混凝土碳化及对回弹法检测压强度的影响

0引言

碳化是混凝土中的Ca(OH)₂与空气中的CO₂发生反应生成CaCO₃的现象。碳化是混凝土表面失去碱性，当碳化深度达到钢筋保护层时，会是钢筋发生锈蚀，影响钢筋混凝土结构的耐久性。同时碳化会使混凝土的表面硬度增加、强度提高。回弹法检测混凝土抗压强度的原理是根据混凝土表面硬度与强度之间具有一定的关系，通过实验并引入碳化深度这个参数而建立的回弹值、碳化深度与混凝土强度的曲线方程。由于混凝土原材料的多样性、施工条件及环境条件的多变性而导致碳化深度的不确定性，使得回弹法检测混凝土强度有时会出现较大的误差。因此准确的测定碳化深度，正确判定“假性碳化”是提高回弹法检测混凝土抗压强度的关键。

1混凝土的碳化

混凝主要的胶凝材料是水泥，水泥水化后的主要水化产物：

3CaO·SiO₂+nH₂O——xCaO·SiO₂·(n-3+x)H₂O+(3-x)Ca(OH)₂

2CaO·SiO₂+nH₂O——CaO·SiO₂·(n-2+x)H₂O+(2-x)Ca(OH)₂

其中水泥水化产物Ca(OH)₂占20%左右混凝土中水泥水化后生成的Ca(OH)₂与空气中的CO₂发生反应生成CaCO₃的现象称为碳化，其化学反应表达式为：

Ca(OH)₂+CO₂——CaCO₃+H₂O

2影响混凝土碳化的因素

2.1混凝土表面的密实度

强度较低的混凝土表面密实度差，孔隙率大，透气性好，易于碳化。

2.2混凝土所处环境条件

a大气二氧化碳浓度：一般在大气中存在水份的条件下，混凝土碳化速度随着二氧化碳浓度的增加而加快；作b周围介质的相对湿度：当大气的相对湿度为50%左右时，碳化速度较快。过高的湿度如95%以上，将会使混凝土孔隙充满着水、二氧化碳不易扩散到水泥石中，或者水泥石中的钙离子通过水扩散到表面，碳化生成的碳酸钙把表面孔隙堵塞，所以碳化作用不易进行。过低的湿度如25%,孔隙中没有足够的水使二氧化碳生成碳酸，碳化作用也不易进行。

2.3混凝土表层的碱度

碱度高的混凝土氢氧化钙含量多，硬化后与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙的时间就长，亦即碳化速度慢。

3碳化深度的测量方法

目前最简便的测量碳化深度的方法是酒精酚酞溶液法。利用酚酞的酒精溶液遇碱变红的原理测量碳化深度，一般采用1%～2%的酚酞的酒精溶液滴在混凝土表，用碳化深度测量仪测量未变红部分到混凝土表面的垂直距离即为碳化深度。这是一个间接测量碳化深度的方法，其实质是测量混凝土表面的中性化程度，而不是直接测量碳化深度值。这种方法测量在正常情况下混凝土的碳化深度是简单方便、准确可靠。

4碳化对回弹法检测混凝土强度的影响

回弹法检测混凝土强度的原理是根据混凝土表面硬度与强度之间的关系式来检测混凝土强度。碳化增加了混凝土表面硬度，会使回弹值增加。

对碳化深度的处理有三种方法:短龄期不考虑、把碳化层打磨掉、把其引入回归方程，我国的行业标准及地方标准都在回归方程中引入了碳化深度这个参数。行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23-2011附录A中，当碳化深度从零增加到6mm时混凝土的换算强度最高折减将近40%，可见碳化深度对回弹法检测混凝土强度影响之大。

