CN107843539A - 一种混凝土抗氯离子渗透性测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程材料性能测试方法技术领域,涉及一种混凝土抗氯离子渗透性测量方法,通过混凝土抗氯离子渗透性测量装置实现,具体工艺过程包括制作混凝土试件、预处理混凝土试件、夹装混凝土试件、测量混凝土试件电阻和计算分析混凝土试件渗透性共五个步骤,采用电压为1伏、频率为1000赫兹的低压高频交流电测量经过饱水预处理的混凝土试件的电阻,以电阻值反映混凝土试件抵抗氯离子渗透性的能力,克服了直流电试验方法易有的极化反应以及在长时间电压作用下溶液产生热量,对电阻值产生干扰的缺点,改进了美国材料试验协会推荐的ASTM C1202;其原理科学可靠,测量流程简单,测量速度快,测量结果准确,易于推广使用。
Description
技术领域:
本发明属于土木工程材料性能测试方法技术领域,涉及一种混凝土抗氯离子渗透性测量方法,基于交流电直观且快速的测量硬化水泥基材料的抗氯离子渗透性。
背景技术:
建筑工程中的混凝土结构构件在服役的生命周期内,在经受冻融、碳化、酸碱腐蚀或碱-骨料反应的影响下,使用功能和结构安全会遭到破坏;自20世纪60年代以来,混凝土的耐久性问题越来越受到专家学者的重视,是当前土木工程界不容忽视的问题之一;经过多年研究发现,影响混凝土耐久性的各种破坏机理都与混凝土的渗透性有关:A.M.内维尔指出:“为了得到耐久的混凝土,必须相应的提高抗渗性。”这一思想在诸多文献中得以体现,混凝土的渗透性越低,其抵抗水和侵蚀性介质侵入的能力就越低,所以,渗透性(或称抗渗性)是评价混凝土耐久性的重要指标;混凝土的渗透性是指气体、液体或离子受压力、化学势或电场作用在混凝土中渗透、扩散或迁移的难易程度。
目前,测量混凝土抗氯离子渗透性的方法包括电通量法和快速氯离子迁移系数法(RCM):电通量法是由Whiting提出,并发展为美国的AASHTO T277和ASTM C1202两个标准,是目前国际上最流行的混凝土渗透性快速评价方法,该法也被我国现行标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准(GB/T 20082-2009)》采用,该方法的具体流程是在试件两侧的有机玻璃注液池中分别注入0.3mol/L的NaOH和3%的NaCl溶液,试件经真空饱水后两端加60V的直流电压,Cl-在电场和浓度差的作用下加速扩散,测量6h内通过混凝土试件的总电量(库仑),总电量大小跟Cl-的渗透性相关,单位时间内通过试件的电量越大,混凝土的渗透性就越大;该方法操作简便,但施加60V的高直流电压产生的极化反应,会使溶液温度升高,影响试验结果,如果降低试验电压,又会大大延长试验的时间;RCM法是基于唐路平的快速氯离子迁移系数法提出的,并被列为北欧标准,经改进后被我国《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》采用,该方法测试前需将养护池中的试件取出进行真空处理,然后用氢氧化钙溶液浸泡试件数小时,通电6-24小时,其虽然简单实用、测试准确,但是要求试件的骨料粒径不得大于25mm,封装过程繁琐,试验时间随试件的不同而变化;此外,史美伦等采用交流阻抗谱评价离子在其中的扩散阻抗的试验设备昂贵,试验步骤复杂。
