混凝土中離子滲透率的測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開混凝土中離子滲透率的測(cè)量方法，在待測(cè)樣品的側(cè)表面設(shè)置外槽，并在外槽中設(shè)置電解質(zhì)溶液，在待測(cè)樣品的下表面設(shè)置由金屬棒和絕緣材料組成的多通道電極，并將金屬棒與腐蝕測(cè)試儀器相連，通過測(cè)量多通道電極的電位分布情況研究混凝土中離子滲透情況，并可根據(jù)測(cè)試時(shí)間來判斷混凝土的抗離子滲透能力。本發(fā)明實(shí)用多通道電極法測(cè)定離子滲透率較為簡(jiǎn)便，適用范圍廣，且不需要使用過多的化學(xué)試劑，對(duì)于硬化水泥砂漿和混凝土的物理化學(xué)性質(zhì)也沒有特殊要求。
【專利說明】混凝土中離子滲透率的測(cè)量方法
[0001]本發(fā)明是母案申請(qǐng)“一種測(cè)量混凝土離子滲透率的裝置和方法及其應(yīng)用”的分案申請(qǐng)，母案申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?014107816311，母案申請(qǐng)的申請(qǐng)日為2014年12月16日。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及硬化水泥漿和混凝土中離子滲透率檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，更加具體的說，涉及一種測(cè)量混凝土離子滲透率的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]硬化水泥漿體和混凝土是多孔材料，土壤或海水等介質(zhì)中的氯離子能滲入到混凝土中。由于氯離子能夠破壞高堿度環(huán)境中的鋼筋的鈍化膜，所以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的氯離子的滲透受到了很多人的關(guān)注。目前測(cè)量硬化水泥漿和混凝土中氯離子擴(kuò)散的方法主要是快速氯離子迀移系數(shù)法(RCM法)和電通量法。
[0004]RCM法操作較為復(fù)雜，電通量法根據(jù)美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)推薦的混凝土抗氯離子滲透性試驗(yàn)方法ASTM C1202修改而成，該法也可叫直流電量法(或庫侖電量法、導(dǎo)電量法)，是目前國(guó)際上應(yīng)用最為廣泛的混凝土抗氯離子滲透性試驗(yàn)方法之一，其適用于測(cè)定以通過混凝土試件的電通量為指標(biāo)來確定混凝土抗氯離子滲透性能。但電通量法不適用于摻有亞硝酸鹽和鋼纖維等良導(dǎo)電材料的混凝土抗氯離子滲透性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是要解決硬化水泥砂漿和混凝土氯離子滲透測(cè)量復(fù)雜等問題，應(yīng)用多通道電極法，提供一種簡(jiǎn)單方便且可以調(diào)整以適應(yīng)試樣大小的裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土離子滲透率的測(cè)量。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
[0007]—種測(cè)量混凝土離子滲透率的裝置，在待測(cè)樣品的側(cè)表面設(shè)置外槽，并在外槽中設(shè)置電解質(zhì)溶液和參比電極，在待測(cè)樣品的下表面設(shè)置由金屬棒和絕緣材料層組成的多通道電極，所述金屬棒的長(zhǎng)度和絕緣材料層的厚度相等，所述金屬棒鑲嵌在絕緣材料層中并形成金屬棒矩陣，所述金屬棒的一端與待測(cè)樣品的下表面相接觸，另一端與絕緣材料層的下表面平齊;所述金屬棒和參比電極分別與腐蝕測(cè)試儀器相連。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述待測(cè)樣品選用混凝土塊或水泥試塊。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述參比電極為飽和甘汞電極或者飽和硫酸銅電極。