[發(fā)明專(zhuān)利]無(wú)電極電測(cè)法測(cè)定混凝土氯離子滲透系數(shù)的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410313202.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104062220A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖蓮珍;魏小勝;王勝年;李宗津
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專(zhuān)利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于混凝土性能檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無(wú)電極電測(cè)法測(cè)定混凝土氯離子滲透系數(shù)的方法。

背景技術(shù)

為了評(píng)估混凝土的耐久性，現(xiàn)有測(cè)試方法包括自然滲透法ASTM C1556(2004)、電量法ASTM C1202-94、滲透系數(shù)法(研究者Luping Tang，K.Stanisha)、NEL法(清華大學(xué)路新瀛)等。

氯離子自然擴(kuò)散法(ASTM C1556)，是將混凝土浸泡在氯化鈉溶液中，經(jīng)過(guò)分段切取混凝土磨粉、浸取、電化學(xué)滴定等實(shí)驗(yàn)步驟，建立氯離子濃度與擴(kuò)散距離的關(guān)系，利用Fick第二定理，計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)。該方法與實(shí)際情況相似，但測(cè)試所需時(shí)間長(zhǎng)，尤其對(duì)于密實(shí)度高的混凝土；同時(shí)，過(guò)長(zhǎng)的浸泡時(shí)間會(huì)導(dǎo)致測(cè)試過(guò)程中混凝土的滲透性發(fā)生改變，引起較大測(cè)試誤差。

電通量法(ASTM C1202，ASSHTO T277)，是在Φ100×50mm的混凝土試樣兩側(cè)施加60V的直流電壓，通過(guò)檢測(cè)6小時(shí)內(nèi)流過(guò)的電量大小來(lái)評(píng)價(jià)混凝土的滲透性。已有大量報(bào)道，60V的直流電壓會(huì)導(dǎo)致明顯的電極極化反應(yīng)，以及測(cè)試過(guò)程中導(dǎo)電溶液溫度升高等問(wèn)題造成測(cè)量誤差。

電遷移法(NT Build492)采用較高的電壓(10V～60V)，通電完畢取出試件，將其劈成兩半，用硝酸銀滴定氯離子的擴(kuò)散深度，根據(jù)水溶液電化學(xué)中的Nernst-Planck方程計(jì)算氯離子的擴(kuò)散系數(shù)。電極反應(yīng)消耗孔溶液中的離子，且混凝土飽水后通電時(shí)間較長(zhǎng)(6h～96h)，不僅孔溶液在不斷變化，而且相當(dāng)部分電流會(huì)消耗于電極反應(yīng)，并非全用于氯離子遷移，與電通量法一樣，其先天缺陷也無(wú)法根除。

由于上述兩種方法采用的高直流電壓帶來(lái)明顯的極化問(wèn)題，因此，一些學(xué)者對(duì)上述電的方法進(jìn)行了改進(jìn)，有代表性的是清華大學(xué)路新瀛的NEL法，NEL法使用低壓直流電(1V～5V)，測(cè)試前對(duì)樣品用4M的NaCl溶液進(jìn)行真空飽鹽處理，基于Nernst－Einstein方程，計(jì)算混凝土氯離子的擴(kuò)散系數(shù)。

現(xiàn)有的電測(cè)法都是使用電極來(lái)測(cè)試電性能，電極極化消耗孔溶液中的離子，導(dǎo)致孔溶液在不斷變化，且相當(dāng)部分電流會(huì)消耗于電極反應(yīng)，并非全用于氯離子遷移，還有前面提到的電極的材質(zhì)和尺寸的問(wèn)題，因此電極法的先天缺陷無(wú)法根除。

浙江大學(xué)采取無(wú)電極法測(cè)試混凝土的導(dǎo)電性能，是將混凝土烘干放在溶液中測(cè)試混凝土中離子導(dǎo)通的時(shí)間。混凝土在烘干過(guò)程中，尤其是早期會(huì)有干縮等引起微觀結(jié)構(gòu)的改變，測(cè)出的結(jié)果是時(shí)間，不能獲得氯離子滲透系數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于解決和消除目前電極法測(cè)試氯離子滲透性的存在的極化反應(yīng)、電極與水泥基材間的接觸電阻、水泥水化收縮產(chǎn)生接觸開(kāi)裂等因素帶來(lái)的測(cè)試誤差較大的問(wèn)題，提供了一種無(wú)電極電測(cè)法測(cè)定混凝土氯離子滲透系數(shù)的方法。

無(wú)電極電測(cè)法測(cè)定混凝土氯離子滲透系數(shù)的方法，包括以下步驟：

將任意齡期的硬化混凝土切割成混凝土切片；

用氯化鈉溶液對(duì)混凝土切片進(jìn)行真空飽鹽處理；

用無(wú)電極電阻率儀分別測(cè)試氯化鈉溶液電阻率、氯化鈉溶液與混凝土切片串聯(lián)模型的電阻率，然后根據(jù)電阻率公式計(jì)算混凝土切片的電阻率；

根據(jù)Nernst-Einstein方程，計(jì)算氯離子在混凝土切片中的滲透系數(shù)。

按上述方案，所述混凝土切片的厚度為40-60mm。

按上述方案，所述氯化鈉溶液濃度為8～12wt％。

按上述方案，所述的真空飽鹽處理真空度2～5KPa，飽鹽時(shí)間1～3小時(shí)。

本發(fā)明有益效果在于：

在本發(fā)明中沒(méi)有使用任何電極，因而徹底消除了電極法帶來(lái)的測(cè)量誤差，提高了測(cè)試準(zhǔn)確度和精度；并采用高濃度的氯化鈉溶液置換樣品中的原液相來(lái)測(cè)試滲透性，不需要烘干樣品，避免烘干過(guò)程對(duì)樣品滲透性的改變，且能直接獲得氯離子的滲透系數(shù)值。

本發(fā)明提供了確定任意齡期的硬化混凝土切片的氯離子滲透系數(shù)的方法，解決了目前無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定混凝土氯離子滲透系數(shù)的難題，為鋼筋混凝土耐久性的評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)，并可推廣到混凝土孔隙率的測(cè)定、其它的多孔介質(zhì)孔結(jié)構(gòu)及滲透性的研究中。從樣品飽鹽處理到測(cè)試完畢，所需時(shí)間較短，需2～5小時(shí)，測(cè)試時(shí)間1～2分鐘即可。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對(duì)保護(hù)范圍的限制。

本發(fā)明無(wú)電極電測(cè)法測(cè)定混凝土氯離子滲透系數(shù)的方法，過(guò)程如下：

將任意齡期的硬化混凝土切割成厚度40-60mm的混凝土切片；