CN107560969B - 快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快捷方便且效率高的水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的评价方法，该方法包括以下步骤：将待评测的材料置于干燥箱中，在105～150℃温度下烘干；将已烘干的材料作为样品，将样品和蒸馏水搅拌混合，制成浆体；把浆体快速倒入模具中，并边装边震荡，直至浆体各部位的高度基本一致；沿模具侧壁缓缓注入适量的蒸馏水，然后将模具密封；将密封好的模具放入恒温箱内，设定好温度；在模具上卷绕上励磁线圈和感应线圈，连接好信号的发射和采集装置，密封恒温箱；测量浆体从注入蒸馏水后10min至24h内的电感Z和相位的变化情况；根据浆体在模拟的实际服役温度环境下采集的特定时间的电感Z和相位计算出相应的耐水性系数I。

Description

快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种快速评价水硬性无机胶凝材料在不同温度环境中抗软水侵蚀能力的方法。

技术背景

目前，以水泥为胶凝材料生产的混凝土是地球上除水之外人类使用最多的材料，常用来建造大坝、高速铁路、高速公路、桥梁、隧洞等基础设施，水泥还被用来制备各种不同性能和用途的砂浆和水泥混凝土制品。据2015年的统计资料，世界水泥用量已达39亿吨，中国水泥产量达到21亿吨。

抗软水侵蚀能力一般是指材料在水中或潮湿环境中保持其力学强度的能力。围绕耐水性的定义，有不同的指标进行评价，直接或间接地反映水泥在水中保持强度的能力。现有的评价方法主要分为软化系数法和镁基水泥的5·1·8相的质量保留率P₅、质量损失率K₅和衰减速率K_r。

软化系数是将试件在饱和浸水状态下养护28d，再利用轴心强度测试仪器测得抗压强度，用材料在水中保持强度不降低的能力直接评判其耐水性。因此，可以用试件浸水后软化系数来直接表征材料的耐水性，用浸水后与浸水前试件的强度之比K来表示。K值越大，表示浸水后强度保留率越高,其耐水性越好,反之则越差。与之相比，强度衰减速率K₅表示水泥硬化体在水中强度衰减与其在水中的时间的关系,其强度随时间按指数规律变化。因此，软化系数与时间的关系遵循下式

式中K₅是强度随时间的衰减速率。它们的数量越小，表明强度在水中的保留率就越大；反之则越小。

镁基水泥的5·1·8相的质量保留率P₅，是由于试件浸水后,其主要水化物5·1·8相不断地转化。由于硬化体的强度远低于以5·1·8相组成的硬化体的强度，加之小离子的不断溶出，使硬化体中孔隙率增加，引起了强度急剧下降。因此，可以用浸水后5·1·8相含量保留率P₅(％)来表示耐水性。P₅值越大，表示浸水后5·1·8相损失越小，其强度的保留率就越高，耐水性就越好；反之则越差。而质量损失率P_w是指利用硬化体的水化相5·l·8相或3·1·8相的水解反应形成离子而质量减轻，称量试件浸泡前后的质量变化，得到质量损失率P_w，从而表示试体的耐水性。P_w值越小，表明质量损失率越小，5·1·8相保留率越大,其耐水性就越好；反之则越差。试验已证明：质量损失率能很好地评价氯氧镁水泥的耐水性。

上述方法中以软化系数法最为直观和常用，直接反映了软水侵蚀发生后，材料的强度变化情况，与工程的联系也最为紧密。但该试验方法都存在测试周期长、耗时较多的不足，不能快速的评价出材料的抗软水侵蚀的能力。同时，测试过程对操作者的技术要求较高，人为因素较大，试验结果的客观性不足，导致结果的代表性、准确性和重演性较差。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种快捷方便且效率高的水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的评价方法。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

本发明提供一种快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.浆体制备和装样：

子步骤1-1.将待评测的水硬性无机胶凝材料置于干燥箱中，在105～150℃温度下烘干，直至多次称量后样品的质量基本不变；

子步骤1-2.称量一定质量的已烘干的水硬性无机胶凝材料作为样品，将样品和样品质量0.25～0.80倍的蒸馏水搅拌混合，制成水硬性无机胶凝材料均匀分散且流动性较好的浆体；

