一种水泥基材料氯离子渗透深度测试方法技术

本发明专利技术提供了一种水泥基材料氯离子渗透深度测试方法，该方法通过采用专利号为“ZL201120473976.2”所公开的用于水泥水化过程电化学阻抗谱在线测试的模具对水泥材料进行全程的养护和氯离子渗透测试，在氯离子渗透时通过卸掉模具两端40mm×40mm电极板，让水泥材料接受氯离子侵蚀，需要测试时再将模具两端装上电极板即可进行电化学阻抗谱测试，最后通过电化学参数的规律变化来反映和推算水泥材料的氯离子渗透深度。本发明专利技术具有模具和水泥试件不易损坏、能重复性检测、误差小以及操作方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥基材料氯离子渗透深度测试方法
本专利技术属于水泥材料渗透测试方法领域，尤其涉及一种水泥基材料氯离子渗透深度测试方法。
技术介绍
氯离子侵入水泥混凝土内部引起钢筋锈蚀、结构承载力下降和耐久性降低是沿海地区钢筋混凝土结构失效的一个主要原因。氯离子对水泥基材料的微观结构产生影响，化学结合主要是形成Friedel’s盐的过程，物理吸附主要是凝胶对氯离子的作用。当混凝土中氯离子浓度较大时，可与材料反应生成化合物，其膨胀导致水泥混凝土产生裂缝。在钢筋锈蚀过程中，氯离子作为中间产物，提高腐蚀电池的效率，加速电化学腐蚀；其对钢筋的锈蚀致使混凝土膨胀、疏松，会导致混凝土抗化学侵蚀、耐磨性和强度的下降。因此研究水泥混凝土的氯离子侵蚀过程和作用机理具有重要意义。如今有很多测试和评价氯离子渗透过程的方法，自然浸泡法测试时间过长，易出现切片、滴定、拟合误差，且重复率低，测定需破坏试块。电导率法在养护时间较短时，评价混凝土的渗透性会对矿物掺合料混凝土造成低估，且掺加不同掺合料混凝土之间也会造成不准确评价。
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氯离子渗透深度测试方法，旨在解决现有测试方法中模具和水泥试件易损坏、不能重复性检测、误差大以及操作不方便等问题。本专利技术是这样实现的，一种水泥基材料氯离子渗透深度测试方法，包括以下步骤：将复合硅酸盐水泥注入专利号为ZL201120473976.2所公开的模具中进行水泥试件养护后卸除模具两端电极板并将模具置于不同氯离子浓度的氯化钠溶液中进行渗透；所述模具，包括底板和两块侧板，包括两块端板，所述的端板是电极板，端板和侧板围成矩形的方框，端板的侧边与侧板的侧边通过螺钉连接，端板和侧板的下端与底板之间通过螺钉连接；包括电极极柱，所述的电极极柱包括安装螺纹，所述的电极板是不锈钢电极板，不锈钢电极板的中部包括螺纹孔，电极极柱的安装螺纹拧入不锈钢电极板的螺纹孔；所述底板、侧板和盖板材料是高绝缘的有机聚合物；高绝缘有机聚合物的底板、侧板和不锈钢共同形成40毫米×40毫米×160毫米的腔体，用于成型样品和在线测试；在不同渗透时间点取部分水泥试件从模具中拆出后进行实际渗透深度值的测量；将剩余未拆出测量的水泥试件的模具装配好两端电极板后进行阻抗谱测试并得出各阻抗谱图，将所述各阻抗谱图用电化学模型进行拟合得到实际电化学参数值，根据所述实际渗透深度值与实际电化学参数值拟合出渗透深度值与电化学参数值之间的函数关系；根据水泥试件的水灰比以及渗透时间点计算出预测电化学参数值，并根据所述函数关系得到预测渗透深度值。优选地，所述水泥试件的水灰比分别为0.25、0.3、0.4以及0.5。