一种水泥基材料受硫酸盐侵蚀的快速检测方法技术

本发明专利技术涉及水泥腐蚀技术领域，提供了一种水泥基材料受硫酸盐侵蚀的快速检测方法，包含如下步骤：(1)在水泥基材料试样四周表面设置环氧树脂层之后浸于饱和氢氧化钙溶液中进行养护；(2)将所述养护得到的试样置于电化学装置中进行电化学加速，加速后进行X‑rayμCT检测；所述测试之后重新将试样置于电化学装置中进行电化学加速和检测，以此循环，直至检测结束；所述电化学装置的阴极液为硫酸盐溶液，阳极液为强碱溶液。本发明专利技术所述电化学加速过程中，在电场的作用下硫酸根离子从阴极向试件内移动，进入试样内部后与水泥水化产物反应，生成石膏与钙矾石。相比仅靠浓度差作用下的侵蚀，硫酸根离子侵蚀速度明显加快。

A Rapid Detection Method for Sulfate Erosion of Cement-based Materials

The invention relates to the technical field of cement corrosion, and provides a rapid detection method for sulfate corrosion of cement-based materials, which comprises the following steps: (1) curing the cement-based materials by immersing the epoxy resin layer on the surface around the sample in saturated calcium hydroxide solution; (2) electrochemical acceleration of the cured samples in an electrochemical device after acceleration; After the test, the sample is re-placed in the electrochemical device for electrochemical acceleration and detection, which is recycled until the end of the test; the cathode solution of the electrochemical device is sulfate solution, and the anode solution is strong alkali solution. In the electrochemical acceleration process, the sulfate ion moves from the cathode to the specimen under the action of electric field, and reacts with the cement hydration product after entering the sample to form gypsum and ettringite. Compared with the erosion only depending on the concentration difference, the rate of sulfate ion erosion is obviously faster.