子步骤1-3.把浆体快速倒入模具中，并边装边震荡，直至模具中浆体各部位的高度基本一致；

子步骤1-4.沿模具侧壁缓缓注入适量的蒸馏水，然后将模具密封，防止水分散失；

步骤2.测量和采集浆体的电感Z和相位φ：

子步骤2-1.将密封好的模具放入恒温箱内，设定好恒温温度；

这里，恒温箱温度包括用于表征水硬性无机胶凝材料离子溶出特性受温度影响修正系数测定的温度，以及模拟水硬性无机胶凝材料实际服役环境的温度，每个温度下应分别进行测试；

子步骤2-2.在模具相对向的两个侧边部上分别卷绕上励磁线圈和感应线圈，连接好信号的发射和采集装置，密封恒温箱以保持测量过程中恒温箱内部温度场的相对稳定；

子步骤2-3.测量浆体从子步骤1-4中注入蒸馏水后10min至24h内的电感Z和相位的变化情况；

步骤3.计算耐水性系数I：

根据水硬性无机胶凝材料浆体在模拟的实际服役温度环境下采集的特定时间的电感Z和相位按以下公式计算出相应的水硬性无机胶凝材料的耐水性系数I；

公式1中：I为耐水性系数；α_z是温度对电感Z影响的修正系数；是温度对相位影响的修正系数；w是子步骤1-2中所用蒸馏水的质量；c是水硬性无机胶凝材料样品的质量；π是圆周率，π＝3.1416；t是从子步骤1-2中样品与蒸馏水接触开始算起的水化时间，t分别为6、12、18和24h；Z_t是水化时间t时浆体的等效电感；是水化时间t时浆体的等效相位；e是自然常数，e＝2.7183。

本发明提供的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，还可以具有这样的特征：在子步骤1-1中，烘干时间为24～48h。

本发明提供的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，还可以具有这样的特征：在子步骤1-2中，是将样品和蒸馏水按照GB/T 1346-2011标准中规定加料顺序和搅拌方法制成浆体。

本发明提供的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，还可以具有这样的特征：模具为环形、各断面的尺寸一致，并且由不具有电磁特性的材料制成。

本发明提供的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，还可以具有这样的特征：从子步骤1-2中样品接触蒸馏水开始算起，到第30min时开始执行子步骤1-4，在子步骤1-4中，缓缓注入蒸馏水的过程应在10min内完成，蒸馏水注入模具后，形成的密封水垫层的厚度为浆体层厚度的1.0～1.5倍。

本发明提供的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，还可以具有这样的特征：在子步骤2-1中，模拟的实际服役环境的温度是20～40℃范围内的任意值。

本发明提供的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，还可以具有这样的特征：在步骤3中，等效电感Z_t和等效相位通过以下公式计算：

公式2和3中：Z_t,j是在水化时间t时，第j次频率扫描得到的浆体电感；在水化时间t时，第j次频率扫描得到的浆体电感；r_t,j是计算等效电感和等效相位时的权重分配系数。

本发明提供的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，还可以具有这样的特征：在步骤3中，权重分配系数r_t,j通过以下公式来计算：

公式4中：t为水化时间，分别为6、12、18和24h；j为频率扫描次数；F_i,j为水化时间t，第j次扫描时的电磁频率。

本发明提供的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，还可以具有这样的特征：在步骤3中，修正系数α_z和通过以下公式计算：

公式5和6中：i为用于温度修正系数测定时，试验进行的次数，i为0和1；T_i和T_i+1分别为第i次和i+1测定温度修正系数时，恒温箱的设定温度；和分别为温度修正系数测定过程中，恒温箱温度分别为T_i和T_i+1时，浆体在水化时间t时的电感；和分别为温度修正系数测定过程中，恒温箱温度分别为T_i和T_i+1时，浆体在水化时间t时的相位。

本发明提供的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，还可以具有这样的特征：为计算修正系数α_z和需要将水硬性无机胶凝材料浆体在20、30和40℃这三个恒温温度下分别进行步骤2中的测量和采集过程，然后再代入公式5和6中分别进行计算并取平均值，为计算修正系数α_z和所采用的浆体的制备和装样方法都与步骤1中相同，但步骤1-2中蒸馏水的用量应为水硬性无机胶凝材料质量的0.5倍。

