混凝土渗透性快速评价方法技术

本发明专利技术涉及一种快速评价混凝土渗透性的方法，将混凝土切成薄片试样，放入真空室中，干抽，然后向真空室中放入水或盐溶液，湿抽，使混凝土饱水或饱盐，对试样施加电压，并记录电流值；计算氯离子扩散系数和混凝土电导率。根据氯离于扩散系数和混凝土电导率的值，即可评价混凝土的渗透性。本发明专利技术优点是测量简单，数据准确可靠，既适用于普通混凝土，也适用于高性能混凝上。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及混凝土的渗透性的快速评价，属于混凝土
现在用于评价混凝土渗透性的方法主要有如下几种(1)渗透压法，包括透水法和透气法。这种方法是传统的测试方法，适用于普通混凝土，不适于高性能混凝土；(2)电量法，包括ASTM C1202及其改良法。ASTM C1202主要是测量厚度为50mm、直径为95mm的混凝土试件在60V直流电压下，于6小时内通过的电量大小来评定混凝土的渗透性，通过电量越多，渗透性越大。此方法适用于普通混凝土，对于高性能混凝土的适用性存在争议。其改良法主要是降低了电压，延长了时间，其致命缺点与ASTM C1202一样，评定高性能混凝土时误差较大；(3)电迁移法，此法有多种，最成功的是Tang-Nillsson法(ACI Materials Journal Vol.89，NO.1.1992，49-53)，即通过对浸泡于NaCl溶液的混凝土试样施加适当电压，之后通过测量氯离子的渗透深度，利用简化的Nernst-Plank方程，求出氯离子扩散系数。此法的缺点是方法复杂，数据解析需要一定的电化学知识，而土木工程人员往往是不具备的，另外，由于测量过程时间较长，混凝土孔溶液中的离子浓度变化较大，加上测量氯离子渗透的平均深度时误差也较大，使得最后计算出的数据不准确。因此，迄今为止还没有一种既适于普通混凝土，也适于高性能混凝土渗透性的快速评价方法。本专利技术的目的是提出一种混凝土的渗透性的快速评价方法，将混凝土切成薄片试样，然后真空饱水或饱盐处理，之后进行直流电导率测量，最后利用改进的Nernst-Einstein方程计算出氯离子扩散系数，通过比较饱水或饱盐电导率，或饱盐情况下的氯离子扩散系数来评价混凝土的渗透性高低。本申请人曾经提出过一种混凝土的渗透性的快速评价的方法，专利号为97120246.X，其原理是通过将混凝土中氯离子迁移数转化为修正系数，解决了Nernst-Einstein方程难以用于实际的难题，用改进的Nernst--Einstein方程来确定混凝土中氯离子扩散系数的可行性和可靠性，但是没有给出具体的测试工艺，而且试样制备时间长，影响了工作效率。本专利技术设计的快速评价混凝土渗透性的方法，包括以下各步骤(1)将混凝土切成0.5～5cm的薄片试样；(2)将混凝土薄片试样放入真空室，然后在0.001～0.005MPa的真空度下干抽1～8hrs，向真空室中放入水或盐溶液，再在0.001～0.005MPa的真空度下湿抽1～8hrs，使混凝土饱水或饱盐；(3)对饱水或饱盐后的混凝土薄片试样施加1～10V的电压，并记录各施加电压下的电流值；(4)根据上述电压、电流值，用公式(1)计算饱盐情况下的氯离子扩散系数，用公式(2)计算饱水或饱盐情况下的混凝土电导率；DCl=f·RTF2CCl·σ---(1)]]>σ=I·lV·S---(2)]]>式中DCl是氯离子扩散系数(cm2/s)；R是气体常数(8.314J/mol·K)；T是绝对温度(K)；V是施加直流电压(V)；I是测对应于V的电流(A)；l是试件厚度(cm)；S是电极面积(cm2)；F是Faraday常数(96500Coul/mol)；CCl是混凝土孔溶液中的氯离子浓度，常取饱盐溶液中的氯离子浓度(mol/cm3)；f为修正系数，通常取1.0，若欲计算自由或表观氯离子扩散系数，其取值可参见表1；σ是混凝土电导率。根据DCl或σ的值，即可评价混凝土的渗透性。表1修正系数f的取值 在大量实验基础上，得到了用饱盐电导率或氯离子扩散系数来评价混凝土渗透性的分级标准，见表2。混凝土的饱水电导率与饱盐电导率之间存在非常好的线性关系，图1是用饱和Ca(OH)2溶液与4M NaCl溶液饱和相同混凝土时测得的饱水电导率与氯离子扩散系数之间的关系，可根据此关系结合表2来评价混凝土的渗透性。表2基于氯离子扩散系数的混凝土渗透性分极 *为25℃，用4M或饱和NaCl溶液饱和的饱盐混凝土的电导率本专利技术的测试方法，确定了相应的快速测试工艺，能在24hrs内给出正确数据，是目前最为快速、准确的测试方法。