對(duì)混凝土碳化深度測(cè)定方法的質(zhì)疑

1、對(duì)混凝土碳化深度測(cè)定方法的質(zhì)疑隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，高性能、高耐久性、綠色混凝 土得到大量應(yīng)用；而要配制高性能、高耐久性、綠色混凝土必須使用 大摻量礦物摻合料， 如粉煤灰、磨細(xì)礦粉和硅灰等， 其中又以粉煤灰、磨細(xì)礦粉最為常用。 礦物摻合料首先因?yàn)楸人噙€細(xì)，填充了水泥漿中的孔隙，起到了集料填充效應(yīng)，使混凝土更加密實(shí)；其次，礦物摻 合料中的主要成分 （二氧化硅） 通過與水泥一次水化后產(chǎn)生的氫氧化鈣發(fā)生二次、三次水化生成硅酸鹽凝膠，有微膨脹效應(yīng)，有效封閉了 混凝土中有害的孔隙,提高了混凝土抗?jié)B性、密實(shí)性，提高了混凝土 抗有害離子侵入的性能， 從而提高了混凝土耐久性， 使混凝土具有了高強(qiáng)、高性

2、能。而且，由于消耗了大量工業(yè)廢渣，起到了節(jié)能、環(huán)保 的效果，使混凝土的生產(chǎn)走上綠色、環(huán)保之路。然而，一個(gè)問題隨之出現(xiàn)了?，F(xiàn)行回彈規(guī)范測(cè)定碳化深度，主要 方法是：在混凝土表面的測(cè)區(qū)采用適當(dāng)工具形成直徑15mm 的孔洞， 其深度應(yīng)大于混凝土碳化深度，清除孔洞中粉末和碎屑 （不得用水沖洗），同時(shí)采用濃度為1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞邊緣處，再用測(cè)深工具測(cè)已碳化與未碳化交界面（變紅色與未變紅色的交界面）到混凝土表面的垂直距離，測(cè)量不少于三次，取其平均值。現(xiàn)行規(guī)范測(cè)定混 凝土碳化深度的方法，利用的原理是：混凝土中的水泥水化時(shí)，除生 成硅酸鹽、鋁酸鹽、鐵鋁酸鹽等膠結(jié)材料外，還生成氫氧化鈣；混凝 土表面在與空

3、氣接觸后， 空氣中二氧化碳會(huì)通過混凝土表面孔隙滲入混凝土中與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣，這就是所謂的“碳化 ”。氫氧化鈣是堿性的，遇酚酞會(huì)變紅；而碳酸鈣是中性的，與酚酞不變色。在 混凝土表面的測(cè)區(qū)鑿出孔洞，滴入酚酞后， 就可根據(jù)混凝土變色情況測(cè)出碳化深度。這在使用水泥一種膠凝材料時(shí)，現(xiàn)行回彈規(guī)范是沒有問題的，沒有任何干擾因素。 但是在使用大摻量礦物摻合料混凝土中，膠凝材料就不是水泥一種，還有粉煤灰、磨細(xì)礦粉、硅灰等其它膠凝材料，這 些礦物摻合料的共同特點(diǎn)是，它們會(huì)在二次、三次水化時(shí)，消耗掉混 凝土中絕大部分氫氧化鈣。 由于礦物摻合料消耗掉了水泥水化的大量的氫氧化鈣， 就造成碳化深度測(cè)不準(zhǔn)； 或由于

4、混凝土中氫氧化鈣被消耗殆盡，混凝土滴酚酞后根本不變色， 造成混凝土已完全碳化的假象。尤其在混凝土表面， 由于施工單位澆筑柱和剪力墻混凝土?xí)r一般都會(huì)出現(xiàn)過振， 造成混凝土表面浮漿過多， 而混凝土中礦粉和粉煤灰在浮漿由于比較輕會(huì)遷移的比較快，而造成混凝土表面浮漿中礦粉、粉煤灰這些摻合料比其它地方多。 這樣在這些區(qū)域氫氧化鈣就被礦物摻合料幾乎全部消耗掉， 測(cè)碳化的孔洞中滴酚酞后根本不變色，造成混凝土已完全碳化的假象。工程實(shí)例一混凝土回彈強(qiáng)度某在建工程，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度C30，齡期 5060 天，施工單位請(qǐng)當(dāng)?shù)刭|(zhì)監(jiān)部門用回彈法做結(jié)構(gòu)驗(yàn)收，混凝土為泵送混凝土。測(cè)區(qū)平均回彈值從測(cè)區(qū)的 16 個(gè)回彈值中剔除3

