1概述
在日常的现场混凝土强度推定检测方法中,回弹法因其简便、快速、经济,而且也有相当的准确度等特点而倍受工程检测人员的青睐,是我国目前工程检测中应用最为广泛的检测方法之一。回弹法是通过回弹仪检测混凝土表面硬度来推算出混凝土强度的一种检测方法,回弹曲线是通过试验找出回弹值、碳化深度、混凝土抗压强度值之间的线性关系,在现实检测中,回弹值的取值,只要操作规范,检测环境符合规范要求,测区布置正确,回弹值都有很好的真实性,而碳化深度的影响因素就比较多,在这里,就几种导致回弹法检测混凝土强度碳化深度异常原因作一个深度探讨。
2 碳化的成因与机理
水泥水化后会生成大量的Ca(OH)2,它除少量溶于孔隙液中,使混凝土呈碱性,大部分以结晶状态存在,成为孔隙液保持高碱性的储备,空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道,与其中的孔隙液所溶解的Ca(OH)2进行中和反应。反应生成难溶于水的CaCO3和H2O。CaCO3附着于表层孔隙中,增加了混凝土表面的密实度,从而提高了表层混凝土的强度,但内部强度并未提高,因此要测定碳化的深度,加以修正。
CO2气体与Ca(OH)2的中和反应使混凝土碱度降低,通过酚酞溶液遇碱变红,遇酸无色的原理测试CO2扩散到的深度,扩散到的地方酚酞溶液滴上去呈无色,而未扩散到的地方呈红色(有碱存在),变无色的深度即为碳化深度。
3 碳化深度异常的原因分析
由于大气中CO2的浓度比较稀薄,只占大气的0.03%,而且比较稳定。根据上述的碳化原理,碳化深度应该与时间有很好的线性关系,在现场检测时,大部分混凝土碳化深度也都呈现了上述的线性关系,可是笔者在日常检测中,也时常发现有些低龄期的混凝土(如3个月的混凝土,一般情况碳化深度不会超过1mm)的碳化深度却达到3mm~4mm以及以上,这显然与碳化理论不相符。带着这些疑问,查阅大量有关资料,并做了一些实验验证,试图从下面几个方面找到碳化深度异常的原因:混凝土表层是否完全水化;混凝土的表层成分;脱模剂的酸碱度;大剂量掺合料的影响。
①在平时的检测中,检测人员在磨石清除表面浮浆时,经常会出现混凝土表层起砂掉粉的现象,这时候检测时发现碳化值很高,如果按照回弹规程去折减,推定值往往很小。遇到这种情况,用取芯检测发现混凝土内部强度普遍要高于表层混凝土强度,经过分析发现这是由于施工单位管理比较差、成型前模板没有浇透水、养护不到位等原因,使得表层的混凝土并没有完全水化,没有生成足够的Ca(OH)2碱性层,也就不会产生足够CaCO3从而导致表层强度增加,由于表层为中性层,这时候酚酞检测为无色,而这时候再考虑碳化引起强度提高的折减,肯定是不合适的。
②在日常的碳化检测中,有时发现有些混凝土表层裹着一层厚厚的净浆层,而检测的净浆层基本碳化完全,出现了短龄期混凝土碳化深度偏大现象,是否净浆比成型质量好的混凝土碳化来的容易呢?我们做了一个简单的试验,在室外自然养护下,同一个水灰比(0.45水灰比),宁国海螺P.O42.5水泥,黄山本地细度模数2.9中砂,颗粒级配5mm~31.5mm的碎石,制作了一个边长70.7mm的立方体净浆试块和一个边长150mm的立方体混凝土试块,在60d龄期进行碳化检测,得到净浆试块的碳化深度值为1.5mm,而混凝土试块基本没有碳化。这就说明净浆更容易碳化,分析导致混凝土净浆层厚的原因,主要是由于商品混凝土的大坍落度的要求,现场控制质量差的混凝土容易出现和易性差、离析严重,振捣之后表层就会出现厚厚的一层净浆层,从而导致碳化增大,这种碳化虽然增加了表层净浆的强度,但是回弹检测是由表及里,而表层为净浆层非混凝土并不能代表内部的混凝土强度,这时候的高碳化值也告诉我们不能简单的按照回弹规程折减来判定内部混凝土强度。
③笔者曾经在一幢32层的剪力墙结构回弹检测,强度为C30~C45,混凝土表层密实、无起砂掉粉、蜂窝麻面等现象,混凝土观感很好,检测的回弹数值也很正常,可是在碳化检测时,发现三个月到半年的龄期,数值普遍大于3mm,询问现场施工人员模板使用的是什么隔离剂,发现工地上使用的是废弃机油,而用PH试纸测试了机油酸碱度为PH值为5.5~6.0,呈现弱酸性,由于机油的弱酸性稀释了混凝土表层的碱性,使得混凝土表层呈现中性或者弱酸性,而酚酞检测只是以混凝土的酸碱度来判断碳化深度,这时候如果按照规程折减,可能就判定为不合格,这也是一种误判。
④再分析一下掺合料对混凝土碳化深度的影响。在现在商品混凝土配比中,高强度混凝土由于对早期强度的要求,所以掺合料掺量不是很大,而对于低强度混凝土,有的商品混凝土厂家达到水泥用量40%以上,对于掺合料对混凝土碳化深度的影响分析,做了一个简单的试验论证。使用宁国海螺P.O42.5水泥,黄山本地细度模数2.9中砂,颗粒级配5mm~31.5mm的碎石,江苏建科院JM-Ⅷ高效减水剂,粉煤灰为南热Ⅰ级低钙粉煤灰,掺量分别为20%、40%、60%,坍落度为160mm,制作150mm×150mm×150mm试块自然养护,分别测试30d、60d、90d的碳化深度,数据见表1。
由表1可以看出,随着粉煤灰掺量的增加,碳化深度显著增加,这是由于水泥水化过程中产生的Ca(OH)2与粉煤灰中的活性玻璃体SiO2、Al2O3发生二次反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,中和了混凝土表层的碱度储备,使得酚酞试剂测试显示为无色,因为没有产生足够的CaCO3来提高表层混凝土强度,所以这时候按照规程去折减也是不合适的。在碳化检测时,对于高掺量粉煤灰的混凝土一定要考虑到粉煤灰对碳化深度的影响。
4 结语
上述的几种情况,都会导致检测时异常的碳化深度值出现,而在平时检测时,就需要检测人员认真细致的加以判别,不能一概以回弹规程套用了之,检测人员应该清楚了解到对于回弹规程规定的碳化深度的检测,是在条件正常情况下对混凝土强度的一种折减,而现实中各种因素导致的混凝土表层碱性降低,并不一定是由于CO2气体与碱的中和反应导致的,所以在日常的检测工作中,当遇到碳化深度值异常情况时,应通过取芯检测来对回弹法进行对比,以取得混凝土内部强度的真实值,来提高检测的精确度,以防止把合格的混凝土按照不合格判定,造成工程不必要的损失。
来源:汪泽利