混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法技术

本发明专利技术涉及一种混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法，包括制作混凝土试件并进行养护和预处理；设定碳化时间，对混凝土试件进行人工加速碳化；将混凝土试件浸泡于荧光素钠溶液中，对混凝土试件内孔隙水不饱和部分区域进行染色；沿直径方向将染色后的混凝土试件对半切分；其中一半混凝土试件用酚酞进行染色测量碳化深度，另一半放在紫外线灯照射下测量饱和孔隙水深度，根据碳化深度和碳化时间计算碳化速度；更换混凝土试件，改变碳化时间，重复试验获得多组孔隙水深度数据以及与孔隙水深度的数据对应的混凝土碳化速度数据，得出混凝土碳化速度与孔隙水饱和度的关系曲线。本发明专利技术弥补了孔隙水饱和度对混凝土碳化速度影响的空白。的空白。

【技术实现步骤摘要】
混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法


[0001]本专利技术涉及混凝土材料、混凝土构件分析
，尤其涉及一种混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法。

技术介绍

[0002]自19世纪末、20世纪初期钢筋混凝土结构建筑在国内出现至今，钢筋混凝土在工程建筑中的运用越来越普遍，无论是桥梁、房屋或者是隧道都大量采用钢筋混凝土材料。但是钢筋混凝土材料受到二氧化碳、氯离子等物质的侵蚀，造成其耐久性降低，直接威胁了建筑结构的安全稳定。
[0003]未碳化的混凝土内部呈高碱性，pH值一般在12.5左右，在此环境中钢筋表面会形成钝化膜进而保护钢筋避免产生严重的锈蚀。混凝土中钢筋保持钝化状态的最低碱度是pH值为11.5，而碳化后的混凝土pH值为8.5～9.5。混凝土的碳化会破坏其保护层的高碱度环境，使得孔隙液中氢离子数目增多，破坏钢筋表面特有的钝化膜。当碳化深度远大于混凝土保层厚度时，钢筋与孔隙中的水和O2等物质接触便导致钢筋被锈蚀。被腐蚀的钢筋由于腐蚀产物生成，其体积会膨胀3-8倍，形成较大的膨胀应力，进而导致混凝土开裂。混凝土开裂后，水、CO2、O2等物质能够更快速进入混凝土内部，加快碳化速度，降低混凝土的pH值，进一步加速钢筋锈蚀与混凝土的碳化，形成恶性循环。故混凝土的碳化会造成内部包裹的钢筋脱钝，加速钢筋的锈蚀，严重影响整个建筑体的结构安全和稳定性。
[0004]影响混凝土碳化的因素总的可分为内部因素与外部因素。外部影响因素包括二氧化碳的浓度、环境的温度和相对湿度等；内部影响因素主要有水泥种类、掺合料、水灰比和孔隙水饱和度等。目前对混凝土碳化速度的影响因素的试验比如专利号为CN104568723B公开的一种含侵蚀性二氧化碳地下水环境条件下混凝土加速碳化试验方法及装置，其研究的是高浓度二氧化碳地下水对混凝土碳化速度的影响；还比如专利号为CN103616382B公开的一种检测在役电杆混凝土碳化和氯离子渗透深度的仪器和方法，其研究的是氯离子渗透深度对混凝土碳化的影响，但对于混凝土孔隙水饱和度对混凝土碳化影响的研究很少。
[0005]徐兵、徐港、杨亚会等人在《孔隙水饱和度对混凝土碳化特性的影响》的文献中公开了孔隙水饱和度对混凝土碳化特性的影响的方法，该研究方法是预制不同的孔隙水饱和度的混凝土试块，再对这些试块进行碳化，进而分析混凝土孔隙水饱和度对混凝土碳化影响，但预制规定孔隙水饱和度试块时，孔隙水饱和度受到烘箱内湿度的影响较大，预制出来的试块的孔隙水饱和度与设计值偏差较大，因此后续试验的准确度也相对较低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于弥补国内外未有混凝土孔隙水饱度和混凝土碳化速度关系的研究，提出了一种混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法。
[0007]为了达到目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0008]本专利技术涉及一种混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法，其包括以下步
骤：
[0009]S1.制作若干混凝土试件并对混凝土试件进行养护和预处理；
[0010]S2.设定碳化时间t
n
，将混凝土试件放入加速碳化箱内进行人工加速碳化；
[0011]S3.将碳化后的混凝土试件完全浸泡于荧光素钠溶液中，荧光素钠随着水的渗透将碳化后的混凝土试件内孔隙水不饱和部分区域进行染色；
[0012]S4.沿直径方向将染色后的混凝土试件对半切分成两份；
[0013]S5.其中一半混凝土试件用酚酞进行染色测量碳化深度，另一半放在紫外线灯照射下测量饱和孔隙水深度，根据碳化深度和碳化时间计算碳化速度；
[0014]S6.更换混凝土试件，改变碳化时间t
n
，重复S2～S5，获得多组孔隙水深度数据以及与孔隙水深度的数据一一对应的混凝土碳化速度数据；
[0015]S7.根据S6获取的多组数据获得孔隙水深度与混凝土碳化速度的关系曲线，并推导出孔隙水饱和度与混凝土碳化速度的关系。
[0016]优选地，所述S2中人工加速碳化的环境为：碳化温度为25℃，碳化箱湿度为70％，CO2浓度为4％。
