混凝土碳化深度的检测与评定

混凝土碳化深度的检测与评定
铁路工程质量检测相关 2008-08-18 05:59 阅读217 评论0
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8 结构
8．1 检测方法
8．1．1 钢筋锈蚀电位测试结果表明钢筋可能锈蚀活动的区域，应进行混凝土碳化深度测量。

8．1．2 混凝土碳化状况的检测通常采用在混凝上新鲜断面喷洒酸碱指示剂；通过观察酸碱指示剂颜色变化来确定混凝土的碳化深度。

8．2 检测步骤
8．2．1 测区位置的选择原则可参照钢筋锈蚀自然电位测试的要求，若在同一测区，应先进行保护层和锈蚀电位、电阻率的测量，再进行碳化深度及氯离子含量的测量。

8．2．2 测区及测孔布置
(1)测区应包括锈蚀电位测量结果有代表性的区域，也能反映不同条件及不同混凝土质量的部位，结构外侧面应布置测区。

(2)测区数不应小于3个，测区应均匀布置。

(3)每一测区应布置三个测孔，三个测孔应呈“品”字排列，孔距根据构件尺寸大小确定，但应大于2倍孔径。

(4)测孔距构什边角的距离应大于2．5倍保护层厚度。

8．2．3 使用酸碱指示剂喷在混凝土的新鲜破损面，根据指示剂颜色的变化，测量混凝土的碳化深度，量测值准确至毫米。

(1)配制指示剂(酚酞试剂)：8．2．3 使用酸碱指示剂喷在混凝土的新鲜破损面，根据指示剂颜色的变化，测量混凝土的碳化深度，量测值准确至毫米。

(1)配制指示剂(酚酞试剂)：75％的酒精溶液与白色酚酞粉末配置成酚酞浓度为1％
-2％的酚酞溶剂，装入喷雾器备用，溶剂应为无色透明的液体。

(2)用装有20mm直径钻头的冲击钻在测点位置钻孔。

(3)成孔后用圆形毛刷将孔中碎屑、粉末清除，露出混凝土新茬。

(4)将酚酞指示剂喷到测孔壁上。

(5)待酚酞指示剂变色后，用测深卡尺测量混凝土表面至酚酞变色交界处的深度，准
确至1mm。

酚酞指示剂从五色变为紫色时，混凝上未碳化，酚酞指示剂未改变颜色处的混凝土
已经碳化。

(6)将测区、测孔统一编号，并画出示意图，标上测量结果。

(7)测量值的整理应列出最大值、最小值和平均值。

8．3 评定标准
混凝上碳化深度对钢筋锈蚀影响的评定，可取构件的碳化深度平均值与该类构件保护
层
厚度平均值之比，并考虑其离散情况，参考表1—8-1对单个构件进行评定。

混凝土碳化边界的正确选择
中国混凝土网[2007-7-16] 网络硬盘我要建站博客常用搜索
回弹法以其简易快捷、方便测量的特点,被众多质检单位用来推定现龄期混凝土抗压强度。

回弹法统一测强曲线由回弹平均值和碳化深度值共同作用,碳化深度的测量准确与否,直接影响混凝土的推定强度。

碳化边界的选择因此也显得尤为重要。

碳化边界选择不正确,极易产生人为误差,造成碳化深度值测量不准确,从而影响混凝土的推定强度,最终带来生产方(施工单位)工程项目质量的风险。

本文将通过工程实例对碳化边界的正确选择进行探讨。

《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-2001(以下简称《回弹规程》)第4.3.2条规定碳化深度值测量采用浓度为1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处,当已碳化与未碳化界限清楚时,再用深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离。

《建筑结构检测技术标准》GB/T50344-2004(以下简称《标准》)中第4.6.8条,测量混凝土中性化(碳化或酸性物质的影响)的深度可用浓度为1%的酚酞酒精溶液(含20%的蒸馏水)测定,将酚酞酒精溶液滴在新暴露的混凝土面上,以混凝土变色与未变色的交接处作为混凝土中性化的界面。