其原因主要是通过真空饱水饱盐技术，使得即使是高强高性能混凝土在适当试样厚度内，也能在不到24hrs的时间内完成饱水饱盐的技术难题。不同混凝土试样的饱透时间不同，实际上，已能实现在4～12hrs内饱透混凝土试样，出于对工作时间的考虑，通常定为24hrs一个周期，本专利技术使整个检测周期大大缩短，测试速度快，数据准确，同时给出了混凝土渗透性分极标准。本专利技术具有以下优点(1)所用设备可简可繁，实验室、现场均可具备。(2)测量简单，无需操作人员进行大量复杂的工作，计算简便，不需要懂得电化学知识。(3)数据准确，可靠，可为工程技术人员提供简单预测钢筋混凝土结构使用寿命的氯离子扩散系数。(4)既适用于普通混凝土，也适用于高性能混凝土。 附图说明图1是本专利技术氯离子扩散系数与饱水电导率间的关系图。下面详细介绍本专利技术的内容。试样制备包括两部分一是将混凝土块体切成适当厚度的薄片，二是将混凝土薄片试样(以后简称试样)进行饱水或饱盐处理。混凝土试样的厚度通常取决于混凝土中最大骨料粒径尺寸，准确测量氯离子扩散系数时，试样厚度至少等于最大骨料粒径尺寸，通常可取2～5cm；进行渗透性相对比较或定性比较时，可切得更薄以缩短检测时间，如0.5～1cm厚即可。注意混凝土试块端部1～2cm混凝土要舍去以消除表面效应。饱水处理适用于用饱水电导率来评价混凝土渗透性的情况，饱盐处理适用于用饱盐电导率或氯离子扩散系数来评价混凝土渗透性的情况。饱水饱盐方法可采用自然浸泡法，即将混凝土试样浸泡于水或盐溶液中一定时间，通常为2～12周；也可采用真空饱水饱盐法，此法目前已可使厚度小于5cm，强度在120MPa内的混凝土在24小时内饱透，具体工艺为将混凝土试样垂直码放在真空室中，然后在0.001～0.005MPa的真空度下干抽1～8hrs，然后放入水或盐溶液，再在0.001～0.005MPa的真空度下湿抽1～8hrs，之后，保持真空或自然泄漏至24hrs止。需要说明的是，干抽和湿抽的时间长短取决于混凝土试样的致密程度和厚度，试样越致密、越厚，抽真空的时间相应越长；反之，则越短。饱水可用蒸馏水、自来水或饱和Ca(OH)2澄清液；饱盐可用4M或饱和NaCl溶液，可由蒸馏水和分析纯NaCl配制而成，也可由自来水和化学纯试剂配制。电导率测量可采用直流法或交流法，操作上可采用手动法或自动法。本专利技术主要进行直流电导率测量。手动测量可采用直流电源和万用表进行，自动测量可采用我们研制的专用自动测量系统进行，该系统由计算机、数据采集卡(A/D、D/A板)以及专门编写的ADM软件组成。直流电导率的测量通常可在小于10V的电压范围内进行。用自动测量系统进行检测的工艺为将饱透的混凝土试样放入直径为5cm的两电极间，然后在1～10V的范围内进行扫描或施加单一电压，利用所提供的ADM软件自动测量电导率或氯离子扩散系数。一般可在2～5V的范围内，以1V为一步长，稳定时间10～30s本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速评价混凝土渗透性的方法，其特征在于，该评价方法包括以下各步骤： （１）将混凝土切成０．５～５ｃｍ的薄片试样； （２）将混凝土薄片试样放入真空室，然后在０．００１～０．００５ＭＰａ的真空度下干抽１～８ｈｒｓ，向真空室中放入水或盐溶液，再在０．００１～０．００５ＭＰａ的真空度下湿抽１～８ｈｒｓ，使混凝土饱水或饱盐； （３）对饱水或饱盐后的混凝土薄片试样施加１～１０Ｖ的电压，并记录各施加电压下的电流值； （４）根据上述电压、电流值，用公式（１）计算饱盐情况下的氯离子扩散系统，用公式（２）计算饱水或饱盐情况下的混凝土电导率： Ｄ↓［Ｃｌ］＝ｆ.ＲＴ／Ｆ↑［２］Ｃ↓［Ｃｌ］.σ （１） σ＝Ｉ.ｌ／Ｖ.Ｓ （２） 式中：Ｄ↓［Ｃｌ］是氯离子扩散系数（ｃｍ↑［２］／ｓ）；Ｒ是气体常数（８．３１４Ｊ／ｍｏｌ.Ｋ）；Ｔ是绝对温度（Ｋ）；Ｖ是施加直流电压（Ｖ）；Ｉ是测对应于Ｖ的电流（Ａ）；ｌ是试件厚度（ｃｍ）；Ｓ是电极面积（ｃｍ↑［２］）；Ｆ是Ｆａｒａｄａｙ常数（９６５００Ｃｏｕｌ／ｍｏｌ）；Ｃ↓［Ｃｌ］是饱盐溶液中的氯离子浓度（ｍｏｌ／ｃｍ↑［３］）；ｆ为修正系数，取１．０；σ是混凝土电导率； 根据Ｄ↓［Ｃｌ］或σ的值，即可评价混凝土的渗透性。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：路新瀛，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]