[發明專利]一種基于低場磁共振技術的水泥基材料水分滲透率的預測方法

在審

• 申請號: 201911045765.6
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110672495A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 周春圣;謝恩慧;王偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N24/08
• 代理公司: 23109 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 時起磊

一種基于低場磁共振技術的水泥基材料水分滲透率的預測方法，涉及水泥基材料測試技術領域，本發明的目的是提供一種準確測量水泥基材料水分滲透率的方法，包括以下步驟：步驟一：利用低場磁共振弛豫技術測量飽和水泥基材料試件的橫向弛豫時間譜；步驟二：利用等溫吸/脫附平衡法制備表面吸附單層水分子膜的水泥基材料試件；步驟三：利用低場磁共振脈沖回波技術測量水泥基材料試件內部單層水膜的表面弛豫率；步驟四：結合橫向弛豫時間譜和表面弛豫率，得到飽水狀態下水泥基材料的孔徑分布曲線；步驟五：基于飽水狀態下水泥基材料的孔徑分布曲線，預測其水分滲透率。采用本發明能更準確地預測水泥基材料的水分滲透率。

技術領域

本發明涉及水泥基材料測試技術領域，具體為一種基于低場磁共振技術的水泥基材料水分滲透率的預測方法。

背景技術

混凝土材料的耐久性對混凝土結構全壽命周期的安全性、經濟性具有重要意義。如何正確評估、檢測混凝土材料的耐久性，對混凝土材料的工程應用非常重要。混凝土材料的耐久性與侵蝕性介質通過材料內部孔隙向內部遷移的快慢密切相關。二氧化碳氣體、氯離子、硫酸根離子及凍融損傷等導致的耐久性問題均與水泥基材料孔結構及其密實度密切相關。理論與試驗研究均表明，水分滲透率是表征混凝土材料耐久性優劣的最重要基礎性指標。水泥基材料水分滲透率極低，普通混凝土材料的水分滲透率可低至1.0×10^-20m²，這比常見巖石材料的水分滲透率要低4-6個數量級，高性能混凝土的滲透率將更低。因此，在直接測試水泥基材料水分滲透率時，要求施加非常高的壓力梯度，這對試件側面密封性能的要求非常苛刻。此外，極低水分滲透率條件下，水分滲透過程達到可測量的穩態滲流耗時非常長，且穩態流量的測量精度難以保證，進而使水泥基材料水分滲透率的測量誤差較大。快速并準確預測水泥基材料極低水分滲透率的方法對水泥基材料孔結構及耐久性能的快速表征具有重要意義。

由于水泥基材料的水分滲透率在表征其耐久性時非常關鍵，已有眾多的相關研究致力于利用孔結構信息來直接預測水泥基材料的水分滲透性。Garboczi對比分析了孔結構與滲透率之間關系的分析理論，認為基于孔結構特征參數建立水分滲透率的Katz-Thompson等預測模型有效，但未能明確給出孔結構測試表征方法并對相關分析模型進行驗證。El-Dieb通過對比水分滲透率的試驗實測值與基于孔徑尺寸分布計算得到的理論值，發現基于壓汞測量所得孔結構計算得到的滲透率與試驗實測結果之間的相關性很差，進而認為Katz-Thompson理論模型不適用于水泥基材料。Christensen在El-Dieb的基礎上利用電導率實測結果來修正孔結構構造因子的表達，進而依據孔徑分布曲線計算得到水分滲透率，該理論值的相關性有所提高，但依然比試驗實測結果高2個數量級。Tumidajski同樣研究了孔隙連通度系數的計算和測量方法，但基于壓汞測孔數據進行理論預測所得結果依然比實測數據要大2個數量級以上。Cui利用復合材料的有效介質理論進行分析，重點考慮水泥基材料的毛細孔和凝膠孔對滲透率的貢獻，理論計算精度有所提高但依然不理想，且該有效介質理論模型及其參數空前復雜，工程應用非常不便。多孔介質(如巖石等)的水分滲透率由孔結構決定，利用孔結構信息來預測水分滲透率在理論上完全可行，但迄今尚無有效的測試方法及預測模型能夠適用于水泥基材料。