某工程首层一、二层墙柱混凝土强度均为C40,三层—五层为C35,商品混凝土泵送浇筑,未进行装修抹灰,构件表面平整、密实。

至我单位对其四层进行检测时为止,混凝土龄期4个月左右。

笔者从该工程四层抽取30%且不少于10个的构件进行回弹,每个构件10个测区,采用如下方法测量碳化深度:用钎子在构件表面均匀的打3个坑儿,每个坑儿尺寸为Φ1.5cm×1.0cm(如右图所示);再吹净浮尘,滴酚酞试液,对其立即变红处与未变色的边界进行不少于3次的深度测量,每次的读数精确至0.5mm,极差不大于2.0mm,取其深度平均值6.0mm为该构件每测区的碳化深度值。

回弹法推定混凝土强度过程如下:
检测10个构件,计100个测区。

检测批回弹统计结果为:mf■■=20.8MPa, Sf■■=1.50MPa;
置信度为0.9时具有95%保证率的推定区间:取k■=1.01730,k■=2.91096;
Z=(k■-k■)Sf■■=2.8MPa; X■=mf■■-k■Sf■■=19.3MPa;X■=mf■■-k■Sf■■=16.4MPa;
X■<C35,低于设计要求。

本工程采用钻芯修正回弹,计算如下:
抽取6个芯样,其统计结果为:mf■■=47.6MPa,Sfccu=3.10MPa;
置信度取0.85时的芯样推定区间:取k1=0.82264,k2=0.60253;
Z=(k2+k1)Sfccu=4.4MPa;10个构件的回弹换算抗压强度均值mfccu,e=19.2MPa。

总体修正量Δ=47.6-19.2=28.4MPa。

使用总体修正量Δ修正100个测区后检测批的统计结果为:mfccu=49.2MPa, Sfccu=1.50MPa;
置信度为0.9时具有95%保证率的推定区间:取k1=1.01730,k2=2.91096;
Z=(k■-k■)Sfccu=2.8MPa; Xk,1=mfccu-k1Sfccu=47.7MPa; Xk,2=mfccu-k2Sfccu=44.8MPa;
X■>C35,符合设计要求。

可是混凝土的颜色变化引起了笔者的注意从而进行了另一项分析研究:本来滴酚酞试液后打坑儿深处立即变红,周围不变色,也即为笔者测量的变色与未变色处,经过1~2分钟后,用钎子打坑儿的混凝土自然脱落面颜色无变化,可钎子压实面的混凝土颜色逐渐由无色转为浅粉色,最浅处达到构件表面。

笔者用钉子划过构件表面,深度约0.2mm,吹净浮尘,滴酚酞试液后,不久同样看到浅粉色。

笔者在钻取出的混凝土芯样内部和表面分别刮下部分粉末作PH值试验。

结果表明,混凝土构件由表面至内部PH值增加,碱性增强。

酚酞试液
的指示范围为:无色7.4~10.0红色。

PH在7.4~10.0之间酚酞试液的颜色不变,当PH到达临界点时酚酞试液的颜色突变。

即假如PH值为6.0,酚酞试液为无色,当PH值逐渐增大到10.0时,酚酞试液突然由无色变为红色。

笔者将芯样(构件)表面的粉末制成溶液,加入酚酞试液后颜色立即变为红色,不像滴在混凝土上等片刻才变为浅粉色,这或许是颜色在溶液中比在固体上更易观察。

所以,只要酚酞遇混凝土"变色",PH值最小为
10.0。

而当PH值为10.0时,根据碳化机理,混凝土还"未碳化"。

笔者据此将现有回弹数据中的混凝土碳化深
度值调为0mm(精确至0.5mm),计算如下:
检测10个构件,共计100个测区,检测批的统计结果为:mf■■决=39.1MPa,Sf■■=2.63MPa;
置信度为0.9时具有95%保证率的推定区间:取k■=1.01730,k■=2.91096;
Z=(k■-k■)Sf■■=5.0MPa; X■=mf■■-k■Sf■■=36.4MPa; X■=mf■■-k■Sf■■=31.4MPa;
X■>C35,符合设计要求。

该工程采用回弹法、钻芯修正回弹、碳化深度调为0mm后的回弹法三种方法推定了现龄期混凝土抗压强度。

实践证明:采用将碳化深度值调为0mm后回弹法的结果较真实的反映了工程现龄期混凝土抗压强度,取得了符合设计要求决,接近钻芯法的结果。

笔者通过多个龄期半年内的工程进行验证,发现混凝土被工具所压实面的碳化深度值浅于混凝土自然脱落面的碳化深度值。

经过钻芯修正回弹,发现采用浅的碳化深度值提高了回弹法的检测精度。

因此可得结论:《回弹规程》中所书碳化与未碳化混凝土交界面与《标准》中所书混凝土变色与未变色的交接处应为同一边界,即检测时混凝土被工具所压实面滴酚酞试液后无色与浅粉色的交界处。

