CN112415038A - 一种测试负温养护混凝土含冰量的方法 - Google Patents

一种测试负温养护混凝土含冰量的方法 Download PDF

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代金鹏
王起才
史忠科
杨乔礼
刘曦
张鹏
鲍学英
赵彦华
毕瑞枭
章鑫
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N24/00Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
    • G01N24/08Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using nuclear magnetic resonance

Abstract

本发明涉及一种测试负温养护混凝土含冰量的方法,该方法包括以下步骤:⑴将混凝土试块在‑5℃的恒温环境下利用核磁共振设备测试出混凝土试块负温养护初始含水率;⑵将混凝土试块完全浸泡于无水乙醇中24h,然后取出利用风扇使无水乙醇完全挥发,并采用电子秤称量混凝土试块质量,记作W1;⑶将步骤⑵所得的混凝土试块放入‑5℃~20℃线性温升的梯度温箱中,并完全浸泡于温箱中的无水乙醇中24h,然后取出利用风扇使无水乙醇完全挥发,并采用电子秤称量混凝土试块质量,记作W2;⑷计算W1与W2的差值,该差值即为现场负温养护下混凝土试块的含冰量。本发明可提高检测精度、降低检测成本,实现了更加准确地测量负温养护混凝土样品的真实含冰量的目的。

Description

一种测试负温养护混凝土含冰量的方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域,尤其涉及一种测试负温养护混凝土含冰量的方法。
背景技术
硅酸盐水泥的主要矿物:硅酸三钙(3CaO·SiO2,简式C3S),硅酸二钙(2CaO·SiO2,简式C2S),铝酸三钙(3CaO·Al2O3,简式C3A),铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3,简式C4AF)。硅酸盐水泥拌合水后,四种主要熟料矿物与水反应,硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙,硅酸二钙的水化与硅酸三钙相似,只不过水化速度慢而已,铝酸三钙的水化迅速,放热快,其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大,水泥熟料中铁相固溶体的水化速率比C3A略慢,水化热较低。
负温养护混凝土中含有大量的冰,混凝土中的冰会影响到混凝土的强度、耐久性及导热等性能。含冰率作为混凝土冰冻程度的一个重要指标,对于检测和预防混凝土的冰冻破坏,以及保证混凝土强度和耐久性等具有重要的意义。利用常规的烘干等测试手段测试混凝土寒冰量,在常温下测试时,冰融化生成的水马上会与混凝土中未水化水泥发生水化反应,生成了水化产物,因此测出的含冰率非常不准确。按照理论推导发现,混凝土在-5℃养护条件下,水的结冰率达到92%,通过负温养护下混凝土试块烘干,之后利用核磁共振测试混凝土含水量的方法来推算出的混凝土含冰率应达到5%~8%,但采用目前烘干法、核磁共振检测方法测试出的混凝土含冰率只有1%。由此可见,利用现有的烘干法测试负温养护条件下混凝土内含冰量误差较大。分析原因,主要是由于烘干温度的上升造成混凝土孔内冰融化变成水,这部分水又马上与混凝土中未水化的水泥颗粒发生了水化反应,而升高的温度又加速了水泥水化的化学反应,在这种耦合作用下的影响下,造成了采用烘干法测试负温养护下混凝土含冰量的误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高检测精度、降低检测成本的测试负温养护混凝土含冰量的方法。
为解决上述问题,本发明所述的一种测试负温养护混凝土含冰量的方法,包括以下步骤:
⑴将混凝土试块在-5℃的恒温环境下利用核磁共振设备测试出混凝土试块负温养护初始含水率;
⑵将所述混凝土试块完全浸泡于无水乙醇中24h,然后取出利用风扇使无水乙醇完全挥发,并采用电子秤称量混凝土试块质量,记作W1
⑶将所述步骤⑵所得的混凝土试块放入-5℃~20℃线性温升的梯度温箱中,并完全浸泡于所述温箱中的无水乙醇中24h,然后取出利用风扇使无水乙醇完全挥发,并采用电子秤称量混凝土试块质量,记作W2
⑷计算所述W1与所述W2的差值,该差值即为现场负温养护下混凝土试块的含冰量。
所述步骤⑵与所述步骤⑶中风扇根据风速分为三档:1档为1.25米/秒、2档为2.75米/秒、3档为3.5米/秒。
所述步骤⑵与所述步骤⑶中电子秤采用STC15W408S单片机作为主控部件,其内分度为0.1g,最大称重为20kg,分度数为200000;称重传感器的灵敏系数为2.00~2.20,精度等级为0.02级,应变极限为2.0%。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明采用无水乙醇浸泡,由于无水乙醇在常温常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,且可以与水、乙酸、丙酮等溶剂混溶,特别是能与水以任意比互溶,因存在氢键,无水乙醇具有潮解性,可以很快从空气中吸收水分,进而可以充分吸收混凝土中水分,使水与水泥的反应(水化反应)变慢直至停止。而无水乙醇与水泥之间不会发生水化反应,因此可以终止混凝土水化。
2、本发明中风扇根据风速分为三档,可以按实际情况调节档位挥发无水乙醇,且无水乙醇在常温及-5℃常压下,都属于易挥发的无色透明液体,因此,在风扇的作用下可快速挥发无水乙醇,且不会使混凝土内冰发生融化,不会改变冰的质量。
3、本发明中梯度温箱能在-5℃~20℃内逐步线性升温,且无水乙醇在标准大气压下,温度降到-117℃时才会凝固结冰,因此,无水乙醇不会与冰发生反应,也不会在-117℃以上的负温养护条件下结冰。而且在温度线性升高的过程中,冰融化的速度得到控制,无水乙醇能完全吸收混凝土试块中冰融化的水,使水与水泥的反应(水化反应)变慢直至完全杜绝,起到终止混凝土中水泥水化的作用。
4、本发明通过避免水化反应,不仅减少了检测过程中对混凝土的损伤,而且还提高了检测精度、降低了检测成本,从而实现了更加准确地测量负温养护混凝土样品的真实含冰量的目的。
具体实施方式
一种测试负温养护混凝土含冰量的方法,包括以下步骤:
⑴将混凝土试块在-5℃的恒温环境下利用核磁共振设备测试出混凝土试块负温养护初始含水率;
⑵将混凝土试块完全浸泡于无水乙醇中24h,然后取出利用风扇使无水乙醇完全挥发,并采用电子秤称量混凝土试块质量,记作W1
⑶将步骤⑵所得的混凝土试块放入-5℃~20℃线性温升的梯度温箱中,并完全浸泡于温箱中的无水乙醇中24h,然后取出利用风扇使无水乙醇完全挥发,并采用电子秤称量混凝土试块质量,记作W2
⑷计算W1与W2的差值,该差值即为现场负温养护下混凝土试块的含冰量。
其中:风扇根据风速分为三档:1档为1.25米/秒、2档为2.75米/秒、3档为3.5米/秒。
电子秤采用STC15W408S单片机作为主控部件,连接各个子模块。子模块主要包括电源模块、信号采集转换模块、LCD显示模块、键盘模块以及报警模块等。系统设计中,其内分度为0.1g,最大称重为20kg,分度数为200000。选用的称重传感器,灵敏系数为2.00~2.20,精度等级为0.02级,应变极限为2.0%。各个子程序分工明确,统一协调,完成本设计一系列功能设计,实现去皮、称重、计算、显示、查询、报警等功能。
实施例 一种测试负温养护混凝土含冰量的方法,包括以下步骤:
⑴将100mm×100mm×100mm强度等级为C30的混凝土试块在-5℃的恒温环境下利用核磁共振设备测试出含水率为3.01%;
⑵将混凝土试块完全浸泡于无水乙醇中24h,然后取出,调节风速为1档,利用风扇使无水乙醇完全挥发,并采用电子秤称量混凝土试块质量,记作W1=2.614kg;
⑶将步骤⑵所得的混凝土试块放入-5℃~20℃线性温升的梯度温箱中,并完全浸泡于温箱中的无水乙醇中24h,然后取出,调节风速为1档,利用风扇使无水乙醇完全挥发,并采用电子秤称量混凝土试块质量,记作W2=2.457kg;
⑷计算W1与W2的差值为0.157kg,该差值即为现场的混凝土的含冰量,含冰率为6%。
对比例 烘干法测量含冰率,具体步骤如下:
⑴将100mm×100mm×100mm强度等级为C30的混凝土试块在-5℃的恒温环境下利用核磁共振设备测试出含水率为3.01%。
⑵将100mm×100mm×100mm强度等级为C30的混凝土试块放置在20℃恒温环境下半小时,混凝土试块内部温度由负温升至20℃,利用核磁共振设备测试出此时含水率为3.02%。
⑶计算两次含水率的差值为0.01%,该差值即为现场的混凝土的含冰率。
根据对比试验可以看出,本发明测试方法所得的含冰率远远高于现有技术中烘干法测试所得的含冰率,该方法相比烘干法更能真实反映混凝土试块含冰率。