5影响混凝土碳化深度测定的因素

5.1酸性脱模剂的影响

混凝土施工中采用的酸性脱模剂中和了混凝土表面的碱而使得混凝土表面与酚猷的酒精溶液而不显红色。

5.2混凝土的养护影响

现在的高层建筑，使用大模板施工。为了节约成本，加快模板的周转率，一般在混凝土浇筑后8～20小时，剪力墙就开始松动模板拉杆螺栓或拆模，而拆模后又不能很好养护从而导致混凝土表面缺碱。当混凝土没有很好养护，水泥没有充分水化时，混凝土的表面就缺少氢氧化钙，而不显碱性。

5.3水泥、混凝土掺合料的影响

现在的水泥、混凝土为了节约成本、改善性能都参加了大量的混合材和掺合料，使得混凝土的浆体中水泥含量降低，水化后产生的Ca(OH)₂含量相对较低，易于碳化。

5.4测试时间的影响

由于混凝土中的Ca(OH)₂含量降低，采用酚酞的酒精溶液测量时，混凝土表面变红的试件延长，现在要等l0min～30min再进行测试。

5.5测试工具的影响

混凝土的碳化面往往是不规则的斜面，采用一般的测量工具很难精确的测出碳化点到混凝土表面的垂宜距离。采用专用的碳化深度测定仪，不但可以测出碳化深度而且还可以把所测定的数据放大，便于观察和读数。

5.6酒精浓度及酚酞酒精溶液浓度的影响

一般采用95%浓度的酒精或75%的医用酒精配制1%-2%浓度的酚酞溶液，经过实验观察酒精的浓度及酚酞溶液的浓度对碳化深度的测量结果影响不大。【干货】混凝土养护的“8个误区”

6假性“碳化”

6.1假性“碳化”现象

自然环境下混凝土碳化进行的比较缓慢，但在实际的工程检测中，往往存在龄期较短碳化却很大、同一项目又同时施工碳化差别也很大的情。有的工程项目测定碳化深度很大，采用棉毡包裹充分浇水二次养护一周，从新测试碳化深度却为零；有时在测定碳化深度点的旁边用钢筋刻画再次测定碳化深度却为零。种种迹象表明混凝土表面存在着“假性”碳化现象。假性“碳化”较大时，可导致回弹法检测混凝土抗压强度明显偏低。

6.2产生“假性”碳化的原因

a混凝土养护不充分：混凝土强度的增长是随着浆体中水泥的水化而增长的。当混凝土拆模较早，表面的水分挥发较快且又不能及时养护时，水泥水化不充分而导致混凝土表面缺少“碱”。尤其是采用大模板施工、气候干燥时，表现的更为明显。

b酸性脱模剂：酸性脱模剂中和了混凝土表面的“碱”而是混凝土表面呈中性。

c大量掺合料的影响：现在的PO系列硅酸盐水泥生产过中掺加了20%左右的混合材，混凝土产生中又掺加了(20～35)%的掺合料，使得混凝土中的水泥含量相对较少，水泥水化后生成的Ca(OH)₂含量较低。

d碳化深度的测量方法：采用酚酞的酒精溶液测量碳化深度是一个间接的测量碳化深度的方法，其核心是测量混凝土表面失去碱性的程度，而不是真正测量混凝土表面的碳化。当混凝土表面失去碱性，与酚酞溶液不变红时人们视为碳化。通常情况下，这种测量碳化深度的方法是准确、方便、可靠的，但当由于其它原因引起的混凝土表面失去“碱”性时，这种方法就不能真正反映混凝土的碳化了。

6.3假性“碳化”判定

假性“碳化”的判定应根据具体的工程状况和工作经验而定，一般情况下混凝土龄期短碳化深度较大时，可视为假性“碳化”。

6.4假性“碳化”的处理

对于假性“碳化”可以采用二次保湿养护的方法，一般养护时间(7～14)d，可以明显改善假性“碳化”的影响。另外可以采用同条件养护的混凝土试块或在测区鮎取芯样对测区的混凝土强度值进行修正。