确定混凝土碳化与未碳化边界是用回弹法确定混凝土抗压强度的一项重要工作,碳化边界选择的不正确必然带来深度测量的不准确,回弹值相同而混凝土碳化深度值偏差±0.5mm,回弹推定强度与真实强度会偏差
3%~6%。

因此,建议在今后采用回弹法推定混凝土抗压强度时,以混凝土被工具所压实面滴酚酞试液后无色与浅粉色的交界处作为混凝土的碳化边界,这样可以提高回弹法检测精度,提高检测工作的效率。

混凝土碳化深度
混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。

空气中ＣＯ２气渗透到混
凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过
程称为混凝土碳化，又称作中性化，其化学反应为：Ｃａ（ＯＨ）2＋ＣＯ2
＝ＣａＣＯ3＋Ｈ2Ｏ。

水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使混凝土空隙
中充满了饱和氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表
面生成难溶的Ｆｅ2Ｏ3和Ｆｅ3Ｏ4，称为纯化膜。

碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。

可见，混凝土碳化作用一般不会直接引起其性能的劣化，对于素混凝土，碳化还有提高混凝土耐久性的效果，但对于钢筋混凝土来说，碳化会使混凝土的碱度降低，同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。

影响混凝土碳化速度的因素是多方面的。

首先影响较大的是水泥品种，因不同的水泥中所含硅酸钙和铝酸钙盐基性高低不同；其次，影响混凝土碳化主要还与周围介质中ＣＯ2的浓度高低及湿度大小有关，在干燥和饱和水条件下，碳化反应几乎终止，所以这是除水泥品种影响因素以外的一个非常重要的原因；再次，在渗透水经过的混凝土时，石灰的溶出速度还将决定于水中是否存在影响Ｃａ（ＯＨ）2溶解度的物质，如水中含有Ｎａ2ＳＯ4及少量Ｍｇ2＋时，石灰的溶解度就会增加，如水中含有Ｃａ（ＨＣＯ3）2的Ｍｇ（ＨＣＯ3）2对抵抗溶出侵蚀则十分有利。

因为它们在混凝土表面形成一种碳化保护层；另外，混凝土的渗透系数、透水量、混凝土的过度振捣、混凝土附近水的更新速度、水流速度、结构尺寸、水压力及养护方法与混凝土的碳化都有密切的关系。

混凝土碳化破坏的防治,对于混凝土的碳化破坏，我们在施工中总结出了一系列治理措施：一是，在施工中应根据建筑物所处的地理位置、周围环境，选择合适的水泥品种；对于水位变化区以及干湿交替作用的部位或较严寒地区选用抗硫酸盐普通水泥；冲刷部位宜选高强度水泥；二是，分析骨料的性质，如抗酸性骨料与水、水泥的作用对混凝土的碳化有一定的延缓作用；三是，要选好配合比，适量的外加剂，高质量的原材料，科学的搅拌和运输，及时的养护等各项严格的工艺手段，以减少渗流水量和其它有害物的侵蚀，以确保混凝土的密实性；另外，若建筑物地处环境恶劣的地区，宜采取环氧基液涂层保护效果较好，对建筑物地下部分在其周围设置保护层；用各种溶注液浸注混凝土，如：用溶化的沥青涂抹。

还有，若建筑物一旦发生了混凝土碳化，最好采用环氧材料修补，若碳化深度较大，可凿除混凝土松散部分，洗净进入的有害物质，将混凝土衔接面凿毛，用环氧砂浆或细石混凝土填补，最后以环氧基液做涂基保护。

测碳化很简单：
1.在砼表面凿个小洞，深1cm左右；
2.用洗耳球或小皮老虎吹掉灰尘碎屑；
3.在凿开的砼表面滴或者喷1％的酚酞酒精溶液；
某框架工程混凝土碳化原因分析
汪飒红
1 工程实例
某高层住宅，框架12层，建筑面积9800m2，标养试件强度符合要求，在用回弹法检测混凝土结构实体时，发现12层8.8MPa、28.6MPa、30MPa、31.3MPa，碳化深度为2mm，后用钻芯法检测混凝土强度为31.4MPa、35.9MPa、36.4MPa、38.强度为C35。

