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发表时间：2021/8/26   来源：《工程管理前沿》2021年4月第12期   作者：周明松

[导读] 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，

        周明松
        中建八局西南建设有限公司，成都，610041
        [摘要] 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，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氯离子数量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。
        [关键词]碳化深度; 混凝土强度; 五大要素；混凝土强度推定値
1  工程概况
        城投金茂府院项目位于成都市龙泉驿区十陵街道东三环路三段。地下室一层，地面上为1-20号楼，主楼基础采用筏板基础，为二类高层住宅建筑，层数十三层，建筑高度38.5m，除了地下车库顶板混凝土强度是C35P6，其余墙柱梁板均为C30混凝土，无高强度混凝土墙面，地下室底板混凝土保护层厚度40mm，地下室顶板保护层厚度20mm，其余墙柱楼板保护层厚度按一类环境设置保护层厚度，一类环境下混凝土保护层厚度详见表1.1

2  工艺原理
        混凝土碳化公式: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，混凝土遇到空气中CO2,产生化学反应，表面混凝土碳化CaCO3，当酚酞乙醇溶液滴在混凝土面上，溶液由表向里扩散，未变色部分证明已经被碳化，颜色变成紫红色部分未没有碳化区域，用碳化深度测定仪检测变色与未变色边缘的深度，由此得出碳化深度值。

3  影响混凝土碳化深度五要素
3.1材料因素
        碳化反应中化学物质是Ca(OH)2，不同品种的水泥矿物质含量碱含量都不同，早强型水泥抗碳化能力较高，矿物质含量较高的特种水泥，如矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的抗碳化速度就比普通硅酸盐水泥快，水泥中掺不同用量的外加剂，对水泥的抗碳化性能影响也不同，表3.1列举了常用水泥品种碳化速度系数。

3.2水胶比因素
        混凝土的等级是由不同比例的材料按照一定比列进行适配，形成不同强度的混凝土，混凝土配合比为：水泥:水:砂子:石子=1:x:y:z，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，国家规范对水胶比碱含量有特殊要求，见表3.2混凝土耐久性基本要求。

        混凝土配合比中增加水泥用量即高强度混凝土构件比低强度混凝土构件抗碳化性强，同一个配合比中，粉煤灰减水剂等外加剂含量也影响混凝土性能，混凝土碳化深度随水泥用量的增加而减小。另一方面，水胶比越低，混凝土强度越高，混凝土越密实，外界CO2就越难以进入混凝土内部，水胶比从0.4提高到0.8，二氧化碳在混凝土内扩散速度提高10倍，将严重影响混凝土耐久性，因而混凝土的耐久性要满足表3.2的基本要求。山东科技院有研究论文显示，碳化深度K=12.1W/C，W/C为水胶比。
3.3外加剂因素
        预拌混凝土为了提高经济性会在混凝土配合比中添加掺合料，可以减少水泥用量，粉煤灰既可以代替一部分水泥，提高混凝土和易性，减小水化热，提高密实度，另一方面，代替部分水泥，水胶比增大，降低了混凝土抗碳化性能，粉煤灰技术规程中规定了粉煤灰掺合料在混凝土中的最大掺量，如表3.3

3.4环境因素
        从混凝土碳化原理得知，空气中二氧化碳和混凝土发生反应生成碳酸钙，因此，干燥的环境（湿度小于25%）和潮湿的环境（湿度大于95%）中，二氧化碳含量较小，延缓了混凝土表面的碳化反应。
3.5振捣与养护因素
        混凝土振捣尤其是夜间施工浇筑混凝土，存在漏振、少振，使得混凝土成型后产生蜂窝麻面，二氧化碳从空隙中渗透到混凝土内部引起碳化反应，施工现场一些不规范施工浇筑，在浇筑混凝土中加水来增加和易性，拆模后会在墙柱构件表面形成水纹，大大增加了碳化反应时间。混凝土构件拆模后要及时洒水养护，水泥的水化热是影响混凝土密实度耐久性重要指标，养护不到位，增加墙体开裂风险，空气中二氧化碳渗透到结构内部，也加速碳化，使得钢筋锈蚀，养护还要考虑环境温度影响，环境温度过低过高都对混凝土构件不利，及时洒水养护，较少温度湿度引起的混凝土冷缩干缩。

4碳化深度检测方法
碳化深度测量符合以下规定：
        在混凝土表面形成直径15mm左右的孔洞，其深度要大于混凝土碳化深度；
        清除孔洞中的粉末和碎屑，不得用水擦洗；
        采用浓度1%-2%酚酞酒精溶液喷洒在孔洞内壁的边缘处，用碳化测定仪在已碳化和未碳化交接面到混凝土表面的垂直距离，并测量3次，每次读数精确到0.25mm；取3次测量值的平均值作为碳化深度测定结果，并精确到0.5mm。
        碳化深度检测测区要清理平整，原浆面，不得有浮浆，油垢及蜂窝麻面，不得随意选择空隙多的构件测区，不得选择表面水纹多的构件，不得选择地下室阴暗潮湿构件。
        碳化深度检测测区要有代表性，不同混凝土强度等级的构件要分开检测并做好数据统计，同一强度等级的混凝土构件，碳化测区取回弹检测测区的30%，回弹检测测区不得少于同批次构件总数的30%且不少于10件。
        对于一些重要混凝土构件，可以取多个测区碳化值求平均值作为该区域的碳化值，对于碳化深度值极差大于2.0mm时，应在每一个测区测量碳化深度值。
        按照《混凝土结构设计规范》要求，三个月内浇筑混凝土不需要测量碳化深度，三个月内混凝土碳化深度一般为混凝土保护层的5%，不需要测量，在回弹法测定三月内的混凝土强度换算值时碳化深度一般按照0进行换算。
5混凝土强度推定値
        测量回弹时，每一个测区读取16个回弹值，每一个回弹值精确至1，按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》要求计算出该测区16个值的平均回弹值，再按照统一测强曲线、地区测强曲线或者专用测强曲线查表得出该碳化深度值下的混凝土强度换算值，当测区数在10个以上要计算混凝土强度换算值的平均值和标准差，公式如下：

        混凝土强度推定値相当于该区域混凝土换算值总体分布中保证率不低于95%的构件中混凝土抗压强度值，当构件测区少于10个，该混凝土强度推定値等于构件中最小的混凝土强度换算值，当构件不少于10个，应按下列公式计算：
        
        
6结束语
        混凝土回弹值作为实体结构评定强度的重要指标，碳化深度受到混凝土本身材料的影响以及外界环境因素，施工现场人为因素的影响，在经后的施工过程中注重各个环节的要素控制，减少混凝土碳化，减轻混凝土内部钢筋锈蚀程度，提高混凝土构件耐久性，本文从碳化深度检测方法为出发点，努力提高碳化深度检测标准化，得出最符合实际情况的数据，为混凝土强度评定提供可靠依据。
参考文献
[1]于毅.回弹法检测混凝土抗压强度不确定度评定[J].低碳世界,2021,11(06):198-199.
[2]黄小明.混凝土强度检测与评定[J].安徽建筑,2020,27(06):185-186.
[3]张志宁.实际应用中混凝土强度检验评定标准[J].建筑工人,2020,41(06):23-25.