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述電解質(zhì)溶液為氯化鈉水溶液，氯化鈉的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述絕緣材料層選用酚醛樹脂層或者環(huán)氧樹脂層。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述金屬棒的直徑為0.5mm-8mm，材質(zhì)為Q235鋼。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述金屬棒矩陣為m行Xn列的矩陣，m可以等于n，例如5行20列或者10行10列，金屬棒等間距設(shè)置在絕緣材料層中，優(yōu)選等間隔3—30_進(jìn)行設(shè)置。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述腐蝕測(cè)試儀器是指具有檢測(cè)金屬腐蝕電信號(hào)的儀器，例如可以檢測(cè)電壓、電流的儀器，如武漢科思特儀器有限公司的CST520絲束電極腐蝕測(cè)試儀。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述腐蝕測(cè)試儀器與計(jì)算機(jī)相連，以將測(cè)試信號(hào)傳導(dǎo)到計(jì)算機(jī)中并予以保存或者分析。
[0016]利用上述裝置測(cè)量混凝土離子滲透速率的方法，按照下述步驟進(jìn)行:
[0017]步驟I，向外槽中加入電解質(zhì)溶液并將參比電極置于電解質(zhì)溶液中，打開腐蝕測(cè)試儀器對(duì)多通道電極進(jìn)行電信號(hào)掃描并記錄電信號(hào)數(shù)據(jù)，根據(jù)記錄的電信號(hào)數(shù)據(jù)和金屬棒的位置進(jìn)行電信號(hào)分布圖的繪制；
[0018]步驟2，將電信號(hào)分布圖中電信號(hào)明顯分層的位置判斷為離子擴(kuò)散到的位置，并記錄離子擴(kuò)散到的位置所對(duì)應(yīng)的金屬棒位置，以及離子擴(kuò)散到該位置所需的時(shí)間t;
[0019]步驟3，根據(jù)步驟2記錄的金屬棒位置計(jì)算待測(cè)樣品一電解質(zhì)溶液界面至離子擴(kuò)散到的位置之間的水平距離d;
[0020]步驟4，通過公式v = d/t，計(jì)算針對(duì)待測(cè)樣品的離子滲透速率。
[0021]在滲透整個(gè)過程中，腐蝕測(cè)試儀器對(duì)多通道電極進(jìn)行持續(xù)的電信號(hào)掃描，以電壓信號(hào)為例，就能夠獲得不同時(shí)間的電壓信號(hào)，針對(duì)整個(gè)待測(cè)樣品，由于金屬棒選擇m行Xη列的矩陣設(shè)置，每個(gè)金屬棒即可測(cè)試其所對(duì)應(yīng)的待測(cè)樣品上某個(gè)位置的電壓信號(hào)，當(dāng)電壓信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，即可判斷在哪個(gè)金屬棒的位置發(fā)生電信號(hào)變化，并將該金屬棒所在位置轉(zhuǎn)換為金屬棒距離測(cè)樣品一電解質(zhì)溶液界面的水平距離。
[0022]在步驟I中，掃描速度為1-5秒/點(diǎn)，腐蝕測(cè)試儀器對(duì)多通道電極進(jìn)行電壓或者電流信號(hào)的掃描和記錄。
[0023]上述技術(shù)方案在測(cè)量混凝土樣品中氯離子滲透速度中的應(yīng)用，選擇針對(duì)混凝土樣品進(jìn)行測(cè)試，并選擇氯化鈉水溶液作為電解質(zhì)溶液，測(cè)試氯離子的滲透速度。
[0024]在進(jìn)行使用時(shí)，由于外槽直接設(shè)置在待測(cè)樣品的側(cè)表面，電解質(zhì)溶液直接接觸側(cè)表面并進(jìn)行滲透，利用腐蝕測(cè)試儀器采集多通道電極中金屬棒的電信號(hào)，就可以判斷與金屬棒位置相應(yīng)的待測(cè)樣品中某一位置的離子滲透情況。通過測(cè)量多通道電極的電位分布情況研究混凝土中離子滲透情況，判斷混凝土的抗氯離子滲透能力。本發(fā)明應(yīng)用多通道電極法測(cè)定氯離子滲透率較為簡(jiǎn)便，適用范圍廣，且不需要使用過多的化學(xué)試劑，對(duì)于硬化水泥砂漿和混凝土的物理化學(xué)性質(zhì)也沒有特殊要求。本發(fā)明裝置簡(jiǎn)單、易于操作，能節(jié)省大量的時(shí)間成本和勞動(dòng)工作量。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明中多通道電極的縱截面示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明中多通道電極的橫截面示意圖；