经设计验算该工程不需加固。

2 混凝土碳化原因
混凝土的主要成分有水泥、粗细骨料、水以及外加剂。

水泥掺与混凝土的拌合中，水泥中主要成分是CaO，经水化成Ca(OH)2 ,混凝土的碳化,是指混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2起化学反应,生成中性的碳酸盐CaCO3 。

未碳化的混凝土呈碱性，混凝土中钢筋保持钝化状态的最低（临界）碱度是PH值为11.5，碳化后的混凝土PH值为碳化使混凝土的碱度降低，同时，增加混凝土孔溶液中氢离子数量，使混凝土对钢筋的保护作用减弱。

当碳化超过混护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。

钢筋锈蚀后，锈蚀产生的体膨胀2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，锈蚀越严重，铁锈越多，膨胀力越大，最后导致混凝土开裂形成顺筋的产生使水和CO2得以顺利的进入混凝土内，从而又加速了碳化和钢筋的锈蚀。

3 影响混凝土碳化的因素
影响混凝土碳化的因素有环境因素、原材料因素、施工操作因素等。

铜陵地区空气污染较重，空气中二氧化硫含量较多，酸雨也较多，是影响混凝土质量的主要原因，另外影响混凝土
素还有如下几点。

①水泥品种。

水泥品种是影响混凝土碳化的主要因素。

矿渣水泥和粉煤灰水泥中的掺合料含有活性氧化硅和活性氧和氢氧化钙结合形成具有胶凝性的活性物质，降低了碱度，因而加速了混凝土表面形成碳酸钙的过程，固而碳化速度水泥碳化速度慢。

②粗、细骨料。

铜陵地区使用的是江砂，细骨料及粉料过多，则碳化速度加快。

③水灰比。

水灰比小的混凝土由于水泥浆的组织密实，透气性小，碳化速度较慢。

④外加剂。

混凝土外加剂的种类较多，但不可使用含有氯化物的外加剂，因为氯化物会加剧钢筋的腐蚀。

⑤浇筑和养护质量。

混凝土浇筑时，振捣不密实、养护方法不当、养护时间不足会造成混凝土内部毛细孔道粗大，、侵蚀性化学物质进入混凝土内部，加速混凝土的碳化和钢筋腐蚀。

混凝土结构工程施工质量验收规范中规定：在混凝土试件强度评定不合格及结构实体检验中，可采用非破损或局部测方法，按国家现行有关标准的规定对结构构件中的混凝土强度进行推定。

常用的有回弹法、超声回弹综合法、钻芯出法等，其中最常用的是回弹法。

而回弹法中碳化深度对混凝土强度的推定值影响很大。

碳化是一个缓慢发展的过程凝土结构及构件强度的检验时，为取得比较准确的混凝土的实际强度，应在28d后尽早进行，即在未碳化或碳化程度很。

4 混凝土碳化的防治
①在使用时合理选用水泥品种。

对于水位变化区以及干湿交替作用的部位或较严寒地区选用抗硫酸盐普通水泥；对和粉煤灰水泥要控制掺量，普通水泥掺粉煤灰，可以在水泥用量不变的情况下，再外掺粉煤灰取代部分砂子，或同时掺的减水剂，即采用“双掺”的技术措施，这样可以提高混凝土的抗碳化能力。

②选好合适的配合比，适量的外加剂，控制细骨料、粉料用量。

分析骨料的性质，如抗酸性骨料与水，水泥的作用的碳化有一定的延缓作用。

对于使用江砂的地方，砂的级配不合理，粉料较多，更应选择合适的配合比，控制水灰比拌和运输，及时地养护，以减少渗流水量和其它有害物的侵蚀，确保混凝土的密实性。

混凝土的密实度也是保证工程质因素。

③碳化后的混凝土构件还可采用涂刷环氧基液的方法，对建筑物地下部分在其周围设置保护层；用各种溶注液浸注用溶化的沥青涂抹。

对碳化深度较大的，可凿除混凝土松散部分，洗净进入的有害物质，将混凝土衔接面凿毛，用环细石混凝土填补，最后以环氧基液做涂基保护。

5 结语
本工程地表沉降主要出现在开挖过程和二次衬砌时拆除临时。