CN102095840B - 一种用于测定碳化混凝土孔溶液pH值的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测定碳化混凝土孔溶液pH值的方法，属于土木工程材料技术领域。本发明涉及的是测定碳化混凝土孔溶液pH值的方法，所述的方法包括制作薄片混凝土试件、加速碳化、压滤混凝土孔溶液和用混凝土粉末制成悬浮液等步骤，通过测量不同碳化程度混凝土孔溶液和碳化混凝土粉末悬浮液的pH值，建立不同碳化程度混凝土孔溶液pH值和悬浮液pH值之间的关系，由此可以通过测混凝土悬浮液的pH值算得混凝土孔溶液的pH值。本发明提供的测定不同碳化程度混凝土孔溶液pH值方法具有设备简单、操作方便、成本低、效果好等优点，适用于开展混凝土碳化、pH值测定等耐久性试验研究工作。

Description

一种用于测定碳化混凝土孔溶液pH值的方法

技术领域

本发明涉及一种用于测定碳化混凝土孔溶液pH值的方法，属于土木工程材料技术领域。

背景技术

钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土结构耐久性不足，导致钢筋混凝土结构破坏的最主要原因之一。碳化本身并不引起混凝土的劣化，但会改变混凝土孔溶液的pH值。未碳化的混凝土是碱性的，钢筋在碱性环境中处在钝化状态，并不会锈蚀。但碳化会引起混凝土的酸化，破坏钢筋的钝化膜，使钢筋产生锈蚀。

混凝土孔溶液的pH值与钢筋会否腐蚀密切有关。基于此，国内外采用现场溶出、压滤等方法对混凝土孔溶液进行了一些研究，压滤方法得到的结果常用作其他方法结果的参考基准。因此，压滤方法的应用需求日益增多。由于长龄期混凝土和低水灰（胶）比混凝土难获得压滤孔溶液；由于碳化过程的连续性，要得到不同碳化程度情况下指定碳化深度的混凝土压滤孔溶液的pH值更加困难；因此很难见到碳化混凝土孔溶液的pH值方面的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于测定碳化混凝土孔溶液pH值的方法。

本发明的目的是通过下列措施实现的：

根据待测混凝土原始配比，配制混凝土，制成（3-5）×（10-100）×（10-100）

mm的薄片试件，根据标准养护（《水工混凝土试验规程》SL352-2006），养护到28天时取出进行试验，在CO₂浓度为3-20%、温度为15-30°C、相对湿度为40-70%的环境中进行加速碳化，碳化时间为3天、6天、9天、12天、15天、21天、28天。到不同碳化龄期后，将试件放入封闭的塑料箱中，通过空气加湿器以每30分钟加湿5分钟的频率促使试件吸水饱和而达到恒重，在碳化试件到达饱和面干状态下，通过压滤方法在钢模中榨取碳化混凝土的孔溶液，测定碳化混凝土孔溶液的pH值；同时将该碳化试件烘干（烘干温度为40-60℃）到恒重并制成粉末，粉末粒径需全部通过0.08mm的标准筛，按水固比100配制悬浮液，浸泡4天后测定碳化混凝土悬浮液的pH值。以悬浮液pH值为x轴，孔溶液pH值为y轴，绘制曲线。由于悬浮液pH值到12天后基本达到稳定，而孔溶液pH值12天后继续下降是因为重碳酸盐的产生，因此认为试件在12天时被完全碳化。所以只对12天内的数据进行曲线拟合。根据所得实际数值采用软件origin8.0进行非线性曲线拟合，采用公式                                                

拟合时，拟合曲线与实际曲线存在较好的相关性。由此建立混凝土孔溶液pH值和悬浮液pH值之间的关系：

其中pH_孔溶液为孔溶液pH值 ，pH_悬浮液为悬浮液pH值，b为水泥用量（kg/m³）。 

因此可以根据测得的悬浮液pH值计算得到孔溶液的pH值。

本发明的有益效果：

1、由于采用测定碳化混凝土粉末悬浮液pH值计算碳化混凝土孔溶液的pH值，本发明的方法可解决混凝土孔溶液获取困难，特别是不同碳化程度混凝土孔溶液难以获得的难题。本发明提供的碳化混凝土孔溶液pH值测定方法具有设备简单、操作方便、成本低、效果好等优点，适用于开展混凝土碳化、pH值测定等耐久性试验研究工作。