中国专利201310075619.4公开的一种快速测定混凝土抗氯离子渗透性的方法包括以下步骤:(1)准备试块:将混凝土切成3-5cm厚的试块后,进行真空饱水处理;(2)安装试块:取与试块横截面形状及尺寸均相同的滤纸和不锈钢板,将滤纸贴于不锈钢板上,在滤纸上均匀滴覆0.3~1mol/L氢氧化钠溶液;取出混凝土试块,将覆有滤纸的不锈钢板贴于混凝土两端面,加压以保证滤纸与混凝土紧密接触;(3)对步骤(2)中安装好的混凝土试块进行交流阻抗测试:交流电电压为0.5~1V,扫频区间为50Hz~5000Hz,作出Nyquist图,读取虚阻抗最小点的阻抗实部值即特征实阻抗,利用公式(1)计算电导率即特征电导率:(1)式中:为特征电导率,单位为S/m;L为试件厚度,单位为m;A为试件截面积,单位为m2;为特征实阻抗,单位为;(4)由(1)式得到的电导率值,代入(2)式得到电通量值Q:(2)式中:Q为电通量,单位为C;(5)根据式(2)计算出的电通量和ASTMC1202渗透性评级准则可得到被测混凝土试块的抗氯离子渗透性;其需要将测试得到的特征电导率换算为等效电通量,以评价混凝土抗氯离子渗透性,测试结果不够直观,且测试所用设备昂贵,难以普及应用;中国专利201410204199.X公开的一种基于水胶比监测的混凝土抗氯离子渗透性超前预测方法包括以下几个步骤:(1)针对现场混凝土构件设计配合比,保持原材料及配合比中胶凝材料、碎石、减水剂用量不变,并保持拌合用水和砂的质量和不变,改变水和砂的质量比例以制备不同水胶比的混凝土试验试件,并测试混凝土试验试件的实际水胶比值以获得实测水胶比;(2)分别测试不同水胶比的混凝土试验试件的28d和56d的氯离子扩散系数;(3)根据步骤(1)的实测水胶比及步骤(2)测得的氯离子扩散系数,分别拟合混凝土构件基于固定的原材料及配合比中胶凝材料、碎石、减水剂用量不变情况下不同实测水胶比与混凝土28d和/或56d龄期时氯离子扩散系数之间的特征关系曲线;(4)在该混凝土构件施工过程中,测试现场新拌混凝土的水胶比,依托步骤(3)中的特征关系曲线,计算该现场新拌混凝土28d和56d龄期时的氯离子扩散系数以获得氯离子扩散系数预测值;(5)将所述氯离子扩散系数预测值与规范或设计要求中规定的控制值进行比较,判断该混凝土抗氯离子渗透性是否达到规范或设计要求;其需要制作不同水胶比的混凝土试验试件,涉及多次换算和曲线绘制,测量过程复杂,测量结果准确性得不到保证。因此,研发设计一种测量过程简单、测量速度快、测量成本低和测量结果精确的混凝土抗氯离子渗透性测量方法,利用交流电实现直观和快速测量混凝土抗氯离子渗透性的功效,具有社会和经济价值。
发明内容:
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点,研发设计一种测量过程简单、测量速度快、测量成本低和测量结果精确的混凝土抗氯离子渗透性测量方法,利用交流电实现直观和快速测量混凝土抗氯离子渗透性的功效。
为了实现上述目的,本发明涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量方法是在混凝土抗氯离子渗透性测量装置上实现的,其具体工艺过程包括制作混凝土试件、预处理混凝土试件、夹装混凝土试件、测量混凝土试件电阻和计算分析混凝土试件渗透性共五个步骤:
(1)制作混凝土试件:混凝土试件为现浇时,浇筑3块直径为100mm,厚度为50mm的圆柱形混凝土试件,混凝土试件成型后24h拆模,将拆模后的混凝土试件在20±3℃的水中养护至试验龄期28d,混凝土试件在实体混凝土结构中钻取时,由混凝土芯样表面向内切割50mm形成直径为100mm的混凝土试件,切割3块相同尺寸的混凝土试件,混凝土试件的表面有涂料的应当切除涂料,混凝土试件的内部不得含有钢筋,完成混凝土试件的制作;
