混凝土试块碳化试验 回弹模量 抗折强度检测

混凝土试块的碳化试验、回弹模量测试及抗折强度检测是评估其耐久性与力学性能的核心方法，以下是具体检测方法与分析：

一、碳化试验

1. 试验原理
混凝土碳化是二氧化碳（CO₂）渗入混凝土内部，与水泥中的氢氧化钙（Ca(OH)₂）发生化学反应生成碳酸钙（CaCO₃）的过程。该过程会降低混凝土的pH值，影响其强度和耐久性。

2. 试验方法

• 加速碳化试验（实验室标准方法）

• 设备与材料：碳化箱（控制CO₂浓度20%±0.5%、温度20℃±2℃、湿度70%±5%）、酚酞指示剂（1%酚酞酒精溶液）、钢尺、卡尺、深度测量仪（精度0.1mm）。

• 试件准备：采用100mm×100mm×400mm棱柱体试件，3块为一组。标准养护28天后，60℃烘干48小时，降至常温后密封非测试面。

• 试验步骤：将试件放入碳化箱，暴露侧面向上，间距≥50mm。充入CO₂至浓度稳定，每隔一定时间测定箱内环境参数。在3d、7d、14d、28d时取出试件，破型测定碳化深度。切除试件部分断面，刷去粉末后喷酚酞溶液。30秒后，用钢板尺测量碳化分界线至表面的垂直距离，每10mm一个测点，取5点平均值。

• 现场快速检测法

• 操作流程：使用电钻在测区表面钻直径15mm孔洞，深度大于预估碳化深度。避开裂缝、孔洞等缺陷部位，防止异常碳化。用毛刷和吹气球清除孔内碎屑，喷洒酚酞溶液后静置30秒。未碳化区（pH>10）呈粉红色，碳化区无色或浅灰色。在孔壁选取3个代表性测点，用卡尺测量碳化前沿至表面的垂直距离。取平均值作为检测结果，精度至0.5mm。

3. 影响因素与控制措施

• 水灰比：水灰比每增加0.1，碳化速度加快约30%。控制措施：优化配合比，水灰比宜≤0.5。

• 掺合料：粉煤灰、矿渣等掺合料可提升密实性，但过量会加速碳化。控制措施：粉煤灰掺量≤30%，矿渣掺量≤50%。

• CO₂浓度：浓度每增加10%，碳化速度提升约20%。控制措施：实验室加速试验采用20%浓度，现场检测需记录环境温湿度。

• 湿度：Zui适宜湿度范围为50%-70%，过高或过低均抑制碳化。控制措施：养护阶段保持湿度≥95%，使用养护剂或覆盖保湿膜。

• 振捣与养护：振捣不充分或养护不足会导致孔隙率增加。控制措施：采用插入式振捣器，养护时间≥14天。

二、回弹模量测试

1. 测试原理
回弹模量反映混凝土在弹性变形阶段的应力-应变关系，通过测量混凝土表面硬度（回弹值）并结合碳化深度推算其抗压强度，进而评估模量。

2. 测试方法

• 仪器准备：使用符合标准的回弹仪，确保其处于正常工作状态。回弹仪应经过检定，并在有效期限内。准备测量碳化深度所需的工具，如錾子、酚酞酒精溶液、卡尺等。

• 测区选择：根据构件的尺寸和检测要求，确定测区数量和位置。每个构件的测区数不应少于10个，按批量检测时，对某一方向尺寸小于4.5m且另一方向尺寸小于0.3m的构件，测区数量应不少于5个。测区应均匀分布，并避开气孔、外露石子等位置。测区表面应清洁、平整，无疏松层、浮浆、油垢等。

• 回弹值测量：将回弹仪的弹击杆顶住混凝土表面，轻压仪器，松开按钮，使弹击杆徐徐伸出。缓慢均匀施压，待弹击锤脱钩冲击弹击杆后回弹，带动指针向后移动并停留在某一位置上，即为回弹值。每一测区应均匀分布测点，相邻两测点的净距不小于20mm，每个测区记录16个回弹值。准确读取并记录每个测点的回弹值，估读至1。计算测区平均回弹值，应从16个回弹值中剔除3个Zui大值和3个Zui小值后，取其余10个回弹值的平均值。

• 碳化深度测定：用浓度1%的酚酞酒精溶液滴在孔内壁处，待碳化与未碳化界线清晰时，用卡尺或深度测量工具测量碳化与未碳化界面到混凝土表面的垂直距离。每个测区应测量不少于3次，取其平均值作为该测区的碳化深度代表值，至0.5mm。

• 强度计算：根据测区平均回弹值和碳化深度值，在相应的强度换算表（如碎石混凝土、卵石混凝土、泵送混凝土强度换算表）中查询对应的换算强度。当测区数不小于10个时，应计算强度标准差，并根据相关公式计算构件的推定强度。如果检测条件与测强曲线的适用条件有较大差异或对检测结果有异议时，可进行钻芯修正。

三、抗折强度检测

1. 检测原理
抗折强度反映混凝土抵抗弯矩力的能力，是评估其韧性及在弯曲荷载下性能的重要指标。

2. 检测方法

• 试件准备：标准试件为150mm×150mm×600mm或150mm×150mm×550mm的棱柱体，非标准试件为100mm×100mm×400mm。每组试件为3块，试件长向中部1/3区段内表面不得有直径超过5mm、深度超过2mm的孔洞。

• 试验设备：压力试验机（精度至少为±2%，量程应能使试件的预期破坏荷载值不小于全量程的20%，也不大于全量程的80%）、钢垫板（平面尺寸不应小于试件的承压面积，厚度不应小于25mm）、游标卡尺（量程不应小于200mm，分度值宜为0.02mm）、直板尺等。

• 试验步骤：试件到达试验龄期时，从养护地点取出后，检查其尺寸及形状，将试件表面与上、下承压板面擦拭干净。将试件以成型时的侧面为承压面，安放在试验机的下压板或垫板上，要求试件的中心应与试验机下压板中心对准。启动试验机，试件表面与上、下承压板或钢垫板应均匀接触。试验过程中应连续均匀加载，加载速度应取0.3MPa/s～1.0MPa/s。手动控制压力机加载速度时，当试件接近破坏开始急剧变形时，应停止调整试验机油门，直至破坏，并记录破坏荷载。

• 结果计算：混凝土抗折强度计算公式为Ff=bh2FL，其中Ff为混凝土抗折强度（MPa），F为试件被破坏荷载（N），L为支座间跨度（mm），h为试件截面高度（mm），b为试件截面宽度（mm）。试件抗压强度值的确定应取3个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值，到0.1MPa。当3个测值中的Zui大值或Zui小值中有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则应把Zui大及Zui小值剔除，取中间值作为该组试件的抗压强度值。当Zui大值和Zui小值与中间值的差值都超过中间值的15%时，该组试件的试验结果无效。非标准试件时，应乘以尺寸换算系数0.85，当混凝土强度等级C60时，宜采用标准试件，使用非标准试件时，尺寸换算系数应有试验确定。