发明的作用与效果

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)样品用量少，测试成本低，经济性好；

(2)试验周期短、效率高，相比传统方法需要28天龄期，本发明测试周期只需4～5天，大大节约了测试时间，提高了试验效率；

(3)工序简单，技术要求较低：本方法只需要制作一组试验试件，相比传统方法，操作简单，在测试过程中不需要持续长时间养护，且制作试件用材少，节约材料用量；

(4)准确程度高：本方法采用电学手段，数据采集过程中无需人为干预，尽可能的降低了试验误差；

(5)场地占用少：本方法测试需要的浆体量较少，且浆体成型后即可进行试验，无需进一步的养护和等待龄期，对试验场地和养护条件的要求较传统的软化系数法大大降低；

(6)重演和参数调整的速度快：传统软化系数法的数据重演和参数调整都需要再次成型相应的试件，并养护至规定龄期，不仅费时、费力、费工，也难以及时的预估和发现试验中存在的问题；而本方法成型简单，试验速度快，有效的避免了上述问题，能够做到发现问题即可再次试验，大大降低了时间成本；

(7)对材料抗软水侵蚀能力的评价更为严格和可靠：本方法是在材料满足传统软化系数K评判标准的基础上，进一步筛选、强化和提高，形成了新的耐水系数I的评定方法，这是对传统方法的改进、提升，也有利于测试技术的进步和方法可靠性的提高。

附图说明

图1为本发明实施例中测试系统的整体布置示意图；

图2为本发明实施例中所使用的环形模具的结构示意图，其中(a)为整体结构示意图，(b)为单侧半模的结构示意图；

图3为本发明实施例中所使用的环形模具的局部结构示意图，其中(a)为图2中B接头放大图，(b)为图2中C接头放大图，(c)和(d)分别为夹具平面图和断面，(e)为图2中A-A断面图；

图4为本发明实施例一中测得的软水侵蚀系数K与耐水性系数I的关系图；

图5为本发明实施例二中磷矿渣水泥在24.6℃水化时的电感Z随水化时间变化的曲线图；

图6为本发明实施例二中磷矿渣水泥在24.6℃水化时的相位随水化时间变化的曲线图；

图7为本发明实施例二中磷矿渣水泥在20℃水化时的电感Z随水化时间变化的曲线图；

图8为本发明实施例二中磷矿渣水泥在20℃水化时的相位随水化时间变化的曲线图；

图9为本发明实施例二中磷矿渣水泥在30℃水化时的电感Z随水化时间变化的曲线图；

图10为本发明实施例二中磷矿渣水泥在30℃水化时的相位随水化时间变化的曲线图；

图11为本发明实施例二中磷矿渣水泥在40℃水化时的电感Z随水化时间变化的曲线图；

图12为本发明实施例二中磷矿渣水泥在40℃水化时的相位随水化时间变化的曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明涉及的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法的具体实施方案进行详细地说明。

如图1所示，在以下实施例中，本发明的评价方法所采用的测试系统10包括：环形模具20、励磁线圈30、感应线圈40、交频电流发生器50、信号采集器60、恒温箱70、以及处理终端80。

如图1和2所示，环形模具20为深U型槽形状的方形环模具，该方形环模具20为有机玻璃制造，包括两个相对放置的方形半环21(半模)和两个接头夹具22。如图3所示，两个相对放置的半模21的接头处分别设有一个凸出和凹陷的截水槽，通过凸出和凹陷的截水槽相互嵌合，左侧半模21的接头B是与右侧半模21的接头C接触并结合在一起，形成闭合环状结构，进一步采用接头夹具22对接头结合处进行加固，这样可以有效地避免漏水。环形模具20的具体尺寸见图上标注，单位为mm。