[0028]圖4為利用本發(fā)明的技術(shù)方案在滲透5天后多通道電極的電位分布圖。
[0029]本發(fā)明的附圖標(biāo)記為:
[0030]1:待測(cè)樣品 2:多通道電極
[0031]3:參比電極 4:電解質(zhì)溶液
[0032]5:外槽6:腐蝕測(cè)試儀器
[0033]7:計(jì)算機(jī) 8:絕緣材料層
[0034]9:金屬棒
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0036]參見附圖1--3，一種測(cè)量混凝土離子滲透率的裝置，在待測(cè)樣品的側(cè)表面設(shè)置外槽，并在外槽中設(shè)置電解質(zhì)溶液和參比電極，在待測(cè)樣品的下表面設(shè)置由金屬棒和絕緣材料層組成的多通道電極，所述金屬棒的長(zhǎng)度和絕緣材料層的厚度相等，所述金屬棒鑲嵌在絕緣材料層中并形成金屬棒矩陣，所述金屬棒的一端與待測(cè)樣品的下表面相接觸，另一端與絕緣材料層的下表面平齊;所述金屬棒和參比電極分別與腐蝕測(cè)試儀器相連;所述腐蝕測(cè)試儀器與計(jì)算機(jī)相連，以將測(cè)試信號(hào)傳導(dǎo)到計(jì)算機(jī)中并予以保存或者分析。
[0037]在上述技術(shù)方案中，所述待測(cè)樣品選用混凝土塊或水泥試塊。
[0038]在上述技術(shù)方案中，所述參比電極為飽和甘汞電極或者飽和硫酸銅電極。
[0039]在上述技術(shù)方案中，所述電解質(zhì)溶液為氯化鈉水溶液，氯化鈉的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為
[0040]在上述技術(shù)方案中，所述絕緣材料層選用酚醛樹脂層或者環(huán)氧樹脂層。
[0041]在上述技術(shù)方案中，所述金屬棒的直徑為0.5mm-8mm。
[0042]在上述技術(shù)方案中，所述金屬棒矩陣為m行Xη列的矩陣，m可以等于η，例如5行20列或者10行10列，金屬棒等間距設(shè)置在絕緣材料層中，優(yōu)選等間隔3—30_進(jìn)行設(shè)置。
[0043]在上述技術(shù)方案中，所述腐蝕測(cè)試儀器是指具有檢測(cè)金屬腐蝕電信號(hào)的儀器，例如可以檢測(cè)電壓、電流的儀器。
[0044]下面以混凝土樣品的氯離子滲透檢測(cè)為例說明本發(fā)明的使用方案。使用武漢科思特儀器有限公司的CST520絲束電極腐蝕測(cè)試儀；電解質(zhì)溶液為氯化鈉水溶液，氯化鈉的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10 % ;絕緣材料層為酚醛樹脂層，金屬棒(Q235型號(hào))直徑為0.5mm，選擇10行10列的金屬棒陣列鑲嵌在酚醛樹脂層中并設(shè)置在混凝土樣品之下;在外槽中設(shè)置飽和甘汞電極，作為參比電極，接通電路后利用腐蝕測(cè)試儀器對(duì)多通道電極中的電位(電壓)分布進(jìn)行測(cè)量，并觀察電位變化情況，在測(cè)試5天后得到電位分布圖，參見圖4所示，其中橫縱坐標(biāo)I一10分別對(duì)應(yīng)10X10金屬棒矩陣中每個(gè)金屬棒的位置，看出點(diǎn)位分布呈現(xiàn)左低右高的分布特點(diǎn)，可知氯離子從左到右的擴(kuò)散過程橫坐標(biāo)1-2的條形區(qū)域電位明顯低于右側(cè)區(qū)域，可知氯離子主要擴(kuò)散到了橫坐標(biāo)為2的那一列電極的位置。橫坐標(biāo)為2的電極距離樣品和氯化鈉溶液界面的距離d為2.5cm，而此時(shí)的測(cè)試時(shí)間t為5d(5天)，則氯離子在此混凝土中的滲透速率為 0.5cm/d。
