CN114002286A - 一种测量水泥基材料总自生电位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量水泥基材料总自生电位的方法，本发明的方法包括测试装置组装、器材放置、测体系电位、测惰性金属网电极电位以及计算总自生电位。本发明的测定方法可快速准确测量氯离子渗透深度，能有效预测水泥基材料抵抗氯离子侵入或溶出的性能。

Description

一种测量水泥基材料总自生电位的方法
技术领域
本发明属于水泥基材料耐久性测试技术领域，特别涉及一种测量水泥基材料总自生电位的方法。
背景技术
氯离子引起的钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土耐久性不良的重要因素之一，研究氯离子扩散行为对预测钢筋混凝土使用寿命及提升耐久性有着重要意义。传统菲克扩散模型在实际应用中存在较大偏差，具有一定的局限性，已经不能满足人们对测量氯离子扩散行为准确度的要求。相较之下，综合考虑离子间相互作用、多相反应及微结构演变影响的多离子扩散模型更具普适性，也更能反应真实的氯离子扩散过程，目前多离子扩散模型成为了学科发展的研究前沿。根据多离子扩散模型理论，水泥基材料孔隙液中包含多种离子，各种离子的自由扩散系数不尽相同，为保持孔隙液整体电中性平衡，离子扩散过程必然会产生一个自生电场，该电场会在水泥基材料中产生总电位，现在需要一种能够准确快速测量水泥基材料的总自生电位的方法。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种测量水泥基材料总自生电位的方法，该方法能够在氯离子扩散试验过程中准确快速测定水泥基材料的总自生电位。
技术方案：本发明所述的测量水泥基材料总自生电位的方法，包括以下步骤：
(S1)测试装置组装：所述测试装置包括第一水槽和第二水槽，将待测水泥基材料试块放入第一水槽和第二水槽之间，所述水泥基材料试块的两个工作面分别位于第一水槽以及第二水槽中，用密封材料密封所述水泥基材料试块的非工作面和连接处；
(S2)器材放置：在所述水泥基材料试块两侧水槽中加入浸泡溶液浸泡，浸泡完毕后，在第一水槽中加入氯化钠，搅拌均匀后，放入惰性金属网电极，在第二水槽中放入参比电极和辅助电极；
(S3)测体系电位：把惰性金属网电极和水泥基材料试块作为工作电极，通过电化学线性极化法测得体系开路电位E1；
(S4)测惰性金属网电极电位：把参比电极和辅助电极取出洗净，并移入至惰性金属网电极的同一侧溶液中，把惰性金属网电极作为工作电极，通过电化学线性极化法准确测得惰性电极的开路电位E2；
(S5)计算总自生电位：试块总自生电位Ed＝E1-E2。
优选地，步骤(S1)中，所述水泥基材料为水泥净浆、水泥砂浆或混凝土块。
优选地，步骤(S1)中，所述密封材料为硅胶或环氧树脂。
优选地，步骤(S2)中，所述惰性金属网电极为钛、铂或铱惰性金属网电极。
优选地，步骤(S2)中，所述参比电极为饱和甘汞电极或饱和硫酸铜参比电极。
优选地，步骤(S2)中，所述辅助电极为铂电极。
优选地，步骤(S2)中，所述浸泡溶液为饱和石灰水或水泥浸泡液。
优选地，步骤(S3)或(S4)中，所述电化学线性极化法为采用PARSTAT2273电化学工作站测量三电极体系的线性极化曲线。
本发明中，待测水泥基材料试块的非工作面是指除了试块左右两侧渗透面，其余不与溶液接触的四个面。
步骤(S3)或(S4)中，开路电位均为极化电流为零时对应的电位，具体数值可通过对实测极化曲线进行线性拟合求得。
优选地，所述浸泡溶液的浸泡时间为10-36h。
优选地，步骤(S2)中，所述氯化钠的浓度为0.4-0.5mol/L。
有益效果：(1)本发明提供的方法可在氯离子扩散试验过程中快速准确测量水泥基材料的总自生电位，该方法通过线性极化法测得开路电位，消除电极极化和内阻对测试结果的影响，操作方便，数据准确度高；(2)本发明可以精确测量出水泥基材料的总自生电位，对建立自生电位与水泥基材料耐久性之间的关系预测模型有着实际深远的意义。
附图说明
图1为本发明水泥浆试块测量过程示意图；
图2为本发明水泥浆试块测量过程示意图；
图3为本发明实施例1的水泥净浆试块的总自生电位的测量结果。
具体实施方式
实施例1：测试装置100组装：本实施例中采用的测试装置100为上方开口的框形水槽结构，该水槽被长柱形的待测水泥基材料试块200分隔成了相互分隔的第一水槽101和第二水槽102，待测水泥基材料试块200的两个工作面(待测水泥基材料试块的两个侧面)分别位于第一水槽101以及第二水槽102中，用环氧树脂密封水泥基材料试块200的非工作面和水槽壁与待测水泥基材料试块200端面之间的连接处。
本实施例中，待测水泥基材料试块200为水泥净浆试块，将水泥净浆试块放入测试装置中，并用硅胶密封水泥净浆试块与测试装置的水槽壁的连接处以及水泥净浆试块的四个非工作面。水泥净浆的水灰比为0.4，水泥品种为P·O 42.5。
在水泥净浆试块两侧水槽中加入饱和石灰水，浸泡1天。在第一水槽101中加氯化钠至0.5mol/L，搅拌均匀后，放入钛网电极(惰性金属网电极)。在水泥净浆试块的另一侧水槽(第二水槽102)中放入饱和甘汞电极和铂电极。把钛网电极和水泥净浆试块整体看作一个工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，采用PARSTAT2273电化学工作站测定三电极体系的线性极化曲线，并根据线性极化曲线拟合出体系开路电位E1。如图3所示，测得体系开路电位E1＝-48.159mV。体系开路电位E1测定完之后，把饱和甘汞电极和铂电极取出洗净，并移至钛网电极的同一侧溶液中。此时，把钛网电极看作一个工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，再次采用PARSTAT2273电化学工作站测定三电极体系的线性极化曲线，并根据线性极化曲线拟合出体系开路电位E2。如图3所示，E2＝-8.497mV。计算水泥净浆试块的总自生电位Ed＝E1-E2＝-39.662mV。
实施例2:将水泥净浆试块放入测试装置中，并用硅胶密封试块与装置的连接处以及试块的四个非工作面。水泥净浆的水灰比为0.5，水泥品种为P·O 42.5。在试块两侧水槽中加入饱和石灰水，浸泡1天。在第一水槽101中加氯化钠至0.5mol/L，搅拌均匀后，放入钛网电极。在第二水槽102中放入饱和甘汞电极和铂电极。把钛网电极和试块整体看作一个工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，采用PARSTAT2273电化学工作站测定三电极体系的线性极化曲线，并根据线性极化曲线拟合出体系开路电位E1＝-76.132mV。体系开路电位E1测定完之后，把饱和甘汞电极和铂电极取出洗净，并移至钛网电极的同一侧溶液中。此时，把钛网电极看作一个工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，再次采用PARSTAT2273电化学工作站测定三电极体系的线性极化曲线，并根据线性极化曲线拟合出体系开路电位E2＝-8.762mV。计算水泥净浆试块的总自生电位Ed＝E1-E2＝-67.370mV。
实施例3:根据本发明内容所述，将水泥净浆试块放入测试装置中，并用硅胶密封试块与装置的连接处以及试块的四个非工作面。水泥净浆的水灰比为0.5，水泥品种为P·O42.5。在试块两侧水槽中加入饱和石灰水，浸泡1天。在第一水槽101中加氯化钠至0.5mol/L，搅拌均匀后，放入钛网电极。在第二水槽102中放入饱和甘汞电极和铂电极。把钛网电极和试块整体看作一个工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，采用PARSTAT2273电化学工作站测定三电极体系的线性极化曲线，并根据线性极化曲线拟合出体系开路电位E1＝-118.834mV。体系开路电位E1测定完之后，把饱和甘汞电极和铂电极取出洗净，并移至钛网电极的同一侧溶液中。此时，把钛网电极看作一个工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极，再次采用PARSTAT2273电化学工作站测定三电极体系的线性极化曲线，并根据线性极化曲线拟合出体系开路电位E2＝-9.011mV。计算水泥净浆试块的总自生电位Ed＝E1-E2＝-109.823mV。