励磁线圈30和感应线圈40分别卷绕在环形模具20的左右两个侧边部上。

交频电流发生器50和信号采集器60分别与励磁线圈30和感应线圈40相连。信号采集器60包括信号采集板、放大电路和输出端子。

恒温箱70用于为测试提供恒温环境。

处理终端80与信号采集器60的输出端子相连，接收采集到的数据，并进行相应的处理。

<实施例一>

基于本方法的实际测试结果表明，耐水系数I对水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的判定结果与软化系数K的判定结果相一致。根据赵方冉主编的《土木工程材料》(赵方冉.土木工程材料.上海：同济大学出版社，第一版，2011:20-21)中关于材料软化系数K的解释，“材料的软化系数K＞0.85表明其具有较好的抗软水侵蚀能力，可用于水中或潮湿环境中的重要结构；而材料的软化系数K＜0.75则表明其抗软水侵蚀的能力较差，只能用于受潮较轻或次要结构。”

我们利用氯氧镁水泥(MC)、硅酸盐水泥(PII)、普通硅酸盐水泥(PO)、快硬硫铝酸盐水泥(SAC)和中低热水泥(PMH)，通过外掺粉煤灰(FA)、硅粉(SF)、矿渣(SL)和偏高领土(MK)等矿物掺合料的方法制成了不同胶凝材料配比的混凝土试块近400个，在标准条件下养护28d后置于溶蚀环境再继续养护28d，测出它们的软化系数K。同时，利用相同的材料配比，按照本发明方法测试了它们的耐水系数I。这些试验组的软化系数K与耐水系数I之间的关系如图4所示。

从图4中可以看出，软化系数K与耐水系数I之间近似呈正相关的关系。在软化系数K＞0.65时，软化系数K与耐水系数I之间的相关性较好，数据点的分布也较为集中；而在软化系数小于0.65时，软化系数K变得离散，软化系数K与耐水系数I之间的相关性也变差。整体上，耐水系数I随软化系数的增大而增大，但数据点的分布较为离散，很难用一个数学公式将两者的关系做有效准确的描述。

针对上述问题，本次采用统计分析的方法对图4中的结果进行处理。首先按照传统的软化系数法K值得划分方法，将图4中的数据点按横坐标划分为0.85以上和0.75-0.85间两个区域。在每个区域内，按照95％的保证率选取一个合适的纵坐标下限值，结合实际应用的方便性，最终确定一个较优的耐水系数判定下限。95％的保证率其含义是指利用耐水系数法评价水硬性无机胶凝材料的抗软水侵蚀能力，有95％的可能性是与软化系数法的判定结果相一致。实际上，这里将保证率定为95％也是兼顾了混凝土结构设计标准中对混凝土强度的配制相关规定。最终，确定的软化系数K＝0.85对应的耐水系数I＝1800，而软化系数K＝0.75对应的耐水系数I＝1000。针对此保证率，一方面可理解为对于耐水系数I＞1800或1000的材料，能够在95％的置信区间内保证其软化系数K＞0.85或0.75。据此，可对水硬性无机胶凝材料的抗软水侵蚀能力做出评价。

进一步的，我们将耐水系数在I＜1000的区域再次划分，采用的方法与前述方法相同。采用与混凝土抗压强度设计中相类似的规定，把受软水侵蚀作用时，材料强度降低为未遭受软水侵蚀作用时强度的50％，所对应的软化系数K称为极限软化系数K_ultra。采用相同的分析方法，可确定极限软化系数K_ultra对应的耐水系数I为300。实际中，材料的耐水系数I＜300，则表明其抗软水侵蚀的能力极差，不能用于潮湿环境。

事实上，采用本方法对材料的抗软水侵蚀能力进行评价，较传统的软化系数法更为严格。传统软化系数法的判定标准只需要满足K＞0.85。本方法是在软化系数K＞0.85的基础上，进一步对材料进行遴选，保证其相应的软化系数K均不小于0.85。

<实施例二>

在实施例二中，采用本发明的方法对某磷矿渣水泥(PSA)在24.6℃环境中的抗软水侵蚀能力进行评价：

步骤1.浆体制备和装样：

取3000g左右的磷矿渣水泥倒在金属托盘中，用刮刀轻轻铺开，然后置于电热鼓风干燥箱中，在150℃的温度下持续烘干24h，直至最后反复称量，磷矿渣水泥质量的波动在0.8％左右。

从已经充分烘干的磷矿渣水泥中再准确称取800g作为样品进行测试。按样品质量的0.38倍准确称量300g蒸馏水，然后按照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T 1346-2011)中规定的方法制成浆体。

