[發明專利]基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數快速分析方法

有效

• 申請號: 201610238773.2
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105717000B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 陳正;蔣翊;趙家琦;楊綠峰;馮慶革;鄧鵬
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司45104
• 代理人: 黃永校

一、技術領域

本發明涉及一種基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數快速分析方法，具體是一種對氯離子擴散控制深度進行判定，并利用基于雙控制線的氯離子擴散系數計算模型，快速計算混凝土的氯離子擴散系數的方法。

二、背景技術

海洋環境中的混凝土結構由于受到氯鹽侵蝕而逐漸發生耐久性破壞，大大影響了建筑結構的服役壽命。因此，找到一種關于混凝土氯離子擴散系數的快速分析方法是研究和評價海洋混凝土服役壽命和耐久性的關鍵。

現有測試氯離子擴散系數的方法主要有電場加速試驗和自然浸泡試驗。在電場加速試驗方法中，氯離子以加載在試件兩端的電場為驅動力遷移進入混凝土內部，而對于真實暴露于氯鹽環境中的混凝土，氯離子實際上是以試件內外的氯離子濃度梯度為驅動力擴散進入混凝土內部的，因此，電場加速試驗無法準確模擬真實環境條件下氯離子進入混凝土內部的過程。在自然浸泡試驗中，雖然氯離子進入混凝土內部的過程和實際情況非常接近，但是該方法需對混凝土逐層磨粉取樣，再根據混凝土中不同深度處的氯離子濃度利用菲克第二定律擬合得到混凝土的氯離子擴散系數，試驗樣本量大，求解時需要進行擬合分析，過程復雜，費時費力。因此，如何簡便、快速有效地計算出混凝土的氯離子擴散系數，并據此開展混凝土結構耐久性和服役壽命研究，具有重要的學術意義和工程應用前景。

三、發明內容

本發明的目的是提供一種基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數快速分析方法，該方法能夠基于雙控制線的混凝土氯離子系數計算模型快速計算混凝土的氯離子擴散系數，為混凝土結構的耐久性分析提供一種簡潔有效的評估方法。

本發明的技術方案是：一種基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數快速分析方法，包括如下步驟：

1、氯離子擴散控制深度判定：取出暴露于氯鹽環境一定齡期下受氯離子一維擴散的混凝土試件，擦干試件表面，沿垂直于試件暴露面方向干切試件，對斷面噴灑顯色指示劑，根據顯色情況分析混凝土的氯離子擴散控制深度，當該深度大于等于12mm時，氯離子擴散控制深度判定為合格，進入步驟2，如該深度小于12mm時，氯離子擴散控制深度判定為不合格，需繼續開展暴露試驗，直至試件的氯離子擴散控制深度判定合格；

2、雙控制線設計與氯離子含量測定：根據混凝土試件的擴散控制深度，在試件斷面上繪制第一控制線和第二控制線，分別在每條控制線上設計3至6個取樣點，然后對各取樣點進行鉆孔取粉，將同一控制線上的取樣點粉末混合均勻并放入溫度為60℃的烘箱中干燥至恒重，分別提取兩條控制線上樣品粉末中的氯離子并測定自由氯離子含量；

3、計算混凝土氯離子擴散系數：根據步驟2測得的第一控制線和第二控制線處的自由氯離子含量，利用基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數計算模型計算混凝土的氯離子擴散系數。

所述混凝土試件暴露于氯鹽環境的齡期為28天至50年。

所述顯色指示劑為濃度為0.10mol/L的硝酸銀溶液。

所述氯離子擴散控制深度是指在噴灑顯色指示劑15min后，混凝土斷面的顯色邊界線離試件暴露面的平均距離。

所述第一控制線為與試件暴露面平行，且與試件暴露面距離為氯離子擴散控制深度的標記線，所述第二控制線為與試件暴露面平行，且與試件暴露面距離為二分之一氯離子擴散控制深度的標記線。

所述基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數計算模型為：

其中erfc(·)為高斯誤差余函數；α是一個常數，數值為其中d表示擴散控制深度，單位為毫米(mm)，t表示混凝土試件的暴露齡期，單位為年(a)；D表示氯離子擴散系數，單位為mm²/a；C₁、C₂分別表示第一控制線和第二控制線處的自由氯離子含量，單位為氯離子占混凝土的質量百分比％。

本發明的突出優點在于：

首次提供一種基于雙控制線上的自由氯離子含量計算混凝土氯離子擴散系數快速分析方法，能夠對符合擴散控制深度判定的混凝土試件進行雙控制線設計，并基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數計算模型快速計算混凝土的氯離子擴散系數，對氯離子環境下的混凝土結構耐久性分析研究具有重要學術意義和工程應用價值。

四、附圖說明

圖1為混凝土試件斷面上第一控制線和第二控制線示意圖。

圖中標記為：試件暴露面1、氯離子擴散輪廓線2、第一控制線3、第二控制線4、氯離子擴散控制深度d。