(2)预处理混凝土试件:将松香和石蜡按照1:3的质量比混合后分别密封3块混凝土试件的圆柱体侧表面,将混凝土试件放入真空干燥器中,启动真空泵,真空干燥器的真空度为133Pa时,保持真空3h后,在真空度为133Pa的条件下向真空干燥器内注入蒸馏水,混凝土试件在蒸馏水中浸没1h后恢复常压,再在常压条件下继续浸泡18±2h后,取出备用,完成混凝土试件的预处理;
(3)夹装混凝土试件:将两片用水润湿的滤纸分别铺在两个试验槽的导电铜网上,将步骤(2)预处理的混凝土试件夹在两侧试验箱3的试件槽之间,混凝土试件的顶端和底端分别与铺设滤纸的导电铜网接触,通过螺栓和螺栓孔将两个试验槽紧固,混凝土试件分别与2个试件槽上边沿接触的位置之间填塞橡胶垫圈,防止储液池内的液体泄漏,完成混凝土试件的夹装;
(4)测量混凝土试件电阻:将夹装有混凝土试件2个试验槽放平,使试验槽的注液孔向上,使用2根导线将交流信号发生器分别与2个试验槽连接,在其中一条导线上串联显示器,通过注液孔分别向2个储液池注入质量百分比浓度为3%的NaCl水溶液,NaCl水溶液充满储液池后,接通电路,交流信号发生器输出电压为1伏、频率为1000赫兹的交流电,标准电阻、比较器、数字电位器和混凝土试件通过电连接形成电桥,比较器通过比较电桥两边的电压并输出电压信号至数字电位器,数字电位器接收不同的电阻值并进行调整使得电桥平衡并将电桥平衡时的电阻值输出到显示器,由显示器读取混凝土试件的电阻值,用相同的方式获得另外2块混凝土试件的电阻值后,拆除混凝土试件,排除NaCl水溶液,用饮用水和洗涤剂冲洗试验槽60s后,用蒸馏水冲洗试验槽,并用置于冷风档的电吹风将试验槽吹干;
(5)计算分析混凝土试件渗透性:加权平均同组3个混凝土试件测试的电阻值,作为该组混凝土试件评定抗氯离子渗透性的电阻值,将电阻值与评定标准中的电阻值进行比较并评定渗透性,同组中任一个混凝土试件的电阻值与中值的差值超过中值的15%时,取中值为测定值,如2个混凝土试件的电阻值与中值的差值超过中值的15%,该组试验结果无效,评定标准见下表:
交流电测混凝土渗透性的评定标准
电阻(Ω) | <400 | ≥400且<700 | ≥700且<1200 | ≥1200且<3800 | ≥3800 |
渗透性 | 高 | 中等 | 低 | 很低 | 可忽略 |
本发明涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量装置的主体结构包括交流信号发生器、导线、试验槽、显示器、电路平衡控制器和机箱;内空式矩形结构的机箱的内部设置有交流信号发生器、显示器和电路平衡控制器,电路平衡控制器的主体结构包括标准电阻、比较器和数字电位器,2个标准电阻串联后与数字电位器和混凝土试件组成的串联线路并联,形成电桥,比较器连接在电桥的中间,用于比较电桥两边的电压,交流信号发生器的正负极分别通过导线与试验槽电连接,混凝土试件置于两个试验槽之间,与交流信号发生器的负极连接的导线上串联有显示器和电路平衡控制器;交流信号发生器、导线、试验槽和显示器;交流信号发生器的正负极分别通过导线与试验槽电连接,混凝土试件置于两个试验槽之间,其中一根导线上串联有显示器;试验槽的结构包括槽体、螺栓孔、试件槽、导电铜网、一号螺钉孔、导电铜片、二号螺钉孔、固定孔、储液池、排气孔、电极导出孔、注液孔、三号螺钉孔和四号螺钉孔;矩形块状式结构的槽体的四个角部设置有贯穿槽体的圆柱形结构的螺栓孔,槽体的中心位置开设有试件槽,试件槽的底部槽口处设置有圆形网片状结构的导电铜网,导电铜网的边缘开设有圆形结构的一号螺钉孔,导电铜网通过矩形片状结构的导电铜片上开设的二号螺钉孔与导电铜片螺钉式连接,导电