把浆体导入环形模具20中，边装边震荡，整个过程在磷矿渣水泥样品与水接触后23min内完成。

静置7min后，在磷矿渣水泥样品与蒸馏水接触30min时，再沿模具20侧壁缓缓导入1400ml蒸馏水，整个倒水过程在4min内完成，形成水垫层的厚度约为磷矿渣水泥浆体厚度的1.3倍。

盖上环形模具20的盖子，用凡士林涂抹在盖子与模具20的接触部位，防止测试过程中水分蒸发。

步骤2.测量和采集浆体的电感Z和相位φ：

将励磁线圈30和感应线圈40卷绕在模具20上连接好，然后把模具20移入恒温箱70内，设定恒温箱70的温度为24.6℃，整个过程在6min内完成。

接通电源，测量从磷矿渣水泥样品与水接触40min至24h内，浆体电感Z和相位的变化情况。所得电感Z的变化情况如图5所示。所得相位的变化情况如图6所示。

步骤3.计算耐水性系数I：

根据扫描频率F和水化时间t，计算各水化时间的等效电感Z和等效相位值时，需要根据扫描频率F进行权重γ的分配。根据权重γ的计算公式，可得水化时间为6h时，权重γ₆为0.324；水化时间为12h时，权重γ₁₂为0.450；水化时间为18h时，权重γ₁₈为0.523；水化时间为24h时，权重γ₂₄为0.575。

根据上述计算的权重分配系数γ，利用水化时间为6、12、18和24h的阻抗值Z和相位值进行计算，得到等效电感Z和等效相位水化时间为6h时，等效电感Z为1359Ω，等效相位为0.036rad；水化时间为12h时，等效电感Z为1051Ω，等效相位为0.031rad；水化时间为18h时，等效电感Z为833Ω，等效相位为0.029rad；水化时间为24h时，等效电感Z为759Ω，等效相位为0.029rad。

评估磷矿渣水泥的离子溶出特性受温度环境影响的程度：按照步骤1中的方法制备三组浆体并装样，然后分别在20、30和40℃的恒温环境中水化24h进行测试，得到的电感Z和相位与水化时间的关系如图7～12所示。根据这些数据，计算试验温度对离子溶出速率的影响的校正系数α分别为：α_z＝1.241，这里，修正系数α_z的计算，是将20、30和40℃三个温度下的三组数据，分别两两带入公式(5)中进行计算，得到两个值，然后再取平均值。同理，关于修正系数的计算，是将20、30和40℃三个温度下的三组数据，分别两两带入公式(6)中进行计算，得到两个值，然后再取平均值。

最后，利用上述已经得到的数据资料，计算出磷矿渣水泥在24.6℃环境中的耐水系数I为1376，材料可用于受潮较轻或次要结构。

<实施例三>

在实施例三中，采用本发明的方法对某复合水泥高掺粉煤灰和石粉后，作为复合胶凝材料用于28.6℃环境中的抗软水侵蚀能力进行评价：

步骤1.浆体制备和装样：

取5000g左右的复合胶凝材料倒在金属托盘中，用刮刀轻轻铺开，然后置于电热鼓风干燥箱中，在105℃的温度下持续烘干48h，直至最后反复称量，磷矿渣水泥质量的波动在1.2％左右。

从已经充分烘干的复合胶凝材料中再准确称取600g作为样品进行测试。按样品质量的0.45倍准确称量270g去离子水，然后按照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T 1346-2011)中规定的方法制成浆体。

把浆体导入环形模具20中，边装边震荡，整个过程在复合胶凝材料样品与水接触后25min内完成。

静置5min后，在复合胶凝材料样品与水接触30min时，沿模具侧壁缓缓导入1100ml蒸馏水，整个倒水过程在3min内完成，形成水垫层的厚度约为复合胶凝材料浆体厚度的1.15倍。

