CN101377464B - 非破坏实时连续测试混凝土碳化深度的方法 - Google Patents

Abstract

非破坏实时连续测试混凝土碳化深度的方法，先制作具有球形凹面的混凝土试块，试块养护后进行干燥处理，除留下一个底面外，其余的表面用加热的石蜡密封；将试件放人碳化箱内，于不同日龄取出试件以测定其碳化深度，对试件的球缺型蜡封表面做抠槽处理，注入茜素黄R试剂，再倒掉试剂，待变色界面确定后，选定测量点，测出4个侧面各点弦长，算出各点的碳化深度值，取平均值作测量值，并以各龄期计算所得的碳化深度绘制碳化时间与碳化深度的关系曲线，以表示在该条件下的混凝土碳化的发展规律。本发明对碳化深度进行实时、连续、高精度测量，将更有利于研究混凝土结构耐久性。

Description

非破坏实时连续测试混凝土碳化深度的方法

技术领域

本发明属于混凝土测试分析技术，涉及一种用弧形试块进行混凝土碳化的非破坏实时连续测量方法。

背景技术

混凝土碳化深度值是评价钢筋混凝土结构耐久性的一个重要指标。混凝土碳化的实质是空气中的CO₂不断透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道，气象扩散到混凝土内部充水的毛细孔中孔隙液所溶解的Ca(OH)₂进行中和反应，生成碳酸盐或其它物质的现象。随着碱度的不断降低，会引起水化硅酸盐和铝酸盐的不断分解，从而引起水泥石的解体。当碳化达到钢筋表面时，混凝土中钢筋的腐蚀便开始进行，钢筋的钝化膜被破坏，钢筋开始发生锈蚀，钢筋生锈后的体积要比原来钢筋的体积膨胀2.5倍，因此混凝土开裂，与钢筋的黏结力降低，混凝土保护层剥落，钢筋断面积发生缺损，严重影响耐久性。混凝土也就失去了对钢筋的保护功能。因此，对碳化深度进行实时、连续、高精度测量是研究混凝土结构耐久性的重要课题。

我国GBJ82-85中描述了一种混凝土碳化试验方法，该方法适用于测定在一定浓度的CO₂气体介质中混凝土试件的碳化程度，以评定该混凝土的抗碳化能力。试验采用高宽比不小于3的棱柱体试件。将试件养护至28天龄期后进行干燥处理，除留下一个或相对的两个侧面外，其余的表面应用加热的石蜡密封。在侧面上顺长度方向用铅笔以10mm间距画出平行线，以确定碳化深度的测量点。将试件放人碳化箱内，并使箱内CO₂浓度保持在20％±3％，相对湿度75％±5％，温度20℃±5℃。在碳化的第3，7，14及28天，各取出试件破型以测定其碳化深度。棱柱体试件在压力试验机上用劈裂法从一端开始破型，每次切除的厚度约为试件宽度的一半，用石蜡将破型后试件的切断面封好，再放人箱内继续碳化。该试验方法存在以下不足：1)不同劈裂处附近混凝土结构(孔径、孔隙率等)是有差异的，因此检测数据缺乏同一性，不同时间检测数据缺乏连续性。2)劈裂面的粗糙、不平整导致试剂变色界限不易确定3)采样次数有限，不利于碳化模型的建立与检验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非破坏实时连续测试混凝土碳化深度的方法，实现了混凝土碳化试块的非破坏测试，利用本发明对混凝土碳化深度值进行测试具有实时性、连续性、高精度的优点，更有利于钢筋混凝土构筑物的使用寿命预测。

本发明的技术方案是：使用具有半球形凹面试块，保证了试块检测表面的光滑连续性，实现混凝土碳化试块的非破坏测试，从而使混凝土碳化深度值的测试具有实时性、连续性、高精度的优点。选用茜素黄R作为酸碱指示剂，合理确定了混凝土碳化界面，进行长龄期快速碳化实验(≥120d)，得出合理的碳化方程，更有利于钢筋混凝土构筑物的使用寿命预测。

本发明具体包括以下步骤：

(1)制作碳化试块：制造将要测试的试块；所述试块尺寸为160×160×55mm，试块从上表面开有一半球型凹面，所述半球型凹面的半径为50mm。

(2)将试块养护至28天龄期后进行干燥处理，除留下一个底面外，其余的表面用加热的石蜡密封；

(3)将试件放入碳化箱内，并使箱内CO₂浓度保持在20％士3％，相对湿度75％士5％，温度20℃士5℃；

(4)在碳化过程中，每间隔10天各取出试件以测定其碳化深度，每次测定时，对试件的半球型凹面表面沿两个正交方向做抠槽去蜡处理，槽宽约5mm，并将去蜡表面做清洁、干燥处理，随即在半球型凹陷处注入配制好的茜素黄R试剂，液面高度应淹过已碳化部分，经30s后，倒掉试剂，待变色界面确定后，选定测量点，用卡尺分别测出4个侧面各点的弦长，根据设计尺寸，即可算出各点的碳化深度值，取其平均值作为测量值；

(5)将去蜡后试件的表面干燥蜡封好，再放入箱内继续碳化至下一龄期，所述测量过程中，龄期单位d，碳化深度取3位有效数字；采用3个试件的平均值，并以各龄期计算所得的碳化深度绘制碳化时间与碳化深度的关系曲线，以表示在该条件下的混凝土碳化的发展规律。

