混凝土中離子滲透率的測量方法
【專利摘要】本發明公開混凝土中離子滲透率的測量方法，在待測樣品的側表面設置外槽，并在外槽中設置電解質溶液，在待測樣品的下表面設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試儀器相連，通過測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，并可根據測試時間來判斷混凝土的抗離子滲透能力。本發明實用多通道電極法測定離子滲透率較為簡便，適用范圍廣，且不需要使用過多的化學試劑，對于硬化水泥砂漿和混凝土的物理化學性質也沒有特殊要求。
【專利說明】混凝土中離子滲透率的測量方法
[0001]本發明是母案申請“一種測量混凝土離子滲透率的裝置和方法及其應用”的分案申請，母案申請的申請號為2014107816311，母案申請的申請日為2014年12月16日。
技術領域
[0002]本發明涉及檢測設備領域，具體涉及硬化水泥漿和混凝土中離子滲透率檢測設備領域，更加具體的說，涉及一種測量混凝土離子滲透率的裝置和方法。
【背景技術】
[0003]硬化水泥漿體和混凝土是多孔材料，土壤或海水等介質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境中的鋼筋的鈍化膜，所以鋼筋混凝土結構中的氯離子的滲透受到了很多人的關注。目前測量硬化水泥漿和混凝土中氯離子擴散的方法主要是快速氯離子迀移系數法(RCM法)和電通量法。
[0004]RCM法操作較為復雜，電通量法根據美國材料試驗協會(ASTM)推薦的混凝土抗氯離子滲透性試驗方法ASTM C1202修改而成，該法也可叫直流電量法(或庫侖電量法、導電量法)，是目前國際上應用最為廣泛的混凝土抗氯離子滲透性試驗方法之一，其適用于測定以通過混凝土試件的電通量為指標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電材料的混凝土抗氯離子滲透性能。
【發明內容】
[0005]本發明是要解決硬化水泥砂漿和混凝土氯離子滲透測量復雜等問題，應用多通道電極法，提供一種簡單方便且可以調整以適應試樣大小的裝置，實現對混凝土離子滲透率的測量。
[0006]為了解決上述問題，本發明通過以下技術方案進行實現。
[0007]—種測量混凝土離子滲透率的裝置，在待測樣品的側表面設置外槽，并在外槽中設置電解質溶液和參比電極，在待測樣品的下表面設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試儀器相連。
[0008]在上述技術方案中，所述待測樣品選用混凝土塊或水泥試塊。
[0009]在上述技術方案中，所述參比電極為飽和甘汞電極或者飽和硫酸銅電極。
[0010]在上述技術方案中，所述電解質溶液為氯化鈉水溶液，氯化鈉的質量百分數為
[0011]在上述技術方案中，所述絕緣材料層選用酚醛樹脂層或者環氧樹脂層。
[0012]在上述技術方案中，所述金屬棒的直徑為0.5mm-8mm，材質為Q235鋼。
[0013]在上述技術方案中，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，金屬棒等間距設置在絕緣材料層中，優選等間隔3—30_進行設置。
[0014]在上述技術方案中，所述腐蝕測試儀器是指具有檢測金屬腐蝕電信號的儀器，例如可以檢測電壓、電流的儀器，如武漢科思特儀器有限公司的CST520絲束電極腐蝕測試儀。
[0015]在上述技術方案中，所述腐蝕測試儀器與計算機相連，以將測試信號傳導到計算機中并予以保存或者分析。
[0016]利用上述裝置測量混凝土離子滲透速率的方法，按照下述步驟進行:
[0017]步驟I，向外槽中加入電解質溶液并將參比電極置于電解質溶液中，打開腐蝕測試儀器對多通道電極進行電信號掃描并記錄電信號數據，根據記錄的電信號數據和金屬棒的位置進行電信號分布圖的繪制；
[0018]步驟2，將電信號分布圖中電信號明顯分層的位置判斷為離子擴散到的位置，并記錄離子擴散到的位置所對應的金屬棒位置，以及離子擴散到該位置所需的時間t;
[0019]步驟3，根據步驟2記錄的金屬棒位置計算待測樣品一電解質溶液界面至離子擴散到的位置之間的水平距離d;
[0020]步驟4，通過公式v = d/t，計算針對待測樣品的離子滲透速率。
[0021]在滲透整個過程中，腐蝕測試儀器對多通道電極進行持續的電信號掃描，以電壓信號為例，就能夠獲得不同時間的電壓信號，針對整個待測樣品，由于金屬棒選擇m行Xη列的矩陣設置，每個金屬棒即可測試其所對應的待測樣品上某個位置的電壓信號，當電壓信號發生變化時，即可判斷在哪個金屬棒的位置發生電信號變化，并將該金屬棒所在位置轉換為金屬棒距離測樣品一電解質溶液界面的水平距離。