优选地，所述两端电极板为专利号ZL201120473976.2所公开专利文件中其实施例第0030段部分所记载的两端40mm×40mm的电极板；所述的电极板是不锈钢电极板，不锈钢电极板的中部包括螺纹孔，电极极柱的安装螺纹拧入不锈钢电极板的螺纹孔；高绝缘有机聚合物的底板、侧板和不锈钢共同形成40毫米×40毫米×160毫米的腔体，用于成型样品和在线测试。优选地，不同所述氯化钠溶液中氯离子浓度分别为300mg/L、3000mg/L以及6000mg/L。优选地，所述渗透时间点分别为0天、15天、30天、60天、90天、120天、150天、210天以及270天。优选地，所述在不同渗透时间点取部分水泥试件从模具中拆出后进行实际渗透深度值的测量包括以下具体步骤：准备3个相同条件养护的水泥试件，将所述水泥试件从模具中取出劈成两半，刮去断面上残存的粉末，随即涂上浓度为1mol/L的稀硝酸溶液，待其反应后，再涂上0.05mol/L的硝酸银溶液，经30秒钟后按每5毫米一个测量点分别测出每个水泥试件两侧面各点的渗透深度值；在各所述侧面分别取7个测量点，计算各水泥试件每个侧面的平均渗透深度值，最后根据每个所述侧面的平均渗透深度值计算3个水泥试件的渗透深度值的总平均值，选取该总平均值为实际渗透深度值。优选地，所述阻抗谱图包括Nyquist图和Bode图。优选地，所述电化学模型用函数定义为：Rs(Q1(Rct1W1))(Q2(Rct2W2))；其中，Rs为水泥样品孔溶液电阻，Q1为水泥材料内部固/液两相的双电层电容，Rct1为水泥材料内部的离子传递过程电阻，W1为水泥材料内部的离子扩散过程电阻，Q2为水泥材料与电极板之间的双电层电容，Rct2为电极板表面的电荷传递过程电阻，W2为电极板表面的离子扩散过程电阻。优选地，所述渗透深度值与电化学参数值之间的函数关系定义为：Rct1＝aDb；其中，D为渗透深度值，Rct1为电化学参数值，a、b为常数。优选地，所述预测电化学参数值与渗透时间点为指数函数关系。本专利技术克服现有技术的不足，提供一种水泥基材料氯离子渗透深度测试方法，该方法通过采用专利号为“ZL201120473976.2”、名称为“一种水泥水化过程电化学阻抗谱在线测试模具”所公开的一种用于水泥水化过程电化学阻抗谱在线测试的模具对水泥材料进行全程的养护和氯离子渗透测试。首先用该模具配制和养护水泥材料，养护28天后卸掉两端40mm×40mm电极板，让水泥材料接受氯离子侵蚀，需要测试时再将模具两端装上电极板即可进行电化学阻抗谱测试，从而跟踪水泥材料的侵蚀进程。整个过程水泥一直处于模具中，没有受到损坏，因而实现了无损测试。由于模具两端的电极板可卸可装，因此水泥材料可以重复接受侵蚀和测试，实现了重复性的测试。模具的拆卸安装自如也使测试方便可行。此外，本专利技术对水泥材料氯离子渗透深度的测试涉及水泥基材料电化学体系的测试，由于组成电化学模型的元件的参数又随着侵蚀的进程而发生规律性的变化，与氯离子渗透深度的存在数学联系，因此通过用适当的电化学模型代表侵蚀作用下的水泥材料，通过电化学参数的规律变化来反映和推算水泥材料的氯离子渗透深度，这样不仅避免人工视读渗透深度产生较大的读数误差，而且可节省大量的测试人力和时间。电化学阻抗谱方法可有效表征水泥材料的微观结构，灵敏度高，可重复性好，测试时间短且是无破坏测试，是一种研究水泥基材料结构和性能的快速有效的方法。电化学阻抗谱对于研究水泥基材料的结构变化及浆体与骨料间界面敏感有效，而水泥，砂浆，混凝土等材料在随着离子侵蚀的进行结构会变得致密，引起其阻抗谱图出现明显的变化。用一个电化学等效电路模型Rs(Q1(Rct1W1))(Q2(Rct2W2))则可以表征水泥基材料的离子侵蚀过程。