本发明的有益效果是：本发明弥补了我国GBJ 82-85中描述了混凝土碳化试验方法在试验过程中存在的不足，如：1)不同劈裂处附近混凝土结构(孔径、孔隙率等)是有差异的，因此检测数据缺乏同一性，不同时间检测数据缺乏连续性。2)劈裂面的粗糙、不平整导致试剂变色界限不易确定；3)采样次数有限，不利于碳化模型的建立与检验。所研制试块实现非破坏测试，便于多次取样测试，更有利于长龄期测试。选用茜素黄R作为酸碱指示剂，更合理确定了混凝土碳化界面，对碳化深度进行实时、连续、高精度测量，将更有利于研究混凝土结构耐久性。本发明同时还具有不用对试块进行切割破坏，简化试块测试时的工序与设备的优点。

附图说明

本发明共有附图3幅：

图1为试块俯视图；

图2为试块主视图；

图3为试块A-A视图。

在图中，1、底面；2、半球型凹面；3、蜡封；图中粗线表示蜡封层。

具体实施方式

实施例1

选择如下原材料及配合比：525普通硅酸盐水泥；人工石灰岩碎石，最大粒径20mm，表观密度2680kg/m³；天然河沙，细度模数2.9，表观密度2610kg/m³；II级粉煤灰。配合比为水胶比0.30，粉煤灰30％，水泥用量385kg/m³，石子1030kg/m³，沙子687kg/m³，自来水165kg/m³。制造将要测试的试块；所述试块尺寸为160×160×55mm，试块从上表面开有一半球型凹面，所述半球型凹面的半径为50mm。将试块养护至28天龄期后进行干燥处理，除留下一个底面外，其余的表面用加热的石蜡密封；将试件放入碳化箱内，并使箱内CO₂浓度保持在20％士3％，相对湿度75％士5％，温度20℃士5℃；在碳化过程中，每间隔10天各取出试件以测定其碳化深度，每次测定时，对试件的半球型凹面表面沿两个正交方向做抠槽去蜡处理，槽宽约5mm，并将去蜡表面做清洁、干燥处理，随即在半球型凹陷处注入配制好的茜素黄R试剂，液面高度应淹过已碳化部分，经30s后，倒掉试剂，待变色界面确定后，选定测量点，用卡尺分别测出4个侧面各点的弦长，根据设计尺寸，即可算出各点的碳化深度值，取其平均值作为测量值；将去蜡后试件的表面干燥蜡封好，再放入箱内继续碳化至下一龄期，所述测量过程中，龄期单位d，碳化深度取3位有效数字；采用3个试件的平均值，并以各龄期计算所得的碳化深度绘制碳化时间与碳化深度的关系曲线，以表示在该条件下的混凝土碳化的发展规律。碳化试验数据见表1。

表1非破坏试验方法测试数据

根据表1试验数据用回归的方法可得碳化方程为：

X_t＝2.32t^0.406    (1)

式中X_t为快速碳化t天后碳化平均深度。

众所周知，混凝土碳化过程伴随着许多不确定性，实测数据与模型估计值之间的误差不仅仅是观测误差，而更重要的是系统本身混凝土质量和环境因素的灰色性。为此，本文采用灰色GM(1，1)模型作为预测模型，利用新观测值作为新信息建立新陈代谢动态预测模型，提高预测精度。利用灰色理论建立碳化方程如下：

X(i)＝6.291e^0.1243(i-1)    (2)

式中i为碳化时间间隔为10天的序数，取1，2，…，n。方程(1)、(2)可作为该配合比混凝土建筑物寿命预测。无损碳化试件可继续碳化至下一龄期(或更多)获得新的数据，即可检验碳化方程预测精度，亦可重新修正碳化方程，使达到稳定预测精度。

Claims (1)

1.一种非破坏实时连续测试混凝土碳化深度的方法，包括以下步骤：

(1)制作碳化试块：制造将要测试的试块；所述试块尺寸为160×160×55mm，试块从上表面开有一半球型凹面，所述半球型凹面的半径为50mm；

(2)将试块养护至28天龄期后进行干燥处理，除留下一个底面外，其余的表面用加热的石蜡密封；

(3)将试件放入碳化箱内，并使箱内CO₂浓度保持在20％士3％，相对湿度75％士5％，温度20℃士5℃；

(4)在碳化过程中，每间隔10天各取出试件以测定其碳化深度，每次测定时，对试件的半球型凹面表面沿两个正交方向做抠槽去蜡处理，槽宽约5mm，并将去蜡表面做清洁、干燥处理，随即在半球型凹陷处注入配制好的茜素黄R试剂，液面高度应淹过已碳化部分，经30s后，倒掉试剂，待变色界面确定后，选定测量点，用卡尺分别测出4个侧面各点的弦长，根据设计尺寸，即可算出各点的碳化深度值，取其平均值作为测量值；

(5)将去蜡后试件的表面干燥蜡封好，再放入箱内继续碳化至下一龄期，所述测量过程中，龄期单位d，碳化深度取3位有效数字；采用3个试件的平均值，并以各龄期计算所得的碳化深度绘制碳化时间与碳化深度的关系曲线，以表示在该条件下的混凝土碳化的发展规律。

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