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混凝土碳化检测

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1.混凝土碳化机理
混凝土的碳化是介质与混凝土相互作用的一种很广泛的形式,最典型的例子是大气中的二氧化碳气体(CO2)对混凝土的作用,在工业区,其它酸性气体如二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)等也会引起混凝土“碳化”(准确地说是中性化)。大气中的CO2与水泥水化物中的氢氧化钙(Ca(OH)2)发生化学反应:
Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O
XCaO·YSiO2·ZH2O+nCO2XCaCO3+YSiO2·nH2O+H2O
严格地讲碳化反应不限于水泥水化物中的氢氧化钙,在其它一些水泥水化物或未水化物中也会发生其它类型的碳化反应。但是就混凝土的碳化而论,氢氧化钙的碳化影响最大。由于混凝土碳化的结果,混凝土的凝胶孔隙和部分毛细管可能被碳化产物碳酸钙(CaCO3)等堵塞,混凝土的密实性和强度会因此有所提高。但是,由于碳化降低了混凝土孔隙液体的pH值(碳化后pH值8~10),碳化一旦达到钢筋表面,钢筋就会因其表面的钝化膜遭到破坏而产生锈蚀。
混凝土的碳化主要包括三个过程:
a.化学反应过程
混凝土碳化的化学反应式见上述两式。混凝土的化学反应过程进行较快,反应的速度主要取决于CO2的浓度和混凝土可碳化物质的含量,其中混凝土中可碳化物质的含量受到水泥品种、水泥用量及水化程度等因素的影响。
b.二氧化碳等的扩散速度
二氧化碳(CO2)或其它酸性物质可通过混凝土孔隙向混凝土内部扩散。这个过程的速度取决于扩散物质的浓度和混凝土的孔隙结构。混凝土孔隙的结构主要受混凝土水灰比和水泥水化程度的影响。
c.氢氧化钙的扩散
氢氧化钙可在孔隙表面的湿度薄膜内扩散,其速度取决于混凝土的含水率和氢氧化钙浓度的梯度。
2.混凝土碳化深度的测定
现场碳化深度的检测方法:采用适当的工具在测区表面形成直径约15mm的孔洞,其深度应大于混凝土的碳化深度。孔洞中的粉末和碎屑应除净,不得用水擦净。同时,应采用浓度为1%的酚酞酒精溶液滴在孔洞内壁的边缘处,未碳化的混凝土变为红色,已碳化的混凝土不变色,当已碳化与未碳化界限清楚时,再用深度测量工具测量已碳化与未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距离,此距离即为碳化深度。由于烟囱的特殊性,筒壁内侧碳化深度在钻取的芯样上进行检测,筒壁外侧的碳化深度在钻取的芯样及筒壁上进行检测。

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