[0045]以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.混凝土中離子滲透率的測(cè)量方法，其特征在于，利用測(cè)量裝置按照下述步驟進(jìn)行: 步驟I，向外槽中加入電解質(zhì)溶液并將參比電極置于電解質(zhì)溶液中，打開腐蝕測(cè)試儀器對(duì)多通道電極進(jìn)行電信號(hào)掃描并記錄電信號(hào)數(shù)據(jù)，根據(jù)記錄的電信號(hào)數(shù)據(jù)和金屬棒的位置進(jìn)行電信號(hào)分布圖的繪制； 步驟2，將電信號(hào)分布圖中電信號(hào)明顯分層的位置判斷為離子擴(kuò)散到的位置，并記錄離子擴(kuò)散到的位置所對(duì)應(yīng)的金屬棒位置，以及離子擴(kuò)散到該位置所需的時(shí)間t; 步驟3，根據(jù)步驟2記錄的金屬棒位置計(jì)算待測(cè)樣品一電解質(zhì)溶液界面至離子擴(kuò)散到的位置之間的水平距離d; 步驟4，通過公式V = d/t，計(jì)算針對(duì)待測(cè)樣品的離子滲透速率。 所述測(cè)量裝置，在待測(cè)樣品的側(cè)表面設(shè)置外槽，并在外槽中設(shè)置電解質(zhì)溶液和參比電極，在待測(cè)樣品的下表面設(shè)置由金屬棒和絕緣材料層組成的多通道電極，所述金屬棒的長(zhǎng)度和絕緣材料層的厚度相等，所述金屬棒鑲嵌在絕緣材料層中并形成金屬棒矩陣，所述金屬棒的一端與待測(cè)樣品的下表面相接觸，另一端與絕緣材料層的下表面平齊;所述金屬棒和參比電極分別與腐蝕測(cè)試儀器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土中離子滲透率的測(cè)量方法，其特征在于，在步驟I中，掃描速度為1-5秒/點(diǎn)，腐蝕測(cè)試儀器對(duì)多通道電極進(jìn)行電壓或者電流信號(hào)的掃描和記錄。3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的混凝土中離子滲透率的測(cè)量方法，其特征在于，所述腐蝕測(cè)試儀器與計(jì)算機(jī)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的混凝土中離子滲透率的測(cè)量方法，其特征在于，所述參比電極為飽和甘汞電極或者飽和硫酸銅電極。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的混凝土中離子滲透率的測(cè)量方法，其特征在于，所述絕緣材料層選用酚醛樹脂層或者環(huán)氧樹脂層。6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的混凝土中離子滲透率的測(cè)量方法，其特征在于，所述金屬棒矩陣為m行Xη列的矩陣，金屬棒等間距設(shè)置在絕緣材料層中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混凝土中離子滲透率的測(cè)量方法，其特征在于，所述金屬棒矩陣為5行20列或者10行10列，金屬棒等間隔3—30mm設(shè)置在絕緣材料層中。8.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的混凝土中離子滲透率的測(cè)量方法，其特征在于，所述金屬棒的直徑為0.5mm-8mm，材質(zhì)為Q235鋼。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量混凝土離子滲透速率的方法在測(cè)量混凝土樣品中氯離子滲透速度中的應(yīng)用。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，選擇氯化鈉水溶液作為電解質(zhì)溶液。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK105842141SQ201610439408
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日
【發(fā)明人】高志明, 趙聳, 夏大海, 修妍, 胡文彬, 劉永長(zhǎng)
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)