Claims (3)

1.一种测试负温养护混凝土含冰量的方法,包括以下步骤:
⑴将混凝土试块在-5℃的恒温环境下利用核磁共振设备测试出混凝土试块负温养护初始含水率;
⑵将所述混凝土试块完全浸泡于无水乙醇中24h,然后取出利用风扇使无水乙醇完全挥发,并采用电子秤称量混凝土试块质量,记作W1
⑶将所述步骤⑵所得的混凝土试块放入-5℃~20℃线性温升的梯度温箱中,并完全浸泡于所述温箱中的无水乙醇中24h,然后取出利用风扇使无水乙醇完全挥发,并采用电子秤称量混凝土试块质量,记作W2
⑷计算所述W1与所述W2的差值,该差值即为现场负温养护下混凝土试块的含冰量。
2.如权利要求1所述的一种测试负温养护混凝土含冰量的方法,其特征在于:所述步骤⑵与所述步骤⑶中风扇根据风速分为三档:1档为1.25米/秒、2档为2.75米/秒、3档为3.5米/秒。
3.如权利要求1所述的一种测试负温养护混凝土含冰量的方法,其特征在于:所述步骤⑵与所述步骤⑶中电子秤采用STC15W408S单片机作为主控部件,其内分度为0.1g,最大称重为20kg,分度数为200000;称重传感器的灵敏系数为2.00~2.20,精度等级为0.02级,应变极限为2.0%。
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