这个电路在测试时不使用，仅是拟合数据时使用，是用于表征水泥基材料的氯离子侵蚀过程。该模型由以下参数组成：Rs为水泥样品孔溶液电阻，Q1为水泥材料内部固/液两相的双电层电容，Rct1为水泥材料内部的离子传递过程电阻，W1为水泥材料内部的离子扩散过程电阻(Warburg电阻)，Q2为水泥材料与电极板之间的双电层电容，Rct2为电极板表面的电荷传递过程电阻，W2为电极板表面的离子扩散过程电阻(Warburg电阻)。模型Rs(Q1(Rct1W1))(Q2(Rct2W2))程不仅考虑到测试过程中外部电极板反应的作用，还考虑了水泥材料内部的固/液相互作用，即固/液之间的双电层电容效应，孔溶液中的离子扩散过程和样品内部的离子传递过程，所以用该模型可以有效跟踪测试水泥基材料的离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥基材料氯离子渗透深度测试方法，其特征在于包括以下步骤：将复合硅酸盐水泥注入专利号为ZL201120473976.2所公开的模具中进行水泥试件养护后卸除模具两端电极板并将模具置于不同氯离子浓度的氯化钠溶液中进行渗透；在不同渗透时间点取部分水泥试件从模具中拆出后进行实际渗透深度值的测量；将剩余未拆出测量的水泥试件的模具装配好两端电极板后进行阻抗谱测试并得出各阻抗谱图，将所述各阻抗谱图用电化学模型进行拟合得到实际电化学参数值，根据所述实际渗透深度值与实际电化学参数值拟合出渗透深度值与电化学参数值之间的函数关系；根据水泥试件的水灰比以及渗透时间点计算出预测电化学参数值，并根据所述函数关系得到预测渗透深度值。

【技术特征摘要】
1.一种水泥基材料氯离子渗透深度测试方法，其特征在于包括以下步骤：将复合硅酸盐水泥注入模具中进行水泥试件养护后卸除模具两端电极板并将模具置于不同氯离子浓度的氯化钠溶液中进行渗透；在不同渗透时间点取部分水泥试件从模具中拆出后进行实际渗透深度值的测量；将剩余未拆出测量的水泥试件的模具装配好两端电极板后进行阻抗谱测试并得出各阻抗谱图，将所述各阻抗谱图用电化学模型进行拟合得到实际电化学参数值，根据所述实际渗透深度值与实际电化学参数值拟合出渗透深度值与电化学参数值之间的函数关系；根据水泥试件的水灰比以及渗透时间点计算出预测电化学参数值，并根据所述函数关系得到预测渗透深度值；所述模具，包括底板和两块侧板，包括两块端板，所述的端板是电极板，端板和侧板围成矩形的方框，端板的侧边与侧板的侧边通过螺钉连接，端板和侧板的下端与底板之间通过螺钉连接；包括电极极柱，所述的电极极柱包括安装螺纹，所述的电极板是不锈钢电极板，不锈钢电极板的中部包括螺纹孔，电极极柱的安装螺纹拧入不锈钢电极板的螺纹孔；所述底板(1)、侧板(2)和盖板(5)材料是高绝缘的有机聚合物；高绝缘有机聚合物的底板(1)、侧板(2)和不锈钢电极板(3)共同形成40毫米×40毫米×160毫米的腔体，用于成型样品和在线测试；所述电化学模型用函数定义为：Rs(Q1(Rct1W1))(Q2(Rct2W2))；其中，Rs为水泥样品孔溶液电阻，Q1为水泥材料内部固/液两相的双电层电容，Rct1为水泥材料内部的离子传递过程电阻，W1为水泥材料内部的离子扩散过程电阻，Q2为水泥材料与电极板之间的双电层电容，Rct2为电极板表面的电荷传递过程电阻，W2为电极板表面的离子扩散...

【专利技术属性】
技术研发人员：董必钦，邢锋，袁伟鹏，尹远，陈立，邱启文，张健超，徐伟伟，房国豪，王琰帅，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44