in后，用防水筆描出擴 散輪廓線，分10等分測量混凝上斷面的顯色邊界線離試件暴露面的距離，并計算得到顯色 邊界線離試件暴露面的平均距離為10.6mm，作為氯離子擴散控制深度d，由于該深度小于 12mm，因此需繼續(xù)開展暴露試驗。待到60天齡期時，從混凝±構件中部另一處鉆忍取出受氯 離子一維擴散的混凝±試件，擦干試件表面，沿垂直于試件暴露面1方向干切試件，對斷面 噴灑濃度為O.lOmol/L的硝酸銀溶液顯色指示劑，在指示劑噴灑15min后，用防水筆描出擴 散輪廓線，分10等分測量混凝上斷面的顯色邊界線離試件暴露面的距離，并計算得到顯色 邊界線離試件暴露面的平均距離為31.0mm，作為氯離子擴散控制深度d，由于該深度大于 12mm，因此氯離子擴散控制深度判定為合格，進入步驟2。
[0037] 2.雙控制線設計與氯離子含量測定；
[0038] 根據混凝±試件的擴散控制深度d，在斷面上繪制第一控制線和第二控制線，第一 控制線與試件暴露面平行，且與試件暴露面距離為氯離子擴散控制深度，即31.Ornm,第二控 制線與試件暴露面平行，且與試件暴露面距離為二分之一氯離子擴散控制深度，即15.5mm; 分別在第一控制線和第二控制線上設計4個取樣點，然后對各取樣點進行鉆孔取粉，將同一 控制線上的取樣點粉末混合均勻并放入溫度為6(TC的烘箱中干燥至恒重，分別提取兩條控 制線上樣品粉末中的氯離子并測定自由氯離子含量，最后得到第一控制線上的自由氯離子 含量的質量百分比為0.623%，第二控制線上的自由氯離子含量的質量百分比為0.09%。
[0039] 3.計算混凝±氯離子擴散系數；
[0040] 根據步驟2測得的第一控制線和第二控制線處的自由氯離子含量，利用基于雙控 制線的混凝±氯離子擴散系數計算模型計算混凝±的氯離子擴散系數：
[0041]

[0042] 其中erfc(.)為高斯誤差函數;a是一個常數，數值巧 其中d表示擴散控 制深度，單位為毫米(mm)，t表示混凝±試件的暴露齡期，單位夫T、u/，U表示氯離子擴散系 數，單位為mm2/a;Ci、C2分別表示第一控制線和第二控制線處的自由氯離子含量，單位為％ (氯離子占混凝±的質量百分比）。
[0043] 將步驟2得到的擴散控制深度d = 31.Omm及第一控制線的自由氯離子含量的質量 百分比0.623%、第二控制線的自由氯離子含量的質量百分比0.09%、暴露時間^年，代 365 入氯離子擴散系數的雙控制線計算模型，然后利用計算機軟件MathCA的十算得到混凝±氯 離子擴散系數為D = 734. ImmVa。
[0044] 實施例3
[0045] 本實施例為驗證本發(fā)明方法的有效性的具體實例，即根據實施例1和實施例2中分 析得到的氯離子擴散系數，利用商業(yè)數值分析軟件ANSYS建立混凝±氯離子擴散模型，并求 解對應暴露齡期時混凝±中的自由氯離子含量分布情況，然后與實施例1和實施例2中實驗 測得的自由氯離子含量進行對比：
[0046] 基于Fick第二定律，利用商業(yè)數值分析軟件ANSYS建立混凝±氯離子擴散模型。根 據實施例1分析得到的混凝±氯離子擴散系數441.9mm 2/a，W及測定得到的混凝±試件的 表面氯離子濃度2.97 %，利用商業(yè)數值分析軟件ANSYS求解得到暴露齡期為56天時混凝± 中的自由氯離子含量分布情況。
[0047] 圖2為商業(yè)數值分析軟件ANSYS求解得到的暴露齡期為56天時混凝±中的自由氯 離子含量分布情況與實施例1中實驗測得的第一控制線和第二控制線處的自由氯離子含量 的對比圖，圖中實線所示曲線為商業(yè)數值分析軟件ANSYS求得的混凝±中自由氯離子含量 分布值，圖中所示的兩個數據點為實施例1中雙控制線處的自由氯離子含量實測值。從圖2 可W看出，使用商業(yè)數值分析軟件ANSYS計算得到的雙控制線處自由氯離子含量值與實際 測定值基本吻合，說明使用本發(fā)明方法分析得到的混凝上試件的氯離子擴散系數是合理 的，驗證了本發(fā)明方法的有效性。
[004引基于Fick第二定律，利用商業(yè)數值分析軟件ANSYS建立混凝±氯離子擴散模型。根 據實施例2分析得到的混凝±氯離子擴散系數734. ImmVa，W及測定得到的混凝±試件的 表面氯離子濃度1.93%，利用商業(yè)數值分析軟件ANSYS求解得到暴露齡期為60天時混凝± 中的自由氯離子含量分布情況。
