碳化對(duì)回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)工程的發(fā)展日新月異，各單位主體對(duì)工程質(zhì)量也越來越重視?；貜椃z測(cè)在混凝土抗壓強(qiáng)度及深度值測(cè)量中的作用越來越重要，因此研究混凝土碳化對(duì)采用回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度及深度值測(cè)量的影響具有一定的參考意義。1混凝土碳化的成因混凝土碳化是指混凝土受到的一種化學(xué)腐蝕。空氣中二氧化碳（CO2）氣體通過硬化混凝土細(xì)孔滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)氫氧化鈣［Ca（OH）2］發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽（CaCO3）和水，使混凝土堿性降低的過程稱為混凝土碳化，又稱作中性化。其化學(xué)反應(yīng)方程式為：Ca（OH）2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O。2混凝土碳化的危害混凝土碳化的危害主要體現(xiàn)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于在混凝土的水化過程中會(huì)伴隨著大量的氫氧化鈣［Ca（OH）2］生成，使得混凝土空隙中充滿了飽和的氫氧化鈣溶液，其堿性使包裹在混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋表面生成難溶的三氧化二鐵（Fe2O3）和四氧化三鐵（Fe3O4），形成堿性氧化鈍化膜。隨著空氣中CO2氣體通過硬化混凝土細(xì)孔滲透到混凝土內(nèi)，混凝土空隙中飽和氫氧化鈣溶液中的氫氧化鈣被慢慢消耗，使得混凝土介質(zhì)中的氫氧根離子減少，最后破壞了混凝土介質(zhì)的堿環(huán)境。由于鋼筋失去了保護(hù)，在水和空氣的侵蝕下，慢慢發(fā)生銹蝕?；炷两Y(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕的物質(zhì)是一種結(jié)構(gòu)松散的氧化物，它在鋼筋與商品混凝土中間產(chǎn)生一層松散隔離層，顯著地更改了鋼筋與商品混凝土的觸碰表層，進(jìn)而減少了鋼筋與商品混凝土中間的粘接力。鋼筋的銹蝕物質(zhì)比銹蝕前鋼筋所占的體積更大，進(jìn)而對(duì)包圍著在鋼筋周邊的混凝土造成膨脹力，當(dāng)膨脹力達(dá)到一定水平時(shí)，會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)的裂開。在鋼筋銹蝕變形后，帶肋鋼筋肋將慢慢退化。當(dāng)鋼筋銹蝕較比較嚴(yán)重時(shí)，帶肋在混凝土結(jié)構(gòu)中的機(jī)械咬合功效消退，導(dǎo)致鋼筋與混凝土的裹握力退化。3混凝土碳化對(duì)采用回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度的原理：由于混凝土的抗壓強(qiáng)度與其表面硬度之間存在一定的關(guān)系，當(dāng)回彈儀的彈擊錘被一定的彈力（標(biāo)準(zhǔn)能量）彈擊到不同的硬度的混凝土表面時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出不同的回彈高度（即回彈值），通過對(duì)回彈值進(jìn)行分析計(jì)算可推斷出混凝土抗壓強(qiáng)度。通過大量的混凝土碳化特性與其表面硬度的關(guān)系試驗(yàn)研究可知，混凝土的碳化會(huì)使混凝土表層微結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大的變化，隨著混凝土表面結(jié)構(gòu)中碳酸鈣（CaCO3）的生成，混凝土結(jié)構(gòu)表面會(huì)更加致密，進(jìn)而使混凝土表面更加堅(jiān)硬，導(dǎo)致回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)回彈值比真值偏高，分析計(jì)算出的混凝土抗壓強(qiáng)度值也比真值偏高。為了保證檢測(cè)精度，回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程統(tǒng)一了回彈儀檢測(cè)方法，通過對(duì)碳化深度值的科學(xué)測(cè)量，推算出具有代表性的碳化深度值，通過碳化深度值查表換算得出混凝土抗壓強(qiáng)度代表值。4混凝土碳化對(duì)深度值測(cè)量的影響第一，由于混凝土抗壓強(qiáng)度換算值由回彈值及碳化深度值兩個(gè)因素確定，因此需要具體確定每個(gè)測(cè)區(qū)的碳化深度值。在回彈值測(cè)量完畢后，應(yīng)在具有代表性的測(cè)區(qū)上測(cè)量碳化深度值，測(cè)點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于構(gòu)件測(cè)區(qū)數(shù)的30%，且應(yīng)取其平均值作為該構(gòu)件每個(gè)測(cè)區(qū)的碳化深度值。當(dāng)碳化深度值極差大于2.0mm時(shí)，預(yù)示著該構(gòu)件混凝土強(qiáng)度可能不均勻，因此要求每一測(cè)區(qū)應(yīng)分別測(cè)量碳化深度值。第二，由于現(xiàn)在所用水泥摻合料品種繁多，部分水泥水化后不能立即呈現(xiàn)碳化與未碳化的界線，需等待一段時(shí)間后才能顯現(xiàn)。因此一定要待碳化與未碳化界線清楚時(shí)再進(jìn)行測(cè)量。與回彈值一樣，碳化深度值的測(cè)量準(zhǔn)確與否，直接影響到推定混凝土強(qiáng)度的準(zhǔn)確性，因此在測(cè)量時(shí)應(yīng)為垂直距離，并非孔洞中呈現(xiàn)的非垂直距離。第三，由于酚酞是一種弱有機(jī)酸，其在pH值小于8.2的溶液環(huán)境中為無色的內(nèi)酯式結(jié)構(gòu)，呈無色狀態(tài)；在pH值大于8.2時(shí)為紅色的醌式結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出紫紅色狀態(tài)。