一種混凝土表層水分分布的測量方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于土木工程材料試驗方法【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種混凝土表層水分分布的測量方法，先在混凝土拌合用水中加入氯化鈉溶液，混凝土試件經(jīng)過成型養(yǎng)護至后進行取樣并打磨成粉末樣品；再測定粉末樣品中氯離子含量；根據(jù)粉末樣品中氯離子含量繪制沿深度方向的氯離子分布曲線即獲得混凝土中的水分分布，氯離子溶解在混凝土的水分中，氯離子含量的多少代表該位置所含水分的多少，氯離子分布曲線反映混凝土中的水分分布狀況；其測量方法簡單，原理科學(xué)可靠，操作簡便，測量結(jié)果精確，成本低，環(huán)境友好，適用范圍廣。
【專利說明】一種混凝土表層水分分布的測量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于土木工程材料試驗方法【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種混凝土表層水分分布的測量方法，特別是一種氯離子示蹤法測量混凝土表層水分分布的工藝方法。

【背景技術(shù)】
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[0002]由于邊界效應(yīng)及混凝土澆筑時的分層離析作用，鋼筋混凝土構(gòu)件的表層混凝土比內(nèi)部核心混凝土含有較多的膠凝材料，粗集料分布密度低，表層混凝土水分(水膠比)含量高，混凝土要達到低滲透，首先要考慮降低水膠比以減少混凝土中的毛細孔道。混凝土中的氣相和過剩水分在混凝土硬化后將留下孔隙，這些孔隙互相連通而形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對混凝土的許多性能起重要影響作用，表層混凝土性能有弱化的趨勢。目前，采用透水模板技術(shù)和混凝土真空脫水技術(shù)是通過降低混凝土表層水分含量而提高混凝土表層性能的主要技術(shù)，其中透水模板布是指附著于模板內(nèi)側(cè)，具有透水、透氣功能的織物內(nèi)襯材料，使用透水模板布可排出混凝土表層水分，改善表層混凝土孔隙分布，提高表層混凝土的密實性和抗?jié)B透性。傳統(tǒng)模板澆注混凝土時，混凝土與模板接觸面是完全封閉的，混凝土入模后，水膠比基本不變，多余的水分在硬化混凝土中留下大量孔隙和氣泡，拆模后混凝土表面會形成孔洞、麻面等缺陷，不僅影響混凝土觀感質(zhì)量，還降低了表層混凝土的性能。透水模板的織物內(nèi)襯材料由表面過濾層、內(nèi)部排水層復(fù)合而成，混凝土在澆注后，在混凝土內(nèi)部壓力，透水模板的毛細現(xiàn)象及振搗等共同作用下，混凝土中的氣泡及游離水分由混凝土內(nèi)部向表面遷移，通過透水模板的中間層排出，有效減少表層混凝土的氣泡，降低水灰比(水膠比)，使混凝土更加致密，使用透水模板時，水分運動的影響深度通?？蛇_到距離混凝土表面2.5-5cm的深度范圍內(nèi)，水通過滲透和毛細現(xiàn)象經(jīng)透水模板排出均勻，不形成聚集，有效減少了砂斑、砂線等混凝土表面缺陷，混凝土表面平整，有效分散了表面應(yīng)力，減少結(jié)構(gòu)體裂縫出現(xiàn)的機會。混凝土真空脫水技術(shù)是通過真空設(shè)備，在混凝土表面制造真空，利用大氣壓力從混凝土中吸出游離水，以降低混凝土水膠比的一種方法，從而提高混凝土表層性能，已經(jīng)廣泛用于道路及大面積工業(yè)廠房地坪、機場、港口、大壩等工程。無論是透水模板技術(shù)，還是混凝土真空脫水技術(shù)，排除混凝土表層水分，降低水膠比都是該技術(shù)的基本作用原理。我國交通運輸部頒布了標準《混凝土工程用透水模板布》(JT/T 736-2009)，為透水模板技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，該標準規(guī)定了透水模板布排水能力的試驗方法，該方法在鋼制模具內(nèi)的四個立面從上往下500mm范圍內(nèi)貼有透水模板布，然后在砂漿澆筑過程中，通過排水槽將排出的水匯集到量筒內(nèi)，然后得出透水模板布的排水能力，這種方法得到的是整個試件在各個高度，各個表面的總的排水量，不能直接反映表層混凝土不同高度，不同表面的排水情況，更不能反映不同混凝土表面的排水深度、剩余水膠比等狀況，而且透水模板的排水能力不僅受透水模板布本身性能的影響，還受到原材料粘聚性、排水壓力、澆筑高度、混凝土振動搗等因素影響。因此，如何準確地測定混凝土表面水分含量，排水量、排水深度、剩余水膠比等，對透水模板技術(shù)，混凝土真空脫水技術(shù)的排水效果進行評價是一個亟待解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求設(shè)計提供一種混凝土表層水分分布的測量方法，通過氯離子示蹤法研究混凝土表層水分遷移運動的特點和水分分布，定量分析距離混凝土表面不同深度處的水分含量，準確測量混凝土表層排水深度、剩余水膠比。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體測量工藝過程為:
[0005](I)、制作待評價混凝土中水分分布的小型混凝土試件或大型混凝土試件，混凝土試件制作與普通的混凝土試件制作方法相同，在混凝土拌合用水中加入重量百分比濃度為5%的氯化鈉溶液，其中氯化鈉溶液加入量為混凝土拌合用水量的1.05倍；
[0006](2)、混凝土試件經(jīng)過成型養(yǎng)護至試件強度達到5Mpa，能夠磨取粉末后進行取樣，其中小型混凝土試件直接作為樣品，大型混凝土試件采用現(xiàn)有技術(shù)鉆取混凝土芯樣；
[0007](3)、利用市售的混凝土粉末打磨機沿小型混凝土試件或混凝土芯樣的表面以1_為單位進行打磨混凝土，并按Imm為單位收集粉末樣品；
[0008](4)、采用現(xiàn)有的氯離子含量測定方法測定粉末樣品中氯離子含量；
[0009](5)、繪制沿深度方向的氯離子分布曲線；其中橫坐標為深度，單位為混凝土粉末磨取單位mm，縱坐標為氯離子含量，表示為氯離子占混凝土粉末的質(zhì)量百分比，依次將距離混凝土表面不同深度粉末中的氯離子含量表示在相應(yīng)深度處，即得到沿深度方向的氯離子分布曲線；
[0010]￠)、根據(jù)氯離子分布曲線獲得混凝土中的水分分布，氯離子溶解在混凝土的水分中，氯離子含量的多少代表該位置所含水分的多少，氯離子分布曲線反映混凝土中的水分分布狀況。
[0011]本發(fā)明測量混凝土中的氯離子含量是一種比較成熟的方法，常用的測定粉末樣品中氯離子含量的方法包括硝酸銀化學(xué)滴定法、離子色譜法和氯離子選擇電極法，其中硝酸銀化學(xué)滴定法屬于傳統(tǒng)的化學(xué)滴定方法，成本較低，儀器易得，但化學(xué)滴定法過程繁鎖，試驗依靠視覺觀察溶液顏色變化確定滴定終點，容易造成誤差，該方法在《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》(GB/T50082-2009)這一標準中進行了描述；離子色譜法對混凝土粉末溶液中的氯離子濃度的測定。例如美國戴安公司的ICS-1500型離子色譜儀，該設(shè)備檢測方便、快捷、精度高。其工作原理為以低交換容量的離子交換樹脂為固定相，對離子性物質(zhì)進行分離，用電導(dǎo)檢測器連續(xù)檢測流出物電導(dǎo)率變化，從而達到定量分析離子性物質(zhì)的目的；氯離子選擇電極測量水溶氯離子的含量，將離子的含量轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電位，通過電位值推算氯離子的含量，該方法較化學(xué)滴定法迅速，試驗準確。該方法運行成本低，操作簡單，適合于科研和檢測中實驗室氯離子含量測試，是實驗室內(nèi)測定混凝土、砂子、石子、外加劑、拌和水等材料的水溶性氯離子含量首選的方法。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過在拌合用水中添加NaCl而表示水分含量，提供了測量混凝土中水分含量的一種技術(shù)手段，能測定混凝土表層區(qū)域的水分分布，并得到沿深度方向的水分分布變化情況，而且試驗過程所用方法和裝置普遍，試劑常見，取材方便，推廣性很強，為研究不同透水模板的排水性能提供了方法，同時為不同配比的混凝土，采用不同膠凝材料，不同高度、不同振搗方式等不同條件下混凝土表面的水分分布提供了方法；其測量方法簡單，原理科學(xué)可靠，操作簡便，測量結(jié)果精確，成本低，環(huán)境友好，適用范圍廣。【專利附圖】

【附圖說明】:
[0013]圖1為本發(fā)明實施例涉及的混凝土粉末粒徑分布曲線圖。
[0014]圖2為本發(fā)明實施例涉及的水灰比0.45時的氯離子含量沿深度變化曲線圖。

【具體實施方式】
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[0015]下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0016]本實施例的具體測量工藝過程為:
[0017](I)、制作待評價混凝土中水分分布的小型混凝土試件或大型混凝土試件，混凝土試件制作與普通的混凝土試件制作方法相同，在混凝土拌合用水中加入重量百分比濃度為5%的氯化鈉溶液，其中氯化鈉溶液加入量為混凝土拌合用水量的1.05倍；
[0018](2)、混凝土試件經(jīng)過成型養(yǎng)護至試件強度達到5Mpa，能夠磨取粉末后進行取樣，其中小型混凝土試件直接作為樣品，大型混凝土試件采用現(xiàn)有技術(shù)鉆取混凝土芯樣；
[0019](3)、利用市售的混凝土粉末打磨機沿小型混凝土試件或混凝土芯樣的表面以1_為單位進行打磨混凝土，并按Imm為單位收集粉末樣品；
[0020](4)、采用現(xiàn)有的氯離子含量測定方法測定粉末樣品中氯離子含量；
[0021](5)、繪制沿深度方向的氯離子分布曲線；其中橫坐標為深度，單位為混凝土粉末磨取單位mm，縱坐標為氯離子含量，表示為氯離子占混凝土粉末的質(zhì)量百分比，依次將距離混凝土表面不同深度粉末中的氯離子含量表示在相應(yīng)深度處，即得到沿深度方向的氯離子分布曲線；
[0022](6)、根據(jù)氯離子分布曲線獲得混凝土中的水分分布，氯離子溶解在混凝土的水分中，氯離子含量的多少代表該位置所含水分的多少，氯離子分布曲線反映混凝土中的水分分布狀況。
[0023]本實施例所述氯離子含量測定方法選用氯離子選擇電極法，其具體測量氯離子含量的過程為:(1)先稱取Ig混凝土粉末樣品放入60ml的塑料瓶中；(2)向塑料瓶中加入45ml蒸餾水和5ml的濃度為6mol/L的NaN03緩沖溶液；(3)密封塑料瓶，放到常規(guī)的轉(zhuǎn)動器內(nèi)滾動2小時，使混凝土中氯離子充分溶解到蒸餾水中；(4)標定離子選擇電極，將電極置于一系列標準溶液(每種溶液的NaCl含量不同)中測定電位值，并繪制電位值與濃度對數(shù)的關(guān)系曲線；(5)用一次性針管過濾器過濾混凝土粉末溶液，測量樣品溶液的電位值；
(6)根據(jù)標定結(jié)果，用標準曲線法計算氯離子濃度C ; (7)計算Ig混凝土粉末中的氯離子含量 W = 0.05C。
[0024]實施例:
[0025]本實施例為不同透水模板布排水效果的對比試驗，在混凝土拌和時使用的純凈水中加入混凝土配合比用水量1.05倍重量的百分比濃度為5 %的NaCl溶液，通過檢測混凝土表層粉末試樣中的氯離子的濃度，從而達到測量混凝土表層水分含量的目的。
[0026]本實施例所用混凝土均為普通混凝土，主要成分為碎石、河砂、水泥和水，采用水灰比為0.45的混凝土，具體配合比見表1，采用上海埃彼化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的NaCl (分析純AR)，NaCl摻入拌合用水中，NaCl溶液濃度為5%;試驗試模采用木模板制作，模板尺寸為200X200X500mm,試模拼裝后在試模內(nèi)壁鋪設(shè)透水模板布，試驗采用杭州銀博交通工程材料有限公司生產(chǎn)的“帕米福滲水透氣養(yǎng)護多功能模板布”，試驗采用三種型號的模板布，其具體性能指標見表2。
[0027]表1:混凝土配合比
[0028]

【權(quán)利要求】
1.一種混凝土表層水分分布的測量方法，其特征在于具體測量工藝過程為: (1)、制作待評價混凝土中水分分布的小型混凝土試件或大型混凝土試件，混凝土試件制作與普通的混凝土試件制作方法相同，在混凝土拌合用水中加入重量百分比濃度為5%的氯化鈉溶液,其中氯化鈉溶液加入量為混凝土拌合用水量的1.05倍； (2)、混凝土試件經(jīng)過成型養(yǎng)護至試件強度達到5Mpa，能夠磨取粉末后進行取樣，其中小型混凝土試件直接作為樣品，大型混凝土試件采用現(xiàn)有技術(shù)鉆取混凝土芯樣； (3)、利用市售的混凝土粉末打磨機沿小型混凝土試件或混凝土芯樣的表面以1_為單位進行打磨混凝土，并按Imm為單位收集粉末樣品； (4)、采用現(xiàn)有的氯離子含量測定方法測定粉末樣品中氯離子含量； (5)、繪制沿深度方向的氯離子分布曲線；其中橫坐標為深度，單位為混凝土粉末磨取單位mm，縱坐標為氯離子含量，表示為氯離子占混凝土粉末的質(zhì)量百分比，依次將距離混凝土表面不同深度粉末中的氯離子含量表示在相應(yīng)深度處，得到沿深度方向的氯離子分布曲線.(6)、根據(jù)氯離子分布曲線獲得混凝土中的水分分布，氯離子溶解在混凝土的水分中，氯離子含量的多少代表該位置所含水分的多少，氯離子分布曲線反映混凝土中的水分分布狀況。
【文檔編號】G01N27/60GK104181289SQ201410428165
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】范宏, 翟乃鑫, 張鵬, 闞積鵬 申請人:青島理工大學(xué)