5、 個(gè)最大值和三個(gè)最小值，余下的10 個(gè)回彈值求平均值。測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值見表 1，泵送混凝土混凝土強(qiáng)度換算值的修正值見表 2，均摘自 JGJ/T23 2001回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)范。測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度推定值的計(jì)算測(cè)區(qū)平均回彈值測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值泵送混凝土測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值的修正值測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度回彈結(jié)果當(dāng)?shù)刭|(zhì)檢部門， 在用回彈法做混凝土結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)碳化深度都異常大， 均在 4mm 左右，有的混凝土鑿開滴酚酞后甚至根本不變紅， 由于混凝土不可能完全碳化，該質(zhì)檢部門也按4mm 計(jì)算了。當(dāng)時(shí)該質(zhì)檢部門的檢測(cè)人員也對(duì)齡期僅5060 天的混凝土，碳化竟如此深感到不可思議，

6、但由于沒有找到原因，也沒有可依據(jù)的規(guī)范，得按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算回彈結(jié)果，見表3。通過表 3 可知，該質(zhì)檢部門判斷該在建工程該批混凝土不合格。施工單位只得委托上一級(jí)質(zhì)檢部門做鉆芯取樣，實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度?；炷零@芯取樣強(qiáng)度施工單位為了對(duì)建筑物準(zhǔn)確做結(jié)構(gòu)驗(yàn)收，只得在做回彈的每個(gè)測(cè)區(qū)均委托了上一級(jí)質(zhì)檢部門做鉆芯取樣，實(shí)測(cè)混凝土強(qiáng)度。 結(jié)果見表4。回彈法測(cè)得的混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)嚴(yán)重偏差通過與鉆芯取樣獲得的混凝土實(shí)際強(qiáng)度對(duì)比， 可以發(fā)現(xiàn)回彈法測(cè)得的混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)嚴(yán)重偏差和失真。 （見表 5 鉆芯取樣強(qiáng)度與回彈推定值對(duì)比）其它 12 棟 1 8 層所有構(gòu)件的強(qiáng)度情況與上述這棟樓情況一樣， 現(xiàn)行回彈法測(cè)得的混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)

7、嚴(yán)重偏差和失真。由于數(shù)據(jù)雷同且繁多，故不一一列舉。由此可見，現(xiàn)行回彈規(guī)范在檢測(cè)該建筑群混凝 土實(shí)體強(qiáng)度時(shí)，出現(xiàn)了嚴(yán)重偏差。那么問題出在哪里呢？回彈法測(cè)得的混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)嚴(yán)重偏差和失真的原因分析回彈法測(cè)得的混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)嚴(yán)重偏差和失真的原因筆者在仔細(xì)分析后， 首先發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象， 如果碳化深度為0.5mm，那么回彈強(qiáng)度推定值就與鉆芯取樣獲得的混凝土強(qiáng)度實(shí)際值 非常接近。（表 6 碳化深度為 0.5mm 時(shí)鉆芯取樣強(qiáng)度與回彈推定值對(duì)比）由此可見， 現(xiàn)行回彈規(guī)范在檢測(cè)該建筑群混凝土實(shí)體強(qiáng)度時(shí)，出現(xiàn)了嚴(yán)重偏差的原因主要是碳化深度的測(cè)定出現(xiàn)了嚴(yán)重偏差和失真。那么為什么在碳化深度測(cè)定時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重偏差和失

8、真呢？碳化深度測(cè)定時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重偏差和失真的原因筆者通過了解該C30 混凝土配合比（見表 7）認(rèn)為主要原因如下： 從混凝土配合比分析， 水泥使用的是冀東PO42.5 水泥（ 28 天強(qiáng)度達(dá)到 51MPa）、粉煤灰為優(yōu)質(zhì)級(jí)粉煤灰（細(xì)度僅12%），礦粉是合格的S95 級(jí)礦粉（ 7天活性指數(shù)達(dá)到82%， 28 天活性指數(shù)達(dá)到101%），砂為區(qū)中砂，石子為525mm 連續(xù)粒徑；外加劑用的是 減水率高達(dá) 25%的聚羧酸； 取代前水泥用量為363 ，取代前水灰比0.5；膠材用量 380 ，水膠比 0.47；7 天強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%、為 25.5MPa，28 天強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的132%、為 39.6MP

9、a；完全符合相關(guān)國家規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。該配合比很好 f 應(yīng)用了目前混凝土配合比設(shè)計(jì)的先進(jìn)理念， 使用了大摻量的礦物摻合料，不僅大大提高了混 凝土耐久性，充分滿足了強(qiáng)度要求，而且還符合節(jié)能、環(huán)保的先進(jìn)理念，消耗了大量工業(yè)廢料。該混凝土在水化時(shí)水泥會(huì)率先水化，這一過程也被業(yè)界稱作“一次水化 ”，生成硅酸鹽、鋁酸鹽、鐵鋁酸鹽等膠結(jié)材料外，還生成氫 氧化鈣；隨后礦粉會(huì)和水泥水化后生成的氫氧化鈣反應(yīng)生成硅酸鹽凝膠，這被業(yè)界稱作 “二次水化 ”；最后，粉煤灰才會(huì)和混凝土中剩余的氫氧化鈣反應(yīng)生成硅酸鹽、鋁酸鹽凝膠，這被業(yè)界稱作“三次水化”。粉煤灰之所以水化晚于礦粉，是由于礦粉是物理破碎，細(xì)度較細(xì)，表面能及時(shí)充