盖上环形模具20的盖子，用凡士林涂抹在盖子与模具20的接触部位，防止测试过程中水分蒸发。

步骤2.测量和采集浆体的电感Z和相位φ：

励磁线圈30和感应线圈40连接好后，模具20移入恒温箱70内，设定恒温箱70的温度为28.6℃，整个过程在7min内完成。

接通电源，测量从复合胶凝材料样品与去离子水接触40min至24h内，浆体电感Z和相位的变化情况。

步骤3.计算耐水性系数I：

计算各水化时间的电感Z和相位时，需要根据扫描频率F进行权重γ的分配。权重γ按公式计算得：水化时间为6h时，权重γ₆为0.324；水化时间为12h时，权重γ₁₂为0.450；水化时间为18h时，权重γ₁₈为0.523；水化时间为24h时，权重γ₂₄为0.575。

等效电感Z和等效相位按公式计算得：水化时间为6h时，等效电感Z为1182Ω，等效相位为0.047rad；水化时间为12h时，等效电感Z为983Ω，等效相位为0.038rad；水化时间为18h时，等效电感Z为749Ω，等效相位为0.032rad；水化时间为6h时，等效电感Z为606Ω，等效相位为0.021rad。

计算试验温度对复合胶凝材料离子溶出速率的影响的校正系数分别为α_z＝1.068和

最终，计算出测试样品的抗软水侵蚀耐久性系数I＝1062，材料可用于受潮较轻或次要结构。

<实施例四>

在实施例四中，采用本发明的方法评价某低热水泥外掺矿渣和珍珠岩石粉作为复合胶凝材料用于灌浆填缝剂在21.4℃温度下的抗软水侵蚀能力。

步骤1.浆体制备和装样：

取6500g左右的复合胶凝材料倒在金属托盘中，用刮刀轻轻铺开，然后置于电热鼓风干燥箱中，在135℃的温度下持续烘干36h，直至最后反复称量，磷矿渣水泥质量的波动在0.68％左右。

从已经充分烘干的复合胶凝材料中再准确称取750g作为样品进行测试。按样品质量的0.67倍准确称量503g去离子水，然后按照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T 1346-2011)中规定的方法制成浆体。

把浆体导入环形模具20中，边装边震荡，整个过程在复合胶凝材料样品与水接触后22min内完成。

静置8min后，在复合胶凝材料样品与水接触30min时，沿模具侧壁缓缓导入1300ml蒸馏水，整个倒水过程在4.5min内完成，形成水垫层的厚度约为复合胶凝材料浆体厚度的1.2倍。

盖上环形模具20的盖子，用凡士林涂抹在盖子与模具20的接触部位，防止测试过程中水分蒸发。

步骤2.测量和采集浆体的电感Z和相位φ：

励磁线圈30和感应线圈40连接好后，模具20移入恒温箱70内，设定恒温箱70的温度为21.4℃，整个过程在5.5min内完成。

接通电源，测量从复合胶凝材料样品与去离子水接触40min至24h内，浆体电感Z和相位的变化情况。

步骤3.计算耐水性系数I：

计算各水化时间的电感Z和相位时，需要根据扫描频率F进行权重γ的分配。权重γ按公式计算得：水化时间为6h时，权重γ₆为0.324；水化时间为12h时，权重γ₁₂为0.450；水化时间为18h时，权重γ₁₈为0.523；水化时间为24h时，权重γ₂₄为0.575。

等效电感Z和等效相位按公式计算得：水化时间为6h时，等效电感Z为1278Ω，等效相位为0.041rad；水化时间为12h时，等效电感Z为1060Ω，等效相位为0.032rad；水化时间为18h时，等效电感Z为803Ω，等效相位为0.028rad；水化时间为6h时，等效电感Z为642Ω，等效相位为0.024rad。

计算试验温度对复合胶凝材料离子溶出速率影响的校正系数分别为α_z＝1.103和

计算出测试样品的抗软水侵蚀耐久性系数I＝1261，具有较好的抗软水侵蚀性能，可以用于灌浆填缝。

以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的内容，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明的权利要求所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.浆体制备和装样：

子步骤1-1.将待评测的水硬性无机胶凝材料置于干燥箱中，在105～150℃温度下烘干，直至多次称量后样品的质量基本不变；

子步骤1-2.称量一定质量的已烘干的水硬性无机胶凝材料作为样品，将样品和样品质量0.25～0.80倍的蒸馏水搅拌混合，制成水硬性无机胶凝材料均匀分散且流动性较好的浆体；