[0049]圖3為商業(yè)數值分析軟件ANSYS求解得到的暴露齡期為60天時混凝±中的自由氯 離子含量分布情況與實施例2中實驗測得的第一控制線和第二控制線處的自由氯離子含量 的對比圖，圖中實線所示曲線為商業(yè)數值分析軟件ANSYS求得的混凝±中自由氯離子含量 分布值，圖中所示的兩個數據點為實施例2中雙控制線處的自由氯離子含量實測值。從圖3 可W看出，使用商業(yè)數值分析軟件ANSYS計算得到的雙控制線處自由氯離子含量值與實際 測定值基本吻合，說明使用本發(fā)明方法分析得到的混凝上試件的氯離子擴散系數是合理 的，進一步驗證了本發(fā)明方法的有效性。
【主權項】
1. 一種基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數快速分析方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 氯離子擴散控制深度判定:取出暴露于氯鹽環(huán)境一定齡期下受氯離子一維擴散的 混凝土試件，擦干試件表面，沿垂直于試件暴露面方向干切試件，對斷面噴灑顯色指示劑， 根據顯色情況分析混凝土的氯離子擴散控制深度，當該深度大于等于12mm時，氯離子擴散 控制深度判定為合格，進入步驟(2)，如該深度小于12mm時，氯離子擴散控制深度判定為不 合格，需繼續(xù)開展暴露試驗，直至試件的氯離子擴散控制深度判定合格； (2) 雙控制線設計與氯離子含量測定:根據混凝土試件的擴散控制深度，在試件斷面上 繪制第一控制線和第二控制線，分別在每條控制線上設計3至6個取樣點，然后對各取樣點 進行鉆孔取粉，將同一控制線上的取樣點粉末混合均勻并放入溫度為60°C的烘箱中干燥至 恒重，分別提取兩條控制線上樣品粉末中的氯離子并測定自由氯離子含量； (3) 計算混凝土氯離子擴散系數:根據步驟(2)測得的第一控制線和第二控制線處的自 由氯離子含量，利用基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數計算模型計算混凝土的氯離子 擴散系數。2. 根據權利要求1所述的基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數快速分析方法，其特 征在于，所述混凝土試件暴露于氯鹽環(huán)境的齡期為28天至50年。3. 根據權利要求1所述的基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數快速分析方法，其特 征在于，所述顯色指示劑為0.10m〇l/L的硝酸銀溶液。4. 根據權利要求1所述的基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數快速分析方法，其特 征在于，所述氯離子擴散控制深度是指在噴灑顯色指示劑15min后，混凝土斷面的顯色邊界 線離試件暴露面的平均距離。5. 據權利要求1所述的基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數快速分析方法，其特征 在于，所述第一控制線為與試件暴露面平行，且與試件暴露面距離為氯離子擴散控制深度 的標記線，所述第二控制線為與試件暴露面平行，且與試件暴露面距離為二分之一氯離子 擴散控制深度的標記線。6. 根據權利要求1所述的基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數快速分析方法，其特 征在于，所述基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數計算模型為： VJ 其中erfc( ·)為高斯誤差余函數;α是一個常數，數值為，其中d表示擴散控制深 度，單位為毫米(mm)，t表示混凝土試件的暴露齡期，單位為年(a) ;D表示氯離子擴散系數， 單位為mm2/a;&、C2分別表示第一控制線和第二控制線處的自由氯離子含量，單位為質量百 分比％。
【專利摘要】一種基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數快速分析方法，包括以下步驟：(1)氯離子擴散控制深度判定；(2)雙控制線設計與氯離子含量測定；(3)計算混凝土氯離子擴散系數。該方法能夠對符合擴散控制深度判定的混凝土試件進行雙控制線設計，并基于雙控制線的混凝土氯離子擴散系數計算模型快速計算混凝土的氯離子擴散系數，能夠廣泛應用于海洋、除冰鹽等氯鹽環(huán)境下混凝土結構的耐久性分析和服役壽命研究。
【IPC分類】G01N13/00
【公開號】CN105717000
【申請?zhí)枴緾N201610238773
【發(fā)明人】陳正, 蔣翊, 趙家琦, 楊綠峰, 馮慶革, 鄧鵬
【申請人】廣西大學
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年4月18日