铜片的另一端开设有椭圆形结构的固定孔,一号螺钉孔、二号螺钉孔与固定孔位于同一条轴线上,槽体的内部位于导电铜网的下方开设有圆柱形结构的储液池,储液池的侧部依次设置有贯穿槽体的圆柱形结构的排气孔、电极导出孔和注液孔,储液池的侧部还开设有圆柱形结构的三号螺钉孔,电极导出孔位于三号螺钉孔的正上方,导电铜网通过一号螺钉孔和槽体上开设的圆柱形结构的四号螺钉孔与槽体螺钉式连接,导电铜片的一端由电极导出孔伸出后通过导电铜片上的固定孔用带有螺钉的电极固定在三号螺钉孔中作为导线的接入端;交流信号发生器提供电压为1伏、频率为1000赫兹的交流电,测试速度快,能够避免极化反应和温升过高对测试精度的影响;试验槽的材质为有机玻璃;显示器为数字式显示器,直观便捷的显示电阻值结果;电路平衡控制器是双导线点路控制器,用于产生相同信号;机箱作为交流信号发生器、显示器和电路平衡控制器的设置空间,用以保护交流信号发生器、显示器和电路平衡控制器不受外界环境的污染,延长其使用寿命;标准电阻用于构建电桥,为比较器提供工作基础,配合动态调节电阻;比较器用于监测电桥是否平衡,比较器监测到电桥不平衡后将信号输出给数字电位器,数字电位器自动调整电阻,通过重复监测和调整过程,比较器和数字电位器动态调节电路,直至电桥平衡,电桥平衡时的电阻值在显示器上予以显示;数字电位器采用数控方式调节电阻值,具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小和寿命长的显著优点;试件槽的边长大于导电铜网的直径,导电铜网的直径大于储液池的直径,试件槽;排气孔作为储液池中的气体的排放通道;电极导出孔中的一段导电铜片使用带有螺钉的电极进行固定;注液孔为NaCl水溶液注入储液池的通道;三号螺钉孔是深度为1㎝的带有内螺纹的孔,用于拧入螺钉以固定弯折后的导电铜片的一端。
本发明与现有技术相比,采用电压为1伏、频率为1000赫兹的低压高频交流电测量经过饱水预处理的混凝土试件的电阻,以电阻值反映混凝土试件抵抗氯离子渗透性的能力,克服了直流电试验方法易有的极化反应以及在长时间电压作用下溶液产生热量,对电阻值产生干扰的缺点,改进了美国材料试验协会推荐的ASTM C1202;其原理科学可靠,测量流程简单,测量速度快,测量结果准确,易于推广使用。
附图说明:
图1为本发明的工艺流程框图。
图2为本发明涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量装置的主体结构原理示意图。
图3为本发明涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量装置的主体电路连接示意图。
图4为本发明涉及的试验槽的结构原理示意图。
图5为本发明涉及的试验槽的侧视结构原理示意图。
图6为本发明涉及的试验槽的俯视结构原理示意图。
图7为本发明涉及的导电铜网的结构原理示意图。
图8为本发明涉及的导电铜片的结构原理示意图。
图9为本发明涉及的导电铜网与导电铜片的连接关系示意图。
图10为本发明涉及的混凝土导电模型。
图11为本发明涉及的电流通过混凝土途径的等效电路图。
图12为本发明涉及的混凝土试件总阻抗的电路简化图。
具体实施方式:
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1:
本实施例涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量方法是在混凝土抗氯离子渗透性测量装置上实现的,其具体工艺过程包括制作混凝土试件、预处理混凝土试件、夹装混凝土试件、测量混凝土试件电阻和计算分析混凝土试件渗透性共五个步骤:
(1)制作混凝土试件:混凝土试件为现浇时,浇筑3块直径为100mm,厚度为50mm的圆柱形混凝土试件,混凝土试件成型后24h拆模,将拆模后的混凝土试件在20±3℃的水中养护至试验龄期28d,混凝土试件在实体混凝土结构中钻取时,由混凝土芯样表面向内切割50mm形成直径为100mm的混凝土试件,切割3块相同尺寸的混凝土试件,混凝土试件的表面有涂料的应当切除涂料,混凝土试件的内部不得含有钢筋,完成混凝土试件的制作;
(2)预处理混凝土试件:将松香和石蜡按照1:3的质量比混合后分别密封3块混凝土试件的圆柱体侧表面,将混凝土试件放入真空干燥器中,启动真空泵,真空干燥器的真空度为133Pa时,保持真空3h后,在真空度为133Pa的条件下向真空干燥器内注入蒸馏水,混凝土试件在蒸馏水中浸没1h后恢复常压,再在常压条件下继续浸泡18±2h后,取出备用,完成混凝土试件的预处理;
混凝土试件进行抗氯离子渗透性测试前应进行真空饱水,由于混凝土试件的饱水率(混凝土试件的含气量)对混凝土试件的电阻值影响很大,应用交流电测实体结构取芯混凝土试件时,混凝土试件的饱水十分重要,必须严格控制操作过程;对于表面处理的混凝土试件抗氯离子渗透性的评定,可以将涂料部分与混凝土试件基体部分近似看作串连的电阻,应用交流电测法完全能够测定涂料部分和混凝土试件基体部分的电阻,进而为评价涂层和基体混凝土试件抗氯离子渗透性提供数据;
(3)夹装混凝土试件:将两片用水润湿的滤纸分别铺在两个试验槽3的导电铜网13上,将步骤(2)预处理的混凝土试件夹在两侧试验箱3的试件槽12之间,混凝土试件的顶端和底端分别与铺设滤纸的导电铜网13接触,通过螺栓和螺栓孔11将两个试验槽3紧固,混凝土试件分别与2个试件槽12上边沿接触的位置之间填塞橡胶垫圈,防止储液池18内的液体泄漏,完成混凝土试件的夹装;
(4)测量混凝土试件电阻:将夹装有混凝土试件2个试验槽3放平,使试验槽3的注液孔21向上,使用2根导线2将交流信号发生器1分别与2个试验槽3连接,在其中一条导线2上串联显示器4,通过注液孔21分别向2个储液池18注入质量百分比浓度为3%的NaCl水溶液,NaCl水溶液充满储液池18后,接通电路,交流信号发生器1输出电压为1伏、频率为1000赫兹的交流电,标准电阻7、比较器8、数字电位器9和混凝土试件通过电连接形成电桥,比较器8通过比较电桥两边的电压并输出电压信号至数字电位器9,数字电位器9接收不同的电阻值并进行调整使得电桥平衡并将电桥平衡时的电阻值输出到显示器4,由显示器4读取混凝土试件的电阻值,用相同的方式获得另外2块混凝土试件的电阻值后,拆除混凝土试件,排除NaCl水溶液,用饮用水和洗涤剂冲洗试验槽3 60s后,用蒸馏水冲洗试验槽3,并用置于冷风档的电吹风将试验槽3吹干;
(5)计算分析混凝土试件渗透性:加权平均同组3个混凝土试件测试的电阻值,作为该组混凝土试件评定抗氯离子渗透性的电阻值,将电阻值与评定标准中的电阻值进行比较并评定渗透性,同组中任一个混凝土试件的电阻值与中值的差值超过中值的15%时,取中值为测定值,如2个混凝土试件的电阻值与中值的差值超过中值的15%,该组试验结果无效,评定标准见下表:
交流电测混凝土渗透性的评定标准
电阻(Ω) | <400 | ≥400且<700 | ≥700且<1200 | ≥1200且<3800 | ≥3800 |
渗透性 | 高 | 中等 | 低 | 很低 | 可忽略 |