【技术实现步骤摘要】
一种水泥基材料受硫酸盐侵蚀的快速检测方法
本专利技术涉及水泥腐蚀
，尤其涉及一种水泥基材料受硫酸盐侵蚀的快速检测方法。
技术介绍
目前，水泥混凝土凭借其优势已经成为土木建筑工程的主要材料，用途广泛。水泥混凝土结构的耐久性与混凝土结构材料性能息息相关，水泥混凝土材料容易受到空气、地下水及土壤中的有害成分侵蚀，造成强度下降、体积变形，进而导致使用寿命下降，使得混凝土结构未达到预定的服役年限就失去了原有的结构功能。水泥基材料是一种多孔介质材料，硫酸盐的侵蚀过程伴随着材料内部孔隙率和孔隙结构的变化。而孔隙率和孔隙结构都是直接影响离子在水泥基材料内部的传输过程的主要因素。因此，硫酸盐侵蚀造成的损失要非常重视。硫酸盐侵蚀混凝土是一个长期的过程，同时伴着复杂的物理化学过程，采用现场试验来研究其破坏的规律比较不容易实现，目前国内外对硫酸盐侵蚀的加速试验方法主要是增大试件反应面积、增大侵蚀溶液的质量分数、干湿循环法、提升溶液温度、增大水灰比等。以上提到的方法均有一定的缺点，例如小试件试验结果离散型大，升高温度改变组成成分等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水泥基材料受硫酸盐侵蚀的快速检测方法，以提高检测速度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种水泥基材料受硫酸盐侵蚀的快速检测方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)在水泥基材料试样四周表面设置环氧树脂层之后浸于饱和氢氧化钙溶液中进行养护；(2)将所述养护得到的试样置于电化学装置中进行电化学加速，加速后进行X-rayμCT检测；所述测试之后重新将试样置于电化学装置中进行电化学加速和检测，以此循环，直至检测结束；所述电化学装置的阴极液为硫酸盐溶液，阳极液为强碱溶液。优选的，所述步骤(1)中水泥基材料试样呈圆柱体状，所述四周为圆柱体的侧面。优选的，所述步骤(1)中圆柱体的高度为20～40mm，直径为5～20mm。优选的，所述步骤(1)中环氧树脂层的厚度为0.3～1mm。优选的，所述步骤(2)中硫酸盐溶液为硫酸钠溶液或硫酸钾溶液；所述硫酸盐溶液的质量浓度≤42.5％。优选的，所述步骤(2)中强碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；所述强碱溶液的质量浓度≤42.5％。优选的，所述步骤(2)中电化学加速过程施加的是脉冲电压，所述脉冲电压为10～150V，脉冲时间为10～60s。优选的，所述步骤(2)中每次电化学加速的时间独立地为1～5h。本专利技术提供了一种水泥基材料受硫酸盐侵蚀的快速检测方法，包含如下步骤：(1)在水泥基材料试样四周表面设置环氧树脂层之后浸于饱和氢氧化钙溶液中进行养护；(2)将所述养护得到的试样置于电化学装置中进行电化学加速，加速后进行X-rayμCT检测；所述测试之后重新将试样置于电化学装置中进行电化学加速和检测，以此循环，直至检测结束；所述电化学装置的阴极液为硫酸盐溶液，阳极液为强碱溶液。本专利技术阴极端溶液为硫酸盐溶液，所述电化学加速过程中，在电场的作用下硫酸根离子从阴极向试件内移动，进入试样内部后与水泥水化产物反应，生成石膏与钙矾石。相比仅靠浓度差作用下的侵蚀，硫酸根离子侵蚀速度明显加快。本专利技术所述方法使用的时间较短，过程中对试样无损，易于控制变量，具有快速、无损、精准的特点。附图说明图1为本专利技术所用电化学装置；图2为实施例1试样孔隙总体积变化图。具体实施方式本专利技术提供了一种水泥基材料受硫酸盐侵蚀的快速检测方法，包含如下步骤：(1)在水泥基材料试样四周表面设置环氧树脂层之后浸于饱和氢氧化钙溶液中进行养护；(2)将所述养护得到的试样置于电化学装置中进行电化学加速，加速后进行X-rayμCT检测；所述测试之后重新将试样置于电化学装置中进行电化学加速和检测，以此循环，直至检测结束；所述电化学装置的阴极液为硫酸盐溶液，阳极液为强碱溶液。在水泥基材料试样四周表面设置环氧树脂层之后浸于饱和氢氧化钙溶液中进行养护。在本专利技术中，所述步骤(1)中水泥基材料试样优选呈圆柱体状，所述四周具体为圆柱体的侧面。在本专利技术中，所述步骤(1)中圆柱体的高度优选为20～40mm，更优选为22～28mm，进一步优选为25～26mm；所述圆柱体的直径优选为5～20mm，更优选为10～12mm。本专利技术具体地在所述水泥基材料试样四周表面涂覆一层环氧树脂，自然风干后即为环氧树脂层。在本专利技术中，所述步骤(1)中环氧树脂层的厚度优选为0.3～1mm，更优选为0.5～0.7mm。本专利技术所述环氧树脂层能够防止侵蚀溶液从侧面渗透到试样里，进而保证实验的一维加速。本专利技术优选在所述试样的一端标记正极，另一端标记负极，通电时与电源正负极相对应，避免取出做X-rayμCT测试造成混乱，保证实验正确进行。得到环氧树脂层后，本专利技术将试样浸于饱和氢氧化钙溶液中进行养护。本专利技术按照普通混凝土力学性能试验方法标准《GB/T50081-2002》中采用不流动的饱和氢氧化钙溶液进行试样养护的方法进行。在本专利技术中，所述养护的时间优选≥28天，所述养护为确保试样完全水化具有一定的强度，同时保证实验条件一致，通电前试样内部处于饱和状态。本专利技术将所述养护得到的试样置于电化学装置中进行电化学加速，加速后进行X-rayμCT检测；所述测试之后重新将试样置于电化学装置中进行电化学加速和检测，以此循环，直至检测结束。在本专利技术具体实施例中，所述电化学装置为自制装置，该装置具体如图1所示，其中，圆柱体试样标记正极的试样部分套入胶管中，并且使用尼龙带在试样与胶管重合的上下绑扎，防止阳极溶液流进阴极溶液容器中；漏斗中添加的为阳极液，阳极溶液漏斗器套入胶管内；长方体容器中添加的为阴极液。在本专利技术中，所述电化学装置的阴极液为硫酸盐溶液，所述硫酸盐溶液优选为硫酸钠溶液或硫酸钾溶液；所述硫酸盐溶液的质量浓度优选≤42.5％，更优选为5～10％。在本专利技术中，所述电化学装置的阳极液为强碱溶液，所述强碱溶液优选为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；所述强碱溶液的质量浓度优选≤42.5％，更优选为5～10％。在所述电化学加速过程中，阴极液为硫酸盐溶液，在电场的作用下硫酸根离子从阴极向试件内移动，进入试样内部后与水泥水化产物反应，生成石膏与钙矾石。相比仅靠浓度差作用下的侵蚀，硫酸根离子侵蚀速度明显加快。由于电化学加速过程中会不停的消耗硫酸根离子，本专利技术优选在加速过程中适时的补加阴极液和阳极液中的溶质，以维持二者的浓度要求；或者在每次进行电化学加速时，替换成新的阴极液和阳极液。在本专利技术中，所述步骤(2)中电化学加速过程优选施加的是脉冲电压，所述脉冲电压优选为10～150V，更优选为30～100V；脉冲时间优选为10～60s，更优选为20～40s。本专利技术以所述脉冲电压为30V，脉冲时间为20s为例，所述脉冲电压的施加具体为：前20s是30V恒电压，后20s为0V恒电压，依此循环下去。在本专利技术中，所述步骤(2)中每次电化学加速的时间独立地优选为1～5h，更优选为3h；本专利技术中，刚开始进校加速时，硫酸根离子能够快速进入试样，后与试样内部的水化产物反应，生成钙矾石或石膏，进一步堵住试样内部孔隙，造成硫酸根离子很难进入试样内部，硫酸根离子侵蚀速度变缓慢，电化学加速时间顺次延长。本专利技术方案中，第一次电化学加速3d后，试样大致侵蚀2.1～3.0mm。但是之后随着本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥基材料受硫酸盐侵蚀的快速检测方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)在水泥基材料试样四周表面设置环氧树脂层之后浸于饱和氢氧化钙溶液中进行养护；(2)将所述养护得到的试样置于电化学装置中进行电化学加速，加速后进行X‑rayμCT检测；所述测试之后重新将试样置于电化学装置中进行电化学加速和检测，以此循环，直至检测结束；所述电化学装置的阴极液为硫酸盐溶液，阳极液为强碱溶液。

【技术特征摘要】
1.一种水泥基材料受硫酸盐侵蚀的快速检测方法，其特征在于，包含如下步骤：(1)在水泥基材料试样四周表面设置环氧树脂层之后浸于饱和氢氧化钙溶液中进行养护；(2)将所述养护得到的试样置于电化学装置中进行电化学加速，加速后进行X-rayμCT检测；所述测试之后重新将试样置于电化学装置中进行电化学加速和检测，以此循环，直至检测结束；所述电化学装置的阴极液为硫酸盐溶液，阳极液为强碱溶液。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中水泥基材料试样呈圆柱体状，所述四周为圆柱体的侧面。3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中圆柱体的高度为20～40mm，直径为5～20mm。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪舒贤，董必钦，邢锋，滕晓娟，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44