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混凝土碳化深度的检测技术

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:但是,使用此方法测定时,应注意随着新裸露表面混凝土的碳化作用,粉红色也是逐渐消失的。此外,混凝土碳化与未碳化部分的界线,由于受孔隙和骨料颗粒的影响,并非直线。混凝土结构中钢筋的钝化状态和混凝土保护层保护钢筋的有效程度,还可通过混凝土pH值的测定结果加以评估。混凝土pH值的测定原理、试验仪器、药品、试样制备、测试步骤如下。

混凝土碳化深度的检测技术

由于混凝土中水泥水化产生大量溶解于混凝土空隙液的Ca(OH)2,随着时间的推移,Ca(OH)2 与来自空气中的CO2在有水存在的情况下发生反应生成CaCO3 等,此时混凝土的碱性降低,即称为混凝土的碳化,实际为中性化。当碳化深度到达钢筋表面时,钢筋表面的钝化膜即遭破坏,钢筋便锈蚀。因此,

碳化深度是混凝土耐久性的一个重要指标。从而,评估保护层保护钢筋的有效程度可通过测定混凝土碳化深度获得。

混凝土碳化深度的测定很简便,用冲击钻或钢钎等在选定的测点钻出直径约为12~25mm 的孔洞或凿坑,碳化浅则直径小,深

度略大于混凝土的碳化深度,然后用皮老虎或电吹风(吹发用)除

去孔洞中的粉末和碎屑(不得用液体冲洗),并立即用浓度为1%的酚酞试剂洒在孔洞内壁的边缘处,未碳化混凝土中Ca(OH)2遇酚酞呈粉红色,而已碳化的混凝土则为无色。用钢尺或游标卡尺测量自混凝土表面至有代表性变色(未碳化部分呈紫红色)界面处的垂直距离,即为混凝土的碳化深度值,测读至0.5mm。但是,使用此方法测定时,应注意随着新裸露表面混凝土的碳化作用,粉红色也是逐渐消失的。此外,混凝土碳化与未碳化部分的界线,由于

受孔隙和骨料颗粒的影响,并非直线。

测点位置:构件的边角比平面部位碳化得快,所以测点应布置在平面部位,距边角应大于2.5 倍的碳化深度。

当测点同时又是超声测区时,应剔除表面层。若仅为碳化测点时则可不剔除面层,用卡尺测出面层下面的混凝土碳化深度即可。

混凝土结构中钢筋的钝化状态和混凝土保护层保护钢筋的有

效程度,还可通过混凝土pH值的测定结果加以评估。未碳化混凝土中孔隙液的pH值高达12.5~13.5,足以在钢筋表面形成钝化膜,使钢筋钝化、保护钢筋免受电化学腐蚀。钢筋在这种高碱性介质中是稳定的。当pH值小于11.5 时,钢筋开始出现不稳定,pH值降低到9.5,也即保护钢筋钝化作用的下限,再进一

步降低则钝化膜破坏,完全失去对钢筋的保护作用。

混凝土pH值的测定原理、试验仪器、药品、试样制备、测试步骤如下。

1.测定原理

以玻璃电极为指示电极,饱和甘汞电极为参比电极,插入混

凝土浸出液中,组成原电池。在25 ℃时每单位pH 值相当于59.1mV电位差变化值,可在仪器上直接读出pH值。

2.试验仪器和药品

精密酸度计,分析天平(称量100g、感量10mg),250mL三角锥瓶,200mL烧杯;苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4),磷酸二氧钾(KH2PO4),磷酸氢二钠(Na2HPO4),硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)。

3.试样制备

凿取或钻取有代表性的混凝土试样,破碎并剔除石子,将砂浆粉磨至全部通过0.08mm筛,取样品30g置于105±5 ℃的烘箱中烘2h,取出置于干燥器中,冷却至室温。

4.测量步骤

(1)标准缓冲液的配制。(www.xing528.com)

1)pH值标准缓冲液甲。称取10.21g在105 ℃烘烤2h的苯二甲酸氢钾,溶于蒸馏水中,稀释至1000mL,此溶液在20 ℃时的pH值为4。

2)pH值标准缓冲液乙。称取3.4g在105 ℃烘烤2h的磷酸二氢钾和3.55g磷酸氢二钠,溶于蒸馏水中稀释至1000mL,此溶液的pH值在20 ℃时为6.88。

3)pH值标准缓冲液丙。称取3.81g 硼酸钠,溶于蒸馏水中,稀释至1000mL,此溶液的pH值为9.22。

以上3 种标准缓冲液的pH 值随温度变化稍有差异(表2-33)。

(2)称取20g试样置于250mL三角锥瓶中,加入200mL蒸馏水,塞紧瓶塞,振荡1~2min,浸泡24h。过滤后用移液管各吸取滤液50mL,置于两个200mL烧杯中待测。

(3)用标准缓冲液校正酸度计刻度,然后将电极用蒸馏水淋洗数次,再用滤液淋洗多次。

(4)将淋洗过的电极插入滤液中,在酸度计的刻度表上读得pH值,同时用温度计测记混凝土浸出液的温度。

(5)根据测得的滤液温度,按表2-33 对酸度计上读得的pH值进行修正,修正后的数值即为混凝土的pH值。

表2-33 pH标准缓冲液在不同温度下的pH值

根据混凝土保护层厚度和实际碳化深度,可按下式计算碳化达钢筋表面的剩余年限t1

式中:t0 为构件已使用年数;D0 为钢筋保护层厚度;D1 为实际碳化深度。

显然上式仅适用于D1<D0 的情况。

构件边角处的碳化深度可按图2-27 推算。

图2-27 构件边角碳化深度

从碳化达到钢筋表面的时刻算起,钢筋已锈蚀的年数可按式(2-67)计算

式中:t2 为钢筋已锈蚀的年数。

上式仅适用于D1>D0 的情况。

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