[0017]优选地，所述碳化时间t
n
依次设定为7d、28d、70d和140d。
[0018]优选地，所述S3中混凝土试件的浸泡时间为7d。
[0019]优选地，所述S5中，碳化深度测量和饱和孔隙水深度测量均每隔1cm测量一次，且当测量点位于凹凸不平处或大颗粒骨料位置时，选择其边缘测量或跳过该测量点。
[0020]优选地，所述S1中混凝土试件的制作和养护的具体步骤包括：
[0021]S1.1.对混凝土搅拌机进行清理，将内壁与滚轴上附着的残渣进行敲除，并冲水清洗，将锅内残渣冲出并沥干，直至无明显水滴或积液；
[0022]S1.2.按照粗骨料、水泥、砂的投放顺序将混凝土材料放入搅拌机内进行干拌，至各混凝土材料混合均匀；
[0023]S1.3.混凝土材料搅拌均匀后，加入拌合用水进行湿拌，至塌落度满足要求；
[0024]S1.4.混凝土装模振捣，振捣后在模具表面对试件进行抹平；
[0025]S1.5.将试件放在养护室静置12h，拆模取出混凝土试件；
[0026]S1.5.将拆模后的混凝土试件放入相对湿度为90％，温度为20℃，1个标准大气压的养护室内继续养护28d。
[0027]优选地，所述S5中碳化速度的计算公式为：
[0028][0029]式中，D为碳化深度，t为碳化时间，K
i
为不同预处理方式形成的混凝土的碳化速度，n为试验重复次数。
[0030]优选地，其还包括以下步骤：
[0031]S8.制作若干混凝土标准件并对混凝土标准件进行养护，在人工加速碳化前两天，将混凝土标准件从养护室中拿出，放入干燥箱内烘干两天，完成混凝土标准件的预处理，然后按照S2～S7的步骤计算出混凝土标准件的碳化速度Kco，混凝土标准件的碳化速度Kco的计算公式为：
[0032][0033]式中，D
’
为混凝土标准件的碳化深度，t
’
为混凝土标准件的碳化时间，n为试验重复次数；
[0034]S9.计算不同预处理方式形成的混凝土的饱和孔隙水对混凝土碳化速度的影响系数r
i
，计算公式为：
[0035]r
i
＝K
i
/K
co
ꢀꢀꢀ
(3)；
[0036]S10.根据不同预处理方式形成的混凝土的饱和孔隙水对混凝土碳化速度的影响系数r
i
及碳化速度K
i
，优化各预处理方式下混凝土实际碳化深度计算公式：
[0037][0038]式中，t为混凝土的实际碳化时间，D为混凝土的实际碳化深度；
[0039]S11.在今后的混凝土使用过程中，根据混凝土的预处理方式、混凝土的碳化时间、对应预处理方式的优化后的碳化速度计算公式，计算对应预处理方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1.制作若干混凝土试件并对混凝土试件进行养护和预处理；S2.设定碳化时间t
n
，将混凝土试件放入加速碳化箱内进行人工加速碳化；S3.将碳化后的混凝土试件完全浸泡于荧光素钠溶液中，荧光素钠随着水的渗透将碳化后的混凝土试件内孔隙水不饱和部分区域进行染色；S4.沿直径方向将染色后的混凝土试件对半切分成两份；S5.其中一半混凝土试件用酚酞进行染色测量碳化深度，另一半放在紫外线灯照射下测量饱和孔隙水深度，根据碳化深度和碳化时间计算碳化速度；S6.更换混凝土试件，改变碳化时间t
n
，重复S2～S5，获得多组孔隙水深度数据以及与孔隙水深度的数据一一对应的混凝土碳化速度数据；S7.根据S6获取的多组数据获得孔隙水深度与混凝土碳化速度的关系曲线，并推导出孔隙水饱和度与混凝土碳化速度的关系。2.根据权利要求1所述的混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法，其特征在于：所述S2中人工加速碳化的环境为：碳化温度为25℃，碳化箱湿度为70％，CO2浓度为4％。3.根据权利要求1所述的混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法，其特征在于：所述碳化时间t
n
依次设定为7d、28d、70d和140d。4.根据权利要求1所述的混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法，其特征在于：所述S3中混凝土试件的浸泡时间为7d。5.根据权利要求1所述的混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法，其特征在于：所述S5中，碳化深度测量和饱和孔隙水深度测量均每隔1cm测量一次，且当测量点位于凹凸不平处或大颗粒骨料位置时，选择其边缘测量或跳过该测量点。6.根据权利要求1所述的混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法，其特征在于：所述S1中混凝土试件的制作和养护的具体步骤包括：S1.1.对混凝土搅拌机进行清理，将内壁与滚轴上附着的残渣进行敲除，并冲水清洗，将锅内残渣冲出并沥干，直至无明显水滴或积液；S1.2.按照粗骨料、水泥、砂的投放顺序将混凝土材料放入搅拌机内进行干拌，至各混凝土材料混合均匀；S1.3.混凝土材...

【专利技术属性】
技术研发人员：童芸芸，叶津剑，郑逸杨，王倩楠，陈钧，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：