本实施例涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量装置的主体结构包括交流信号发生器1、导线2、试验槽3、显示器4、电路平衡控制器5和机箱6;内空式矩形结构的机箱6的内部设置有交流信号发生器1、显示器4和电路平衡控制器5,电路平衡控制器5的主体结构包括标准电阻7、比较器8和数字电位器9,2个标准电阻7串联后与数字电位器9和混凝土试件组成的串联线路并联,形成电桥,比较器8连接在电桥的中间,用于比较电桥两边的电压,交流信号发生器1的正负极分别通过导线2与试验槽3电连接,混凝土试件置于两个试验槽3之间,与交流信号发生器1的负极连接的导线2上串联有显示器4和电路平衡控制器5;交流信号发生器1、导线2、试验槽3和显示器4;交流信号发生器1的正负极分别通过导线2与试验槽3电连接,混凝土试件置于两个试验槽3之间,其中一根导线2上串联有显示器4;试验槽3的结构包括槽体10、螺栓孔11、试件槽12、导电铜网13、一号螺钉孔14、导电铜片15、二号螺钉孔16、固定孔17、储液池18、排气孔19、电极导出孔20、注液孔21、三号螺钉孔22和四号螺钉孔23;矩形块状式结构的槽体10的四个角部设置有贯穿槽体10的圆柱形结构的螺栓孔11,槽体10的中心位置开设有试件槽12,试件槽12的底部槽口处设置有圆形网片状结构的导电铜网13,导电铜网13的边缘开设有圆形结构的一号螺钉孔14,导电铜网13通过矩形片状结构的导电铜片15上开设的二号螺钉孔16与导电铜片15螺钉式连接,导电铜片15的另一端开设有椭圆形结构的固定孔17,一号螺钉孔14、二号螺钉孔16与固定孔17位于同一条轴线上,槽体10的内部位于导电铜网13的下方开设有圆柱形结构的储液池18,储液池18的侧部依次设置有贯穿槽体10的圆柱形结构的排气孔19、电极导出孔20和注液孔21,储液池18的侧部还开设有圆柱形结构的三号螺钉孔22,电极导出孔20位于三号螺钉孔22的正上方,导电铜网13通过一号螺钉孔14和槽体10上开设的圆柱形结构的四号螺钉孔23与槽体10螺钉式连接,导电铜片15的一端由电极导出孔20伸出后通过导电铜片15上的固定孔17用带有螺钉的电极固定在三号螺钉孔22中作为导线2的接入端;交流信号发生器1提供电压为1伏、频率为1000赫兹的交流电,测试速度快,能够避免极化反应和温升过高对测试精度的影响;试验槽3的材质为有机玻璃;显示器4为数字式显示器,直观便捷的显示电阻值结果;电路平衡控制器5是双导线点路控制器,用于产生相同信号;机箱6作为交流信号发生器1、显示器4和电路平衡控制器5的设置空间,用以保护交流信号发生器1、显示器4和电路平衡控制器5不受外界环境的污染,延长其使用寿命;标准电阻7用于构建电桥,为比较器8提供工作基础,配合动态调节电阻;比较器8用于监测电桥是否平衡,比较器8监测到电桥不平衡后将信号输出给数字电位器9,数字电位器9自动调整电阻,通过重复监测和调整过程,比较器8和数字电位器9动态调节电路,直至电桥平衡,电桥平衡时的电阻值在显示器4上予以显示;数字电位器9采用数控方式调节电阻值,具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小和寿命长的显著优点;试件槽12的边长大于导电铜网13的直径,导电铜网13的直径大于储液池18的直径,试件槽12;排气孔19作为储液池18中的气体的排放通道;电极导出孔20中的一段导电铜片15使用带有螺钉的电极进行固定;注液孔21为NaCl水溶液注入储液池18的通道;三号螺钉孔22是深度为1㎝的带有内螺纹的孔,用于拧入螺钉以固定弯折后的导电铜片15的一端。
