混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度回彈檢測中碳化深度測定應(yīng)注意問題隨著混凝土技術(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)度、高性能。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。現(xiàn)行回彈規(guī)范（《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》JGJ/T23-2011）測定碳化深度，主要方法是：在混凝土表面的測區(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、擦洗），同時(shí)采用濃度為1%~2%的酚酞酒精溶液滴在孔洞內(nèi)壁的邊緣處，當(dāng)已碳化和未碳化界限清晰時(shí)，再用測深工具測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，測量不少于三次（每次精確至0.25mm），取其平均值（精確值0.5mm）。對于檢測泵送混凝土強(qiáng)度時(shí)，測區(qū)應(yīng)選在澆筑面的側(cè)面?，F(xiàn)行規(guī)范測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。在混凝土表面的測區(qū)鑿出孔洞，滴入酚酞后，就可根據(jù)混凝土變色情況測出碳化深度。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，就造成碳化深度測不準(zhǔn)；或由于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（比實(shí)際的要偏大很多）。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。1工程實(shí)例一1.1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50?60天，施工單位請當(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。1.1.1測區(qū)平均回彈值從測區(qū)的16個(gè)回彈值中剔除3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。1.1.2測區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值測區(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—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)范》。表1咧區(qū)混凝土強(qiáng)度換算直 MPaf…--一關(guān)切底k,哭度宜:mi豆由旦禪密0CJ1C1.52CU302J4045；05.532.21(.)25115.3弭1Z.L22：21.52]71技[)A1京門If.5瓦L17.2W15.9XA22(件兀.11京1332627.52狂方據(jù)疽221方：212兀.41偵〕：3.1I"J2.ci小J皿22.JN七2J1ItJ1/J33.0WX.3W217:CJ2321C.117.133.2277直.325723722C21.2件15.3：3.717.333.￡蕓.J2317.12u24[22:31.42]71口33.6*17.4Z.2242工3lit21.7IS01'-住表2泵送溫瓣土混凝土強(qiáng)度換算值的修正值碌化舞度［mm)折壓強(qiáng)度(MP令0.0；OJ：1.0CTLK^40.0+4.54^.0+35口口 5XX如.D+1J 0.01.2s2.0產(chǎn)皿K^30.0+335+1J40.0~^0.0|53??一[0.0 及活1.1.3測區(qū)混凝土強(qiáng)度推定值的計(jì)算測區(qū)平均回彈值=測區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值+泵送混凝土測區(qū)混凝土強(qiáng)度換算值的修正值1.1.4測區(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)檢部門的檢測人員也對齡期僅 50?60天的混凝土，碳化竟如此深感到不可思議，但由于沒有找到原因，也沒有可依據(jù)的規(guī)范，得按實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算回彈結(jié)果，見表 3。夫3 叵1彈法刨J錚的溫;疑_1_弓雖建序m123 ，567sgID樁H斗墻杵廂瞄杵墻廂作4t墉29303422343233342S3633363E3633333334353536263235333433333032263533323231332P324031笑3M303532333431333334333434333334立J1或如心g*玉Q2對哉馬私w回彈值R29332632：3132342232232&323232上：132JJ32*333231333d3431313033333032223532322LI2722333囚3135393231303325343433313331293LI3233333J32323132333^313-d343D36343323乩3334甲均回璋造32；32.632.433032.522.532.932.332.433.1444匚mmj4■4444442D-32172D.L衛(wèi)口，20.33D.320.E2D.Q2D.121.1廖正固3333333333快，度HE定誼23.324.723.123023.323.323.82323.1二1在通過表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)測混凝土強(qiáng)度。1.2混凝土鉆芯取樣強(qiáng)度施工單位為了對建筑物準(zhǔn)確做結(jié)構(gòu)驗(yàn)收，只得在做回彈的每個(gè)測區(qū)均委托了上一級(jí)質(zhì)檢部門做鉆芯取樣，實(shí)測混凝土強(qiáng)度。結(jié)果見表4。表4鉆林取樣弓雖度 MPa序號(hào)1 23457S910構(gòu)件境性眉?jí)χ鶋υ鲋鶋︺@芯取怦強(qiáng)度31.634.930.134.333.733634.030.133233.S表5鉆芯取樣強(qiáng)度與回彈推定值對比MP&序號(hào)1 234567S910構(gòu)件墻性扈墻柱墻墻牲柱墻鉆芯取麻強(qiáng)度31.634.930.134.333.733.634.030.133233.S回龔弼度推定值23.324.723.123.323.323323.S2323.124.1表S碳化深度為0.6mm時(shí)鉆芯取樣強(qiáng)度與回彈推定值對比 MPa平均回沸值2.533.632.433.032.532.532.932.332.433.1碳化陲度(tnm)0J0J0.50J0J0.5挽算值26.62S.436.427.426.6處.637326.326.427.6修正值4.^4.54.34.5心4.54.34.5心回慢牲度推定值31132.930.931P31131.13130.S30P321站芯取悻強(qiáng)度31.634.930134.333.733.634.030.133.233.S表7C3D混凝土配合比睨含比0田也'誡配程度(MF動(dòng)水水泥粉煤荻礦粉砂子石■子聚檢酸 7d 2如ISO193 101 §6SO?1030 6.1 25.5 39.6二.瘀1.3回彈法測得的混凝土強(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)度對比，可以發(fā)現(xiàn)回彈法測得的混凝土強(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)行回彈法測得的混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)嚴(yán)重偏差和失真。由此可見，現(xiàn)行回彈規(guī)范在檢測該建筑群混凝土實(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？2回彈法測得的混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)嚴(yán)重偏差和失真的原因分析2.1回彈法測得的混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)嚴(yán)重偏差和失真的原因在仔細(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)度與回彈推定值對比）由此可見，現(xiàn)行回彈規(guī)范在檢測該建筑群混凝土實(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定出現(xiàn)了嚴(yán)重偏差和失真。那么為什么在碳化深度測定時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重偏差和失真呢？2.2碳化深度測定時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重偏差和失真的原因通過了解該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P-O42.5水泥（28天強(qiáng)度達(dá)到51MPa）、粉煤灰為優(yōu)質(zhì)II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II區(qū)中砂，石子為5?25mm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363kg,取代前水灰比0.5；膠材用量380kg,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39.6MPa；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，使混凝土表面1cm左右相對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)）。3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得很大，一個(gè)多月的混凝土實(shí)體，他們測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35~36MPa時(shí)，推算的強(qiáng)度都不合格。經(jīng)過潛規(guī)則后，第二次復(fù)測時(shí)把碳化深度改成2mm，就全部合格了。有些質(zhì)檢人員（包括我們的檢測人員）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)，混凝土的碳化深度一般不會(huì)超過0.5mm。所以我們在平時(shí)自檢和交工驗(yàn)收時(shí)要特別注意碳化深度的檢測。（特別注意對于一些道德品質(zhì)低下的一些質(zhì)監(jiān)部門人員，他們會(huì)充分利用了規(guī)范，把碳化深度作為折騰混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)收利器，作為獲取黑色收入的卑鄙手段）4對如何