子步骤1-3.把浆体快速倒入模具中，并边装边震荡，直至模具中浆体各部位的高度基本一致；

子步骤1-4.沿模具侧壁缓缓注入适量的蒸馏水，然后将模具密封，防止水分散失；

步骤2.测量和采集浆体的电感Z和相位φ：

子步骤2-1.将密封好的模具放入恒温箱内，设定好恒温温度；

子步骤2-2.在模具相对向的两个侧边部上分别卷绕上励磁线圈和感应线圈，连接好信号的发射和采集装置，密封恒温箱以保持测量过程中恒温箱内部温度场的相对稳定；

子步骤2-3.测量浆体从子步骤1-4中注入蒸馏水后10min至24h内的电感Z和相位的变化情况；

步骤3.计算耐水性系数I：

根据水硬性无机胶凝材料浆体在模拟的实际服役温度环境下采集的特定时间的电感Z和相位按以下公式计算出相应的水硬性无机胶凝材料的耐水性系数I；

公式1中：I为耐水性系数；α_z是温度对电感Z影响的修正系数；是温度对相位影响的修正系数；w是子步骤1-2中所用蒸馏水的质量；c是水硬性无机胶凝材料样品的质量；π是圆周率；t是从子步骤1-2中样品与蒸馏水接触开始算起的水化时间，t分别为6、12、18和24h；Z_t是水化时间t时浆体的等效电感；是水化时间t时浆体的等效相位；e是自然常数。

2.根据权利要求1所述的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，其特征在于：

其中，在所述子步骤1-1中，烘干时间为24～48h。

3.根据权利要求1所述的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，其特征在于：

其中，在所述子步骤1-2中，是将样品和蒸馏水按照GB/T1346-2011标准中规定加料顺序和搅拌方法制成浆体。

4.根据权利要求1所述的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，其特征在于：

其中，所述模具为环形、各断面的尺寸一致，并且由不具有电磁特性的材料制成。

5.根据权利要求1所述的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，其特征在于：

其中，从子步骤1-2中样品接触蒸馏水开始算起，到第30min时开始执行所述子步骤1-4，

在所述子步骤1-4中，缓缓注入蒸馏水的过程应在10min内完成，蒸馏水注入模具后，形成的密封水垫层的厚度为浆体层厚度的1.0～1.5倍。

6.根据权利要求1所述的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，其特征在于：

其中，在所述子步骤2-1中，模拟的实际服役环境的温度是20～40℃范围内的任意值。

7.根据权利要求1所述的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，其特征在于：

其中，在所述步骤3中，等效电感Z_t和等效相位通过以下公式计算：

公式2和3中：Z_t,j是在水化时间t时，第j次频率扫描得到的浆体电感；在水化时间t时，第j次频率扫描得到的浆体电感；r_t,j是计算等效电感和等效相位时的权重分配系数。

8.根据权利要求7所述的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，其特征在于：

其中，在所述步骤3中，权重分配系数r_t,j通过以下公式来计算：

公式4中：t为水化时间，分别为6、12、18和24h；j为频率扫描次数；F_i,j为水化时间t，第j次扫描时的电磁频率。

9.根据权利要求1所述的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，其特征在于：

其中，在所述步骤3中，修正系数α_z和通过以下公式计算：

公式5和6中：i为用于温度修正系数测定时，试验进行的次数，i为0和1；T_i和T_i+1分别为第i次和i+1测定温度修正系数时，恒温箱的设定温度；和分别为温度修正系数测定过程中，恒温箱温度分别为T_i和T_i+1时，浆体在水化时间t时的电感；和分别为温度修正系数测定过程中，恒温箱温度分别为T_i和T_i+1时，浆体在水化时间t时的相位。

10.根据权利要求9所述的快速评价水硬性无机胶凝材料抗软水侵蚀能力的方法，其特征在于：

其中，为计算修正系数α_z和需要将水硬性无机胶凝材料浆体在20、30和40℃这三个恒温温度下分别进行所述步骤2中的测量和采集过程，然后再代入公式5和6中分别进行计算并取平均值，

为计算修正系数α_z和所采用的浆体的制备和装样方法都与步骤1中相同，但步骤1-2中蒸馏水的用量应为水硬性无机胶凝材料质量的0.5倍。