摘要：混凝土碳化后，不仅混凝土构件自身的物质结构和力学性能会发生改变，同时构件钢筋表面的碱性保护膜也将会受到破坏，进而钢筋发生锈蚀，整个结构或构件的耐久性降低，最终导致混凝土构件的自身承载能力降低。
关键词：混凝土碳化； 回弹法； 钻芯法；
1 工程概况
某构件由于使用时间较长，其中的非预应力大型屋面板防水层发生老化失效，屋面板受雨雪侵蚀及冻融，屋面多处漏雨，屋面板、薄腹梁、吊车梁、连系梁、排架柱混凝土受到不同程度的侵蚀，钢筋锈蚀严重，梁、板、柱出现了不同程度顺筋裂缝。
2 检测方案
（1）选择测区。根据回弹法规程规定，在各构件检测面上均匀选择10个位置点作为测区，其中相邻两个测区之间的间距应控制在2m以内；且测区的面积应控制在0.04mm2以内，要求检测面清洁、平整、干燥，且不应有疏松层、浮浆、油垢以及蜂窝、麻面等现象。（2）在选择好测区内后，用砂纸清除结构表面的疏松层及其杂物，并用毛刷将粉末刷干净。（3）使用回弹仪测量回弹值。测量过程中，对每一测区进行16次测设，测量得到16个回弹值，测读时，回弹仪的轴线应始终与混凝土构件的检测面相垂直，且施压缓慢，做到读数准确，快速复位。（4）选取回弹值测量完毕构件测区数的30%，且在有代表性的位置上进行碳化深度测量。（5）利用钻芯法对每一类构件各钻取6个芯样，放在压力机上进行抗压试验。钻芯时应避开主筋、预埋铁件和管线。
3 试验过程
3.1 碳化深度试验检测
根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术流程》规定，选取回弹试验测区数的30%的测区数进行碳化深度测量试验。试验时，首先用工具在各测区的表面位置处钻取形成直径约为1.5cm的小孔洞，且要求空洞的深度应大于混凝土的碳化深度，且孔洞中的粉末和碎屑等杂物（注意：不得用水冲洗）要清除干净，立即用1%浓度的酚酞酒精溶液洒在孔洞内壁的边缘处（混凝土未碳化时，构件内部呈现碱性，其会使酚酞试液变红），然后用卡尺测量己经碳化与未发生碳化的混凝土交界面至混凝土构件表面之间的垂直距离，测量N次后，取其平均值，则该平均值即为混凝土的碳化深度值。
3.2 混凝土强度检测试验
对各类构件分别随机抽取15根，采用回弹法检测构件的混凝土强度。由《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中第4.1.5条规定，分别对其中6根排架柱、吊车梁、连系梁，采用钻芯法对回弹值进行修正；对薄腹梁构件，随机选取10根作为研究对象，进行混凝土强度检测，但由于薄腹梁构件的厚度较小，无法钻取芯样，对回弹值取0.95的经验系数进行修正。
3.2.1 回弹法
回弹法是推算混凝土强度的一种实用方法。它是采用回弹仪的弹簧驱动重锤，通过重锤弹击混凝土构件的表面，以重锤被反弹回来的距离作为强度相关指标的方法。
在回弹试验过程中，要求在每组测区测量记录16个回弹值，在16个值中剔除3个最大值和3个最小值后，将剩余的10个值进行平均，此平均值即为回弹值。
3.2.2 钻芯法
钻芯法检测混凝土构件的强度，是指从混凝土构件中钻取芯样，通过测定构件混凝土的劈裂抗拉强度或抗压强度，以此作为评定混凝土构件的主要指标的一种方法。
在钻取芯样前，应慎重考虑由于钻芯过程中可能会导致对构件产生的不利影响，故应尽量避开接近混凝土构件的接缝处或边缘处进行钻取，且不宜带有钢筋处。钻取试验芯样的直径宜为混凝土构件中所含所有集料中最大粒径的3倍，一般取150mm或100mm为宜。
4 试验检测的结果及分析
通过对以上试验所得数据进行处理分析，可得到混凝土构件的碳化深度和抗压强度在相应测区位置中的变化规律曲线图，如下图a、b所示。
图b混凝土的碳化深度曲线
排架柱、吊车梁和连系梁均采用相同强度等级的C18混凝土，并在经过相同的服役时间后，各构件的混凝土受到了不同程度的侵蚀破坏，构件中钢筋的锈蚀也较严重，各构件均出现了不同程度的顺筋裂缝，各构件的抗压强度也受到了严重的影响。由上图a可以看出，排架柱的抗压强度值较均匀地分布在14.1MPa左右，各测值相对波动幅度较小；吊车梁的抗压强度值则在13.7MPa左右波动，与排架柱相比较，其波动曲线更趋平缓；而连系梁构件的抗压强度值相对要小得多，均分布在13.1MPa附近；而薄腹梁的试验值相对要大得多，其值约为吊车梁、连系梁和排架柱的2倍。
环境的温度、CO2的浓度以及环境的湿度均会严重地影响着各构件的碳化的深度和碳化的速度。由上图b可以看出，排架柱构件的碳化深度值均匀分布在60mm左右，波动的变化值相对较小；吊车梁的碳化深度与排架柱相比，其碳化深度波动范围较大，但其平均碳化深度值却均较小，大致在56mm左右波动。说明：吊车梁在使用过程中，构件的不同部位受到了不同程度的侵蚀和破坏；连系梁的碳化深度值相对均较大，大致在84mm左右，其波动的程度介于排架柱和吊车梁之间；薄腹梁的碳化强度与以上三者相比，都小得多，约为以上三者的1/4～1/5，且变化幅度也较小。
5 结论
（1）通过对排架柱、吊车梁、连系梁和薄腹梁的碳化深度和抗压强度进行检测，结果表明，在经过一定的服役期后，混凝土强度不满足原设计强度；碳化深度均超过构件的保护层厚度。
（2）混凝土构件服役时间的长短会影响到构件的抗压强度值和碳化深度的大小。一般混凝土构件的服役时间越久，其构件的抗压强度就会越低越多，其碳化的深度也会越大。以薄腹梁为例，因薄腹梁属70年代的钢筋混凝土构件，从使用时间上比其它构件要晚15年，因此测得的强度比其它构件大，而碳化深度又比其它构件小，这是符合实际情况的。
参考文献：
[1]金伟良，赵羽习.混凝土结构耐久性[M].北京：科学出版社，2012
论文作者:余闪闪,李连基
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/24
标签：构件论文; 混凝土论文; 排架论文; 抗压强度论文; 深度论文; 吊车论文; 强度论文; 《基层建设》2019年第9期论文;