10、分地與氫氧化鈣接觸、反應(yīng)；而粉煤灰由于是電 廠靜電除塵所得的原狀灰，顆粒為玻璃球狀體，表面非常致密，故它 與氫氧化鈣充分反應(yīng)前， 先有個(gè)氫氧化鈣腐蝕玻璃球狀體表面的破壁過程，然后玻璃球狀體中的二氧化硅、 三氧化二鋁再與氫氧化鈣反應(yīng)， 所以反應(yīng)要慢于礦粉。從上述大摻量礦物摻合料混凝土水化反應(yīng)機(jī)理可以看出，礦粉、粉煤灰在二次水化及三次水化過程中，消耗了大量水泥一次水化時(shí)生成的氫氧化鈣及原材料帶入的氫氧化鈣。而且，在墻、柱等結(jié)構(gòu)施工 時(shí)，由于鋼筋比較密集，施工人員為了將混凝土振搗密實(shí)，往往振搗 時(shí)間過長，甚至過振，在這一過程中，由于礦粉、粉煤灰比較輕，它 們會(huì)隨著振搗過程遷移到墻、柱等結(jié)構(gòu)表面，使混

11、凝土表面1cm 左右相對(duì)其它部分礦物摻合料較多，這就導(dǎo)致了混凝土表面1cm左右的混凝土中氫氧化鈣消耗比混凝土其它部分更大，甚至消耗殆盡。這樣，最終導(dǎo)致了現(xiàn)行回彈規(guī)范測(cè)定碳化深度時(shí)產(chǎn)生巨大偏差， 甚至混凝土?xí)霈F(xiàn)在鑿出的測(cè)洞中滴入酚酞試劑后，混凝土不變色的現(xiàn)象，給人以混凝土碳化已經(jīng)非常深的假象（實(shí)際上是表層混凝土中氫氧化鈣被礦粉、 粉煤灰消耗殆盡； 而不是氫氧化鈣與空氣中二氧化碳進(jìn)行了碳化反應(yīng)）。工程實(shí)例二某工地驗(yàn)收時(shí)， 某些品德低下的質(zhì)檢人員， 起初故意把碳化深度測(cè)得很大， 一個(gè)多月的混凝土實(shí)體， 他們測(cè)出來的碳化深度居然達(dá)到5mm 以上。導(dǎo)致 C30 混凝土回彈值達(dá)到3536MPa 時(shí)，推算

12、的強(qiáng)度都不合格。經(jīng)過潛規(guī)則后，第二次復(fù)測(cè)時(shí)把碳化深度改成2mm，就全部合格了。有些質(zhì)檢人員根本不知道什么是碳化，全然不顧碳化是空氣中稀薄的二氧化碳（空氣中二氧化碳含量0.03%），并且要通過混凝土表面的空隙滲透進(jìn)去， 與水泥水化后形成的氫氧化鈣起化學(xué)反應(yīng)后才能完成碳化； 全然不顧碳化是一個(gè)極其緩慢的過程；也全然不顧摻加摻合料的混凝土表面有可能因?yàn)閾胶狭显谶@個(gè)區(qū)域較多，消耗掉了混凝土氫氧化鈣，有可能測(cè)不到氫氧化鈣，而誤判為全部碳化的事實(shí)。實(shí) 際上，碳化是一個(gè)非常緩慢的化學(xué)反應(yīng)過程，一般2 個(gè)月左右，結(jié)構(gòu)驗(yàn)收時(shí)，混凝土的碳化深度不會(huì)超過0.5mm。道德品質(zhì)低下的一些質(zhì)監(jiān)部門人員不學(xué)無術(shù)，不去不斷提高自己的專業(yè)技能； 反而充分利用了規(guī)范， 把碳化深度作為了折騰混凝土從業(yè)人員的利器，作為獲取黑色收入的卑鄙手段。對(duì)如何解決用回彈法結(jié)構(gòu)驗(yàn)收時(shí)混凝土從業(yè)人員遭到不公平待遇的解決思路首先， 加強(qiáng)各地質(zhì)監(jiān)部門質(zhì)檢人員專業(yè)學(xué)習(xí)，提高他們的專業(yè)水平，使其在檢測(cè)時(shí)能準(zhǔn)確無誤； 同時(shí)，加強(qiáng)這些人員