混凝土碱性环境中（大量氢氧化钙存在）呈紫红色；在混凝土被碳化的环境中（大量氢氧化钙被二氧化碳消耗为碳酸钙，碱性环境大幅减弱）呈现无色，从而可以据此明确碳化与未碳化的界线。第四，泵送混凝土的流动性大，其浇筑面的表面和底面性能相差较大，由于目前缺乏足够的具有说服力的实验数据，故规定在检测泵送混凝土时，应将混凝土浇筑侧面作为测区。5 影响混凝土碳化的因素混凝土发生碳化的必要条件是混凝土中的氢氧化钙Ca（OH）2和空气中的二氧化碳（CO2）发生化学反应。

7、影响化学反应速率的主要因素包括内因和外因。内因基于反应物本身的性质，即化学键的强弱与化学反应速率的关系。外因包括混凝土成型前的原材料因素、混凝土成型中的施工因素、混凝土成型后的环境因素。（1）混凝土成型前的原材料因素。第一，水泥的品种。不同的水泥品种内部包含的矿物成分不同，水泥的活性也有所差异，对于混凝土成型后的强度和碱性的影响也有区别。一般而言，早强型的水泥品种由于内部包含的成分及早期强度较高的影响，混凝土成型后抗碳化能力也相对较高。第二，水泥的用量。水泥用量的增加提高了混凝土成型后的碱含量，增大了孔溶液中的PH值，从而提高了混凝土的抗碳化能力。第三，水胶比。混凝土中起凝结作用的材料被称为胶

8、凝材料，包括粉煤灰、矿粉、硅灰等有凝结作用的材料。水胶比是指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值。经相关研究表明：混凝土充分完成水化反应所需的水胶比远比设计施工中所使用的水胶比要小，仅为0.220.25。为了满足施工要求，通常所设计使用的水胶比偏大。在混凝土中，水主要是以自由水和结合水的形式存在。自由水是指没有参与水化反应的拌合水，结合水是指与水泥基材料等发生水化反应而成为固体水化物的化学结合水和那些被吸附在固体颗粒表面的物理吸附水。化学结合水和物理吸附水也可称为“可蒸发水”和“不可蒸发水”。可蒸发水在蒸发消失后，会形成孔隙，其决定着混凝土的强度、耐久性等一系列物理性能。因此，在一定条

9、件下，混凝土的水胶比决定了混凝土的强度、耐久性等一系列物理性能参数，水胶比越低，混凝土的强度越高，混凝土的密实度越高，CO2扩散的阻力就越大。反之，水胶比越大，混凝土的孔隙率增大，密实度降低，CO2扩散的阻力变小，碳化速度增大。第四，掺合料。混凝土中的掺合料对碳化主要有两个方面的影响，一是降低了混凝土中的碱含量，对混凝土的抗碳化具有副作用，二是掺合料与水泥复合改善了材料级配降低孔隙率，提高密实性，对混凝土的抗碳化具有正面的改善作用。第五，骨料品种及级配。骨料的品种和级配的组合不同，其内部结构的孔隙也不同，直接影响着混凝土的密实度。材料致密坚硬、级配搭配好的混凝土的密实度好，抗碳化能力强。第六，

10、外加剂。外加剂是当今混凝土中不可或缺的组成部分，其不仅能够降低水胶比，还能改善混凝土工作性能，优质的外加剂能大大增强混凝土的抗碳化能力。（2）混凝土成型中的施工因素。第一，在施工过程中，混凝土搅拌不均匀或浇筑振捣不密实会导致混凝土不匀质，密实性差，出现内部空洞、麻面现象，从而大大降低了混凝土的抗碳化能力。第二，拆模过早，导致混凝土表面拉伤，出现蜂窝麻面，混凝土表面孔隙多，从而严重影响了混凝土的抗碳化能力。第三，浇筑成型后，养护也是一个关键的环节。养护方法不当和养护时间不足均会造成混凝土内部毛细孔洞粗大，且大多相互连通，严重时还会引起混凝土表面和内部出现裂纹，使CO2更容易渗入到混凝土中，从而加

11、速了混凝土的碳化。（3）混凝土成型后的环境因素。第一，温度。随着温度的升高，物质的化学活性变强，同时CO2的运动渗透也加快，为其碳化反应提供了更有利的条件，加速了其化学反应，提高了碳化速度。第二，湿度。混凝土碳化是液相反应，经有关研究表明，特别干燥的混凝土在相对湿度低于25%的情况下基本上很难发生碳化反应。潮湿的混凝土的湿度特别高，在相对湿度高于75%的情况下，由于混凝土的孔隙中存在较多水，CO2很难渗入，也很难发生碳化反应。在湿度保持在50%75%的空气中，不密实的混凝土最容易碳化，伴随着风速的加快，CO2流动更强，混凝土碳化速度也越快。综上所述，混凝土碳化是一个很复杂的系统过程，本文从最基本的原理和概念出发，对混凝土碳化进行了综述，希望能供相关人员参考学习。