[发明专利]一种基于超声法的混凝土碳化深度测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土碳化深度测试方法，具体涉及一种基于超声法的混凝土碳化深度测试方法，属于建筑材料检测领域。

背景技术

混凝土作为一种经济的建筑材料已经广泛的应用于建筑领域。混凝土在制备后会在内部发生水泥的水化反应，在水泥水化结束后，会在水泥石内部形成一定的孔隙。这些孔隙成为了CO₂进入混凝土内部进行碳化的通道，碳化反应过程如公式(1)～(4)所示。混凝土经过碳化后，水化产物Ca(OH)₂(摩尔体积：33.2cm³/mol)逐渐转变为CaCO₃(摩尔体积：36.9cm³/mol)，使其填充于孔隙中，摩尔体积增加了大约11％，进而使混凝土内部逐渐变得更加密实。水泥石中不仅CH碳化，而且C-S-H(C-S-H占水泥石的60％以上)也会碳化。前者主要形成方解石，后者主要形成雯石和球霰石。但雯石和球霰石不稳定，会转化为方解石。CaCO₃晶体有三种形式：方解石、雯石和球霰石，三种晶型的密度不同。所以碳化后的体积变化在10-20％范围变化。

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O (1)

(3CaO·2SiO₂·3H₂O)+3CO₂→(3CaCO₃·2SiO₂·3H₂O) (2)

(2CaO·SiO₂)+2CO₂+nH₂O→(SiO₂·nH₂O)+2CaCO₃ (3)

(3CaO·SiO₂)+3CO₂+nH₂O→(SiO₂·nH₂O)+3CaCO₃ (4)

现有混凝土碳化深度的测试方法有酚酞指示剂法、彩虹指示剂法、红外光谱分析、热重分析、X射线分析、XCT法、γ射线分析。其中XCT法是非破损检测方法，但是测试方法较为复杂，且成本昂贵。其他方法均为破损法，是根据混凝土碳化后生成物的性质来间接评定碳化深度，破损法会造成混凝土损伤，影响测试结果。

超声法作为非破损测试方法的主要方法，对于新建工程的质量控制与既有结构的长期使用状态评估具有较重要的作用。超声法是依据超声波传播速度与混凝土弹性性质的关系，反映混凝土内部的质量。目前主要用于混凝土内部的裂缝检测与强度检测等。将其应用于测试混凝土的碳化深度，既可以使混凝土在测试过程中避免非必需的破损，又可以使测试过程简单快捷。但目前未见将超声波检测技术用于测试碳化深度的相关报道。

发明内容

发明目的：针对现有的非破损混凝土碳化深度测试方法复杂且成本昂贵的问题，本发明提供一种基于超声法的混凝土碳化深度测试方法，该方法能够方便快捷的测试超声波在碳化混凝土中的传播速度，根据相应的换算公式，换算为混凝土的碳化深度，以评定混凝土的碳化程度。

技术方案：本发明所述的一种基于超声法的混凝土碳化深度测试方法，包括下述步骤：

步骤1，成型混凝土试件，拆模养护后进行碳化；

步骤2，对试件进行超声测试，获取试件的声速值；

步骤3，采用指示剂法测得试件的碳化深度；

步骤4，对获得的声速值和碳化深度值进行拟合分析，得出声速值与碳化深度之间的关系，然后通过测试试件的声速值来获得对应混凝土的碳化深度。

上述步骤1中，成型后的试件在一定的温度和湿度环境下养护后脱模，优选在温度为20℃、相对湿度为70％的环境下养护24h后脱模，脱模后放入养护室继续养护；较优的，养护室的条件为室温20±3℃，相对湿度为90％，继续养护的时间为28d。