[發明專利]無電極電測法測定混凝土氯離子滲透系數的方法

在審

• 申請號: 201410313202.1
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104062220A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 肖蓮珍;魏小勝;王勝年;李宗津
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明屬于混凝土性能檢測技術領域，涉及一種無電極電測法測定混凝土氯離子滲透系數的方法。

背景技術

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

氯離子自然擴散法(ASTM C1556)，是將混凝土浸泡在氯化鈉溶液中，經過分段切取混凝土磨粉、浸取、電化學滴定等實驗步驟，建立氯離子濃度與擴散距離的關系，利用Fick第二定理，計算擴散系數。該方法與實際情況相似，但測試所需時間長，尤其對于密實度高的混凝土；同時，過長的浸泡時間會導致測試過程中混凝土的滲透性發生改變，引起較大測試誤差。

電通量法(ASTM C1202，ASSHTO T277)，是在Φ100×50mm的混凝土試樣兩側施加60V的直流電壓，通過檢測6小時內流過的電量大小來評價混凝土的滲透性。已有大量報道，60V的直流電壓會導致明顯的電極極化反應，以及測試過程中導電溶液溫度升高等問題造成測量誤差。

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散深度，根據水溶液電化學中的Nernst-Planck方程計算氯離子的擴散系數。電極反應消耗孔溶液中的離子，且混凝土飽水后通電時間較長(6h～96h)，不僅孔溶液在不斷變化，而且相當部分電流會消耗于電極反應，并非全用于氯離子遷移，與電通量法一樣，其先天缺陷也無法根除。

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

現有的電測法都是使用電極來測試電性能，電極極化消耗孔溶液中的離子，導致孔溶液在不斷變化，且相當部分電流會消耗于電極反應，并非全用于氯離子遷移，還有前面提到的電極的材質和尺寸的問題，因此電極法的先天缺陷無法根除。

浙江大學采取無電極法測試混凝土的導電性能，是將混凝土烘干放在溶液中測試混凝土中離子導通的時間。混凝土在烘干過程中，尤其是早期會有干縮等引起微觀結構的改變，測出的結果是時間，不能獲得氯離子滲透系數。

發明內容

本發明目的在于解決和消除目前電極法測試氯離子滲透性的存在的極化反應、電極與水泥基材間的接觸電阻、水泥水化收縮產生接觸開裂等因素帶來的測試誤差較大的問題，提供了一種無電極電測法測定混凝土氯離子滲透系數的方法。

無電極電測法測定混凝土氯離子滲透系數的方法，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；

用氯化鈉溶液對混凝土切片進行真空飽鹽處理；

用無電極電阻率儀分別測試氯化鈉溶液電阻率、氯化鈉溶液與混凝土切片串聯模型的電阻率，然后根據電阻率公式計算混凝土切片的電阻率；

根據Nernst-Einstein方程，計算氯離子在混凝土切片中的滲透系數。

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，飽鹽時間1～3小時。

本發明有益效果在于：

在本發明中沒有使用任何電極，因而徹底消除了電極法帶來的測量誤差，提高了測試準確度和精度；并采用高濃度的氯化鈉溶液置換樣品中的原液相來測試滲透性，不需要烘干樣品，避免烘干過程對樣品滲透性的改變，且能直接獲得氯離子的滲透系數值。

本發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的方法，解決了目前無法準確測定混凝土氯離子滲透系數的難題，為鋼筋混凝土耐久性的評估和壽命預測提供更加準確的依據，并可推廣到混凝土孔隙率的測定、其它的多孔介質孔結構及滲透性的研究中。從樣品飽鹽處理到測試完畢，所需時間較短，需2～5小時，測試時間1～2分鐘即可。

具體實施方式

以下實施例進一步闡釋本發明的技術方案，但不作為對保護范圍的限制。

本發明無電極電測法測定混凝土氯離子滲透系數的方法，過程如下：

將任意齡期的硬化混凝土切割成厚度40-60mm的混凝土切片；