[發明專利]一種測定混凝土氯離子擴散系數的方法

在審

• 申請號: 201910650123.2
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110361302A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 薛兆鋒;晁剛;程文東;房建宏;王青志;馬亮
• 申請（專利權）人: 青海省交通科學研究院
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

本發明公開了一種測定混凝土氯離子擴散系數的方法。方法包括：(1)制備試件；(2)養護試件：將試件完全浸泡在含有氯離子的現場鹵水下或埋置在鹽漬土中；(3)鉆孔取樣：取出試件拭干表面水份或清除鹽漬土，在試件兩個相對側面的對角線的固定位置取樣，從試件兩個相對側面采集不同深度的混凝土樣品；(4)化學分析：測定樣品中不同氯離子擴散深度總氯離子濃度和自由氯離子濃度；(5)氯離子擴散參數數據處理：根據各平均深度自由氯離子濃度、混凝土表面自由氯離子濃度及混凝土內部的初始氯離子濃度制作擴散深度－濃度曲線，根據氯離子三維擴散模型和三維SAS進行回歸分析，計算混凝土在不同腐蝕條件下表觀氯離子擴散系數。

技術領域

本發明涉及建筑技術領域，尤其涉及一種測定混凝土氯離子擴散系數的方法。

背景技術

察爾汗鹽湖地區因長期風吹日曬，湖內便形成了高濃度的鹵水，逐漸結晶成了鹽粒，湖面板結成了厚厚的鹽蓋，異常堅硬。湖中儲藏500億噸以上的氯化鈉，可供全世界的60億人口食用1000年。察爾汗鹽湖地區鹽漬土主要以氯鹽漬土和硫酸鹽漬土為主，其中氯鹽漬土占主要部分，含鹽量最高可達90％以上(如表1所示)。

察爾汗鹽湖地區混凝土構造物經過一段時間的腐蝕，在地表吸附區內，鹽漬土中的硫酸鹽及氯鹽會對水泥水化產物的穩定性破壞，導致混凝土剝落甚至潰散。鹽湖地區惡劣的氣候條件加劇混凝土材料的腐蝕作用，大大縮減混凝土構造物的使用壽命(如圖1所示)。

混凝土結構并非完全密封體,通常其體內含有水泥化合物水解時產生的Ca(OH)₂介質和部分可溶的堿性金屬,使得混凝土整體顯示為堿性,PH值一般約12左右。鋼筋在腐蝕環境下,生成難以穿透的“鈍化膜”(主要成分為Fe₂O₃和Fe₃O₄)阻止鋼筋發生銹蝕，與其他離子相比，氯離子穿透能力較強，會改變鋼筋所處環境的PH值，鋼筋在較低的PH值環境下極易與空氣中的二氧化碳、水氣結合生成疏松多孔的鐵銹，同時體積膨脹多倍，脹裂混凝土，二氧化碳、水氣得以源源不斷浸蝕最終導致混凝土構件破壞。

表1.察爾汗鹽湖至格爾木高速公路易溶鹽分析

正確測定混凝土的氯離子擴散系數，是進行察爾汗鹽湖地區結構耐久性設計和壽命預測的前提。盡管基于電遷移的RCM法(非穩態快速遷移法)和NEL法(飽鹽混凝土電導率法)能實現快速測試，但是理論基礎并非Fick定律，測試結果僅與工程實際相關，而不能相符。自然擴散法是最早提出的，理論基礎明確，結果比較接近工程實際，可信度高，是一種最常用、最準確的測定方法。自然擴散法分鹽溶液浸泡法(美國AASHTO T259-80和ASTMC1543-02)和高濃度鹽溶液浸泡法(北歐標準NordTest NTBuild443-94和美國ASTMC1556-04)，均采用密封試件，前者留有上下2個暴露面，后者僅留1個暴露面(如圖2所示)。

本發明人發現上述兩種自然擴散法存在嚴重的理論缺陷——利用密封試件只能近似模擬一維半混凝土實體，試驗條件不完全符合模型的理論要求，也與實際工程中混凝土結構的暴露條件差異很大，因而所得結果實用性不強。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種測定混凝土氯離子擴散系數的方法，主要目的是提高準確性和實用性。

為達到上述目的，本發明主要提供了如下技術方案：

一方面，本發明實施例提供了一種測定混凝土氯離子擴散系數的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)制備混凝土試件；

(2)養護混凝土試件：將所述試件完全浸泡在含有氯離子的現場鹵水下或者埋置在現場鹽漬土中；