混凝土碳化知识详解:从原理、检测到评价与处理-知筑侠
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混凝土碳化知识详解:从原理、检测到评价与处理

混凝土碳化在现行规范《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015虽未被纳入施工质量验收的强制指标,但对钢筋保护和普通混凝土强度至关重要。下面将介绍碳化的定义、重要性、检测方法等,旨在为大家提供一份实用的技术参考。

一、 什么是碳化?为何要测碳化?

1、定义:混凝土碳化是指其碱性成分(如氢氧化钙 Ca(OH)₂ )与空气中的二氧化碳CO₂ 发生化学反应,生成中性的碳酸钙 CaCO₃,导致混凝土碱度(pH值)下降的过程。

2、重要性
(1)、主要危害
碳化会破坏钢筋表面的碱性钝化膜,当碳化深度达到钢筋表面时,在有水和氧气的条件下将引发钢筋锈蚀,严重影响结构耐久性;
(2)、强度影响

对于普通混凝土(C15-C50),碳化深度是回弹法推定其强度时必须修正的关键参数;

(3)、质量表征

虽然《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204-2015)未将其作为验收指标,但控制碳化深度是高质量施工和关注长期耐久性的重要体现。

二、现场碳化深度测量方法

1、检测原理

利用1%-2%酚酞酒精溶液作为指示剂。遇碱(pH>12.6,未碳化混凝土)变红色,遇中性物质(pH<8.5,已碳化混凝土)不变色。

2、工具准备

冲击钻(或凿子)、吹气球、1%-2%酚酞酒精溶液、碳化深度尺(普通型或电子数显型)。

3、测点布置规则

选择梁、板、柱等代表性构件设置测区。

测量点数量不低于混凝土回弹构件测区总数的 30%,每个测区布置 3 个测点,间距不宜小于 20mm。

4、操作步骤

钻孔:在测点处凿或钻直径约15mm、深度大于预估碳化深度的孔洞;

清理:用吹气球清除孔洞内粉末和碎屑,禁止用水擦洗;

喷涂判别:在孔洞内壁喷洒酚酞溶液,静置约30秒,待碳化与未碳化(红-无色)分界线清晰后测量;

测量读数:使用碳化尺垂直测量混凝土表面至分界线的距离。每个测点均匀测量 3 次,读数精确至0.25mm;

结果计算:取单孔3次测量的平均值作为该孔碳化深度值,精确至0.5mm;最后再取各测点平均值作为测区碳化深度值。

特殊情况:若各测点碳化深度极差大于2.0mm,则应在每一测区分别测量。

示例1:测得碳化数据为1.5mm, 0.75mm, 1.5mm,平均值为1.25mm,修约至0.5mm,修约后结果为1.0mm;

混凝土碳化知识详解:从原理、检测到评价与处理

示例2:测得测区3碳化数据1.5mm, 2.0mm, 2.0mm,平均值为1.83mm,修约后结果为2.0mm。

混凝土碳化知识详解:从原理、检测到评价与处理

三、碳化深度的评价与处理措施

1. 控制阈值

预警值2.5mm。超过该数值可能预示混凝土强度不均匀,对钢筋的保护能力显著下降。

强度折减规则:

(1)、回弹法推定普通混凝土强度时,需按碳化深度修正回弹值,碳化深度越大,修正后强度越低;

(2)、采用回弹法时,需根据碳化深度查表修正。为防过度折减,规范设定≥6.0mm的碳化深度统一按6.0mm计算。

测区混凝土强度换算表示例 (单位: MPa)

混凝土碳化知识详解:从原理、检测到评价与处理

2、处理流程

预警处理:当平均碳化深度 > 2.5mm时,需引起重视,由设计单位从耐久性角度提出处理意见;

常规处理:若碳化未危及钢筋,后续的抹灰层能有效隔绝CO₂,延缓或阻止碳化发展,经济高效;

严重处理:若已引发钢筋锈蚀,需采取凿除、除锈、涂刷防腐涂料或采用聚合物砂浆修复。

四、 关于高强混凝土(C50-C100)的特别说明

高强混凝土结构致密,碳化速度极慢。其专用检测规程《高强混凝土强度检测技术规程》(JGJ/T 294-2013)不要求进行碳化深度修正。但若依据通用规程(JGJ/T 23-2011)或进行耐久性评估,则仍需测量。

五、 碳化的主要影响因素

1、环境条件

二氧化碳浓度、温度和湿度共同作用,其中湿度在 50%-70% 时碳化速度最快。

2、混凝土自身质量

(1)、水胶比:水胶比越低,混凝土越密实,碳化速度越慢;

(2)、水泥参数:水泥用量越大、碱含量越高,抗碳化能力越强;

(3)、掺合料:大量掺加粉煤灰、矿粉等会降低初始碱度,可能加快早期碳化。

3、养护条件

充分的湿养护是形成致密水泥石结构的关键,养护不足是现场碳化过深的最常见原因。

结语

因此,必须将严格的质量控制贯穿于混凝土从原材、施工到养护的每一个环节,任何一环的短板都可能导致碳化等隐患的渗透。唯有全程精准把控,方能防患于未然。

THE END

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