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。