2、通过长期实验摸索后，发现混凝土孔溶液pH值与混凝土悬浮液pH值间存在良好的关系，能够通过悬浮液pH值计算得到孔溶液的pH值。两者关系如下：

其中pH_孔溶液为混凝土孔溶液pH值 ，pH_悬浮液为混凝土悬浮液pH值，b为水泥用量（kg/m³）。 

附图说明

图1  本发明的拟合曲线图。

具体实施方式

实施例１

制作混凝土试件，尺寸为3×10×10mm，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，砂为细度模数为2.8中砂。试件在标准条件下养护28d后，在CO₂浓度为5%、温度为20°C、相对湿度为40%的环境中进行加速碳化试验。混凝土配合比参数：水泥用量为400kg/m³，水胶比0.5，细集料用量650 kg/m³。

随着碳化的进行，孔溶液pH值与悬浮液pH值存在拟合曲线关系为：

，相关系数为0.98。碳化3天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为12.01与12.22，孔溶液计算值为11.84，实测值与计算值相差1.3%；碳化6天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为10.97与11.98，.孔溶液计算值为10.88，实测值与计算值相差0.7%。碳化9天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为9.57与11.78，孔溶液计算值为9.68，实测值与计算值相差1.1%。

实施例2

制作混凝土试件，尺寸为3×10×10mm，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，砂为细度模数为2.8中砂。试件在标准条件下养护28d后，在CO₂浓度为5%、温度为20°C、相对湿度为40%的环境中进行加速碳化试验。混凝土配合比参数：水泥用量为450kg/m³，水灰比0.5，细集料用量650 kg/m³。

随着碳化的进行，孔溶液pH值与悬浮液pH值存在关系为：

，相关系数为0.98。碳化3天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为12.25与12.37，孔溶液计算值为12.24，实测值与计算值相差0.1%；碳化6天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为11.27与12.03，孔溶液计算值为11.06，实测值与计算值相差1.9%。碳化9天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为9.96与11.81，孔溶液计算值为9.84，实测值与计算值相差1.2%。碳化12天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为8.87与11.71，孔溶液计算值为9.01，实测值与计算值相差1.6%。

实施例3

制作混凝土试件，尺寸为3×10×10mm，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，砂为细度模数为2.8中砂。试件在标准条件下养护28d后，在CO₂浓度为5%、温度为20°C、相对湿度为40%的环境中进行加速碳化试验。混凝土配合比参数：水泥用量为500kg/m³，水灰比0.5，细集料用量680 kg/m³。

随着碳化的进行，孔溶液pH值与悬浮液pH值存在关系为：

，相关系数为0.98。碳化3天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为12.35与12.45，孔溶液计算值为12.39，实测值与计算值相差0.3%；碳化6天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为11.43与12.12，孔溶液计算值为11.36，实测值与计算值相差0.6%。碳化9天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为10.31与11.85，孔溶液计算值为10.04，实测值与计算值相差2.5%。 

实施例4

制作混凝土试件，尺寸为3×10×10mm，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，砂为细度模数为2.8中砂。试件在标准条件下养护28d后，在CO₂浓度为5%、温度为20°C、相对湿度为40%的环境中进行加速碳化试验。混凝土配合比参数：水泥用量为600kg/m³，水胶比0.5，细集料用量680 kg/m³。

随着碳化的进行，孔溶液pH值与悬浮液pH值存在关系为：

，相关系数为0.99。碳化3天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为12.55与12.61，孔溶液计算值为12.64，实测值与计算值相差0.7%；碳化6天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为11.77与12.28，孔溶液计算值为11.78，实测值与计算值相差0.1%；碳化12天时，孔溶液、悬浮液pH值实测分别为10.86与12，孔溶液计算值为10.74，实测值与计算值相差1.1%。

Claims (1)

1.一种用于测定碳化混凝土孔溶液pH值的方法，其特征在于如下步骤实现：根据待测混凝土原始配比，配制混凝土，制成3-5mm×10-100mm×10-100mm的薄片试件，养护到28天时取出进行试验，在CO₂浓度为3-20%、温度为15-30°C、相对湿度为40-70%的环境中进行加速碳化，碳化时间为3天、6天、9天、12天、15天、21天、28天；到不同碳化龄期后，将试件放入封闭的塑料箱中，通过空气加湿器以每30分钟加湿5分钟的频率促使试件吸水饱和而达到恒重，在碳化试件到达饱和面干状态下，通过压滤方法在钢模中榨取碳化混凝土的孔溶液，在25℃条件下使用pH计测定碳化混凝土孔溶液的pH值；同时将该碳化试件烘干，其烘干温度为40-60℃，到恒重并制成粉末，粉末粒径需全部通过0.08mm的标准筛，按水固比100配制悬浮液，浸泡4天后在25℃条件下使用pH计测定碳化混凝土悬浮液的pH值；建立孔溶液与悬浮液pH值间的关系，                                                ；根据此公式由测得的悬浮液pH值计算得到孔溶液的pH值，其中pH_孔溶液为孔溶液pH值 ，pH_悬浮液为悬浮液pH值，b为水泥用量kg/m³。

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