本实施例涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量方法的原理为混凝土是一种多孔性材料,组分中的骨料、浆体或界面区中都有孔隙,由于混凝土中存在含有离子的毛细孔水和凝胶孔水,混凝土具有导电性,混凝土的导电模型图如图9所示,电流通过混凝土途径包括相继通过骨料和浆体(a)、通过浆体(b)和通过骨料(c),其等效电路图如图10所示,养护龄期要在28d及以上的混凝土试件的容抗忽略不计,计算混凝土试件总阻抗的电路简化图如图11所示,混凝土试件的总电阻是骨料、浆体以及骨料和浆体的电阻之和。
本实施例涉及的混凝土抗氯离子渗透性测量方法的结果修正过程为:以标准混凝土粉末水溶液的电阻为基准,通过测量混凝土试件的电阻(R0)和标准混凝土粉末水溶液的电阻(RL),以RL和设定的基准电阻(800Ω)修正混凝土试件的实测电阻,修正公式为:其中,R为被测混凝土试件的电阻修正值,800为设定的标准混凝土粉末水溶液的电阻,RL为被测混凝土粉末水溶液的电阻,R0为被测混凝土试件的电阻,修正后的混凝土试件电阻排除了混凝土孔溶液化学成分的影响,反映混凝土试件的渗透性时更合理。
Claims (2)
1.混凝土抗氯离子渗透性测量方法,其特征在于是在混凝土抗氯离子渗透性测量装置上实现的,其具体工艺过程包括制作混凝土试件、预处理混凝土试件、夹装混凝土试件、测量混凝土试件电阻和计算分析混凝土试件渗透性共五个步骤:
(1)制作混凝土试件:混凝土试件为现浇时,浇筑3块直径为100mm,厚度为50mm的圆柱形混凝土试件,混凝土试件成型后24h拆模,将拆模后的混凝土试件在20±3℃的水中养护至试验龄期28d,混凝土试件在实体混凝土结构中钻取时,由混凝土芯样表面向内切割50mm形成直径为100mm的混凝土试件,切割3块相同尺寸的混凝土试件,混凝土试件的表面有涂料的应当切除涂料,混凝土试件的内部不得含有钢筋,完成混凝土试件的制作;
(2)预处理混凝土试件:将松香和石蜡按照1:3的质量比混合后分别密封3块混凝土试件的圆柱体侧表面,将混凝土试件放入真空干燥器中,启动真空泵,真空干燥器的真空度为133Pa时,保持真空3h后,在真空度为133Pa的条件下向真空干燥器内注入蒸馏水,混凝土试件在蒸馏水中浸没1h后恢复常压,再在常压条件下继续浸泡18±2h后,取出备用,完成混凝土试件的预处理;
(3)夹装混凝土试件:将两片用水润湿的滤纸分别铺在两个试验槽的导电铜网上,将步骤(2)预处理的混凝土试件夹在两侧试验箱3的试件槽之间,混凝土试件的顶端和底端分别与铺设滤纸的导电铜网接触,通过螺栓和螺栓孔将两个试验槽紧固,混凝土试件分别与2个试件槽上边沿接触的位置之间填塞橡胶垫圈,防止储液池内的液体泄漏,完成混凝土试件的夹装;
(4)测量混凝土试件电阻:将夹装有混凝土试件2个试验槽放平,使试验槽的注液孔向上,使用2根导线将交流信号发生器分别与2个试验槽连接,在其中一条导线上串联显示器,通过注液孔分别向2个储液池注入质量百分比浓度为3%的NaCl水溶液,NaCl水溶液充满储液池后,接通电路,交流信号发生器输出电压为1伏、频率为1000赫兹的交流电,标准电阻、比较器、数字电位器和混凝土试件通过电连接形成电桥,比较器通过比较电桥两边的电压并输出电压信号至数字电位器,数字电位器接收不同的电阻值并进行调整使得电桥平衡并将电桥平衡时的电阻值输出到显示器,由显示器读取混凝土试件的电阻值,用相同的方式获得另外2块混凝土试件的电阻值后,拆除混凝土试件,排除NaCl水溶液,用饮用水和洗涤剂冲洗试验槽60s后,用蒸馏水冲洗试验槽,并用置于冷风档的电吹风将试验槽吹干;