Claims (10)

1.一种测量水泥基材料总自生电位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S1)测试装置(100)组装：所述测试装置(100)包括第一水槽(101)和第二水槽(102)，将待测水泥基材料试块(200)放入第一水槽(101)和第二水槽(102)之间，所述水泥基材料试块(200)的两个工作面分别位于第一水槽(101)以及第二水槽(102)中，用密封材料密封所述水泥基材料试块(200)的非工作面和连接处；
(S2)器材放置：在所述水泥基材料试块(200)两侧水槽中加入浸泡溶液浸泡，浸泡完毕后，在第一水槽(101)中加入氯化钠，搅拌均匀后，放入惰性金属网电极，在第二水槽(102)中放入参比电极和辅助电极；
(S3)测体系电位：把惰性金属网电极和水泥基材料试块(200)作为工作电极，通过电化学线性极化法测得体系开路电位E1；
(S4)测惰性金属网电极电位：把参比电极和辅助电极取出洗净，并移入至惰性金属网电极的同一侧溶液中，把惰性金属网电极作为工作电极，通过电化学线性极化法准确测得惰性电极的开路电位E2；
(S5)计算总自生电位：试块总自生电位Ed＝E1-E2。
2.根据权利要求1所述的测量水泥基材料总自生电位的方法，其特征在于，步骤(S1)中，所述水泥基材料为水泥净浆、水泥砂浆或混凝土块。
3.根据权利要求1所述的测量水泥基材料总自生电位的方法，其特征在于，步骤(S1)中，所述密封材料为硅胶或环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的测量水泥基材料总自生电位的方法，其特征在于，步骤(S2)中，所述惰性金属网电极为钛、铂或铱惰性金属网电极。
5.根据权利要求1所述的测量水泥基材料总自生电位的方法，其特征在于，步骤(S2)中，所述参比电极为饱和甘汞电极或饱和硫酸铜参比电极。
6.根据权利要求1所述的测量水泥基材料总自生电位的方法，其特征在于，步骤(S2)中，所述辅助电极为铂电极。
7.根据权利要求1所述的测量水泥基材料总自生电位的方法，其特征在于，步骤(S2)中，所述浸泡溶液为饱和石灰水或水泥浸泡液。
8.根据权利要求1所述的测量水泥基材料总自生电位的方法，其特征在于，步骤(S3)或(S4)中，所述电化学线性极化法为采用PARSTAT2273电化学工作站测量三电极体系的线性极化曲线。
9.根据权利要求7所述的测量水泥基材料总自生电位的方法，其特征在于，所述浸泡溶液的浸泡时间为10-36h。
10.根据权利要求1所述的测量水泥基材料总自生电位的方法，其特征在于，步骤(S2)中，所述氯化钠的浓度为0.4-0.5mol/L。
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