以1%～2%的酚酞酒精溶液作為指示劑，顯示碳化深度，其在混凝土堿性環(huán)境中（大量氫氧化鈣存在）呈紫紅色；在混凝土被碳化的環(huán)境中（大量氫氧化鈣被二氧化碳消耗為碳酸鈣，堿性環(huán)境大幅減弱）呈現(xiàn)無色，從而可以據(jù)此明確碳化與未碳化的界線。第四，泵送混凝土的流動(dòng)性大，其澆筑面的表面和底面性能相差較大，由于目前缺乏足夠的具有說服力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故規(guī)定在檢測(cè)泵送混凝土?xí)r，應(yīng)將混凝土澆筑側(cè)面作為測(cè)區(qū)。5影響混凝土碳化的因素混凝土發(fā)生碳化的必要條件是混凝土中的氫氧化鈣［Ca（OH）2］和空氣中的二氧化碳（CO2）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素包括內(nèi)因和外因。內(nèi)因基于反應(yīng)物本身的性質(zhì)，即化學(xué)鍵的強(qiáng)弱與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)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、混凝土成型后的環(huán)境因素。（1）混凝土成型前的原材料因素。第一，水泥的品種。不同的水泥品種內(nèi)部包含的礦物成分不同，水泥的活性也有所差異，對(duì)于混凝土成型后的強(qiáng)度和堿性的影響也有區(qū)別。一般而言，早強(qiáng)型的水泥品種由于內(nèi)部包含的成分及早期強(qiáng)度較高的影響，混凝土成型后抗碳化能力也相對(duì)較高。第二，水泥的用量。水泥用量的增加提高了混凝土成型后的堿含量，增大了孔溶液中的PH值，從而提高了混凝土的抗碳化能力。第三，水膠比?；炷林衅鹉Y(jié)作用的材料被稱為膠凝材料，包括粉煤灰、礦粉、硅灰等有凝結(jié)作用的材料。水膠比是指每立方米混凝土用水量與所有膠凝材料用量的比值。經(jīng)相關(guān)研究表明：混凝土充分完成水化反應(yīng)所需的水膠比遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)施工中所使用的水膠比要小，僅為0.22～0.25。為了滿足施工要求，通常所設(shè)計(jì)使用的水膠比偏大。在混凝土中，水主要是以自由水和結(jié)合水的形式存在。自由水是指沒有參與水化反應(yīng)的拌合水，結(jié)合水是指與水泥基材料等發(fā)生水化反應(yīng)而成為固體水化物的化學(xué)結(jié)合水和那些被吸附在固體顆粒表面的物理吸附水?；瘜W(xué)結(jié)合水和物理吸附水也可稱為“可蒸發(fā)水”和“不可蒸發(fā)水”?？烧舭l(fā)水在蒸發(fā)消失后，會(huì)形成孔隙，其決定著混凝土的強(qiáng)度、耐久性等一系列物理性能。因此，在一定條件下，混凝土的水膠比決定了混凝土的強(qiáng)度、耐久性等一系列物理性能參數(shù)，水膠比越低，混凝土的強(qiáng)度越高，混凝土的密實(shí)度越高，CO2擴(kuò)散的阻力就越大。反之，水膠比越大，混凝土的孔隙率增大，密實(shí)度降低，CO2擴(kuò)散的阻力變小，碳化速度增大。第四，摻合料?；炷林械膿胶狭蠈?duì)碳化主要有兩個(gè)方面的影響，一是降低了混凝土中的堿含量，對(duì)混凝土的抗碳化具有副作用，二是摻合料與水泥復(fù)合改善了材料級(jí)配降低孔隙率，提高密實(shí)性，對(duì)混凝土的抗碳化具有正面的改善作用。第五，骨料品種及級(jí)配。骨料的品種和級(jí)配的組合不同，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙也不同，直接影響著混凝土的密實(shí)度。材料致密堅(jiān)硬、級(jí)配搭配好的混凝土的密實(shí)度好，抗碳化能力強(qiáng)。第六，外加劑。外加劑是當(dāng)今混凝土中不可或缺的組成部分，其不僅能夠降低水膠比，還能改善混凝土工作性能，優(yōu)質(zhì)的外加劑能大大增強(qiáng)混凝土的抗碳化能力。（2）混凝土成型中的施工因素。第一，在施工過程中，混凝土攪拌不均勻或澆筑振搗不密實(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土不勻質(zhì)，密實(shí)性差，出現(xiàn)內(nèi)部空洞、麻面現(xiàn)象，從而大大降低了混凝土的抗碳化能力。第二，拆模過早，導(dǎo)致混凝土表面拉傷，出現(xiàn)蜂窩麻面，混凝土表面孔隙多，從而嚴(yán)重影響了混凝土的抗碳化能力。第三，澆筑成型后，養(yǎng)護(hù)也是一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)和養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足均會(huì)造成混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔洞粗大，且大多相互連通，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起混凝土表面和內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，使CO2更容易滲入到混凝土中，從而加速了混凝土的碳化。（3）混凝土成型后的環(huán)境因素。第一，溫度。隨著溫度的升高，物質(zhì)的化學(xué)活性變強(qiáng)，同時(shí)CO2的運(yùn)動(dòng)滲透也加快，為其碳化反應(yīng)提供了更有利的條件，加速了其化學(xué)反應(yīng)，提高了碳化速度。第二，濕度?；炷撂蓟且合喾磻?yīng)，經(jīng)有關(guān)研究表明，特別干燥的混凝土在相對(duì)濕度低于25%的情況下基本上很難發(fā)生碳化反應(yīng)。潮濕的混凝土的濕度特別高，在相對(duì)