(5)计算分析混凝土试件渗透性:加权平均同组3个混凝土试件测试的电阻值,作为该组混凝土试件评定抗氯离子渗透性的电阻值,将电阻值与评定标准中的电阻值进行比较并评定渗透性,同组中任一个混凝土试件的电阻值与中值的差值超过中值的15%时,取中值为测定值,如2个混凝土试件的电阻值与中值的差值超过中值的15%,该组试验结果无效,评定标准见下表:
交流电测混凝土渗透性的评定标准
2.根据权利要求1所述的混凝土抗氯离子渗透性测量方法,其特征在于所述混凝土抗氯离子渗透性测量装置的主体结构包括交流信号发生器、导线、试验槽、显示器、电路平衡控制器和机箱;内空式矩形结构的机箱的内部设置有交流信号发生器、显示器和电路平衡控制器,电路平衡控制器的主体结构包括标准电阻、比较器和数字电位器,2个标准电阻串联后与数字电位器和混凝土试件组成的串联线路并联,形成电桥,比较器连接在电桥的中间,用于比较电桥两边的电压,交流信号发生器的正负极分别通过导线与试验槽电连接,混凝土试件置于两个试验槽之间,与交流信号发生器的负极连接的导线上串联有显示器和电路平衡控制器;交流信号发生器、导线、试验槽和显示器;交流信号发生器的正负极分别通过导线与试验槽电连接,混凝土试件置于两个试验槽之间,其中一根导线上串联有显示器;试验槽的结构包括槽体、螺栓孔、试件槽、导电铜网、一号螺钉孔、导电铜片、二号螺钉孔、固定孔、储液池、排气孔、电极导出孔、注液孔、三号螺钉孔和四号螺钉孔;矩形块状式结构的槽体的四个角部设置有贯穿槽体的圆柱形结构的螺栓孔,槽体的中心位置开设有试件槽,试件槽的底部槽口处设置有圆形网片状结构的导电铜网,导电铜网的边缘开设有圆形结构的一号螺钉孔,导电铜网通过矩形片状结构的导电铜片上开设的二号螺钉孔与导电铜片螺钉式连接,导电铜片的另一端开设有椭圆形结构的固定孔,一号螺钉孔、二号螺钉孔与固定孔位于同一条轴线上,槽体的内部位于导电铜网的下方开设有圆柱形结构的储液池,储液池的侧部依次设置有贯穿槽体的圆柱形结构的排气孔、电极导出孔和注液孔,储液池的侧部还开设有圆柱形结构的三号螺钉孔,电极导出孔位于三号螺钉孔的正上方,导电铜网通过一号螺钉孔和槽体上开设的圆柱形结构的四号螺钉孔与槽体螺钉式连接,导电铜片的一端由电极导出孔伸出后通过导电铜片上的固定孔用带有螺钉的电极固定在三号螺钉孔中作为导线的接入端;交流信号发生器提供电压为1伏、频率为1000赫兹的交流电,测试速度快,能够避免极化反应和温升过高对测试精度的影响;试验槽的材质为有机玻璃;显示器为数字式显示器,直观便捷的显示电阻值结果;电路平衡控制器是双导线点路控制器,用于产生相同信号;机箱作为交流信号发生器、显示器和电路平衡控制器的设置空间,用以保护交流信号发生器、显示器和电路平衡控制器不受外界环境的污染,延长其使用寿命;标准电阻用于构建电桥,为比较器提供工作基础,配合动态调节电阻;比较器用于监测电桥是否平衡,比较器监测到电桥不平衡后将信号输出给数字电位器,数字电位器自动调整电阻,通过重复监测和调整过程,比较器和数字电位器动态调节电路,直至电桥平衡,电桥平衡时的电阻值在显示器上予以显示;数字电位器采用数控方式调节电阻值,具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小和寿命长的显著优点;试件槽的边长大于导电铜网的直径,导电铜网的直径大于储液池的直径,试件槽;排气孔作为储液池中的气体的排放通道;电极导出孔中的一段导电铜片使用带有螺钉的电极进行固定;注液孔为NaCl水溶液注入储液池的通道;三号螺钉孔是深度为1㎝的带有内螺纹的孔,用于拧入螺钉以固定弯折后的导电铜片的一端。
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