[0022]在步驟I中，掃描速度為1-5秒/點，腐蝕測試儀器對多通道電極進行電壓或者電流信號的掃描和記錄。
[0023]上述技術方案在測量混凝土樣品中氯離子滲透速度中的應用，選擇針對混凝土樣品進行測試，并選擇氯化鈉水溶液作為電解質溶液，測試氯離子的滲透速度。
[0024]在進行使用時，由于外槽直接設置在待測樣品的側表面，電解質溶液直接接觸側表面并進行滲透，利用腐蝕測試儀器采集多通道電極中金屬棒的電信號，就可以判斷與金屬棒位置相應的待測樣品中某一位置的離子滲透情況。通過測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。本發明應用多通道電極法測定氯離子滲透率較為簡便，適用范圍廣，且不需要使用過多的化學試劑，對于硬化水泥砂漿和混凝土的物理化學性質也沒有特殊要求。本發明裝置簡單、易于操作，能節省大量的時間成本和勞動工作量。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明的結構不意圖；
[0026]圖2為本發明中多通道電極的縱截面示意圖；
[0027]圖3為本發明中多通道電極的橫截面示意圖；
[0028]圖4為利用本發明的技術方案在滲透5天后多通道電極的電位分布圖。
[0029]本發明的附圖標記為:
[0030]1:待測樣品 2:多通道電極
[0031]3:參比電極 4:電解質溶液
[0032]5:外槽6:腐蝕測試儀器
[0033]7:計算機 8:絕緣材料層
[0034]9:金屬棒
【具體實施方式】
[0035]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0036]參見附圖1--3，一種測量混凝土離子滲透率的裝置，在待測樣品的側表面設置外槽，并在外槽中設置電解質溶液和參比電極，在待測樣品的下表面設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試儀器相連;所述腐蝕測試儀器與計算機相連，以將測試信號傳導到計算機中并予以保存或者分析。
[0037]在上述技術方案中，所述待測樣品選用混凝土塊或水泥試塊。
[0038]在上述技術方案中，所述參比電極為飽和甘汞電極或者飽和硫酸銅電極。
[0039]在上述技術方案中，所述電解質溶液為氯化鈉水溶液，氯化鈉的質量百分數為
[0040]在上述技術方案中，所述絕緣材料層選用酚醛樹脂層或者環氧樹脂層。
[0041]在上述技術方案中，所述金屬棒的直徑為0.5mm-8mm。
[0042]在上述技術方案中，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，金屬棒等間距設置在絕緣材料層中，優選等間隔3—30_進行設置。
[0043]在上述技術方案中，所述腐蝕測試儀器是指具有檢測金屬腐蝕電信號的儀器，例如可以檢測電壓、電流的儀器。
[0044]下面以混凝土樣品的氯離子滲透檢測為例說明本發明的使用方案。使用武漢科思特儀器有限公司的CST520絲束電極腐蝕測試儀；電解質溶液為氯化鈉水溶液，氯化鈉的質量百分數為10 % ;絕緣材料層為酚醛樹脂層，金屬棒(Q235型號)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置在混凝土樣品之下;在外槽中設置飽和甘汞電極，作為參比電極，接通電路后利用腐蝕測試儀器對多通道電極中的電位(電壓)分布進行測量，并觀察電位變化情況，在測試5天后得到電位分布圖，參見圖4所示，其中橫縱坐標I一10分別對應10X10金屬棒矩陣中每個金屬棒的位置，看出點位分布呈現左低右高的分布特點，可知氯離子從左到右的擴散過程橫坐標1-2的條形區域電位明顯低于右側區域，可知氯離子主要擴散到了橫坐標為2的那一列電極的位置。橫坐標為2的電極距離樣品和氯化鈉溶液界面的距離d為2.5cm，而此時的測試時間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]以上對本發明做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本發明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創造性勞動的等同替換均落入本發明的保護范圍。
【主權項】
1.混凝土中離子滲透率的測量方法，其特征在于，利用測量裝置按照下述步驟進行: 步驟I，向外槽中加入電解質溶液并將參比電極置于電解質溶液中，打開腐蝕測試儀器對多通道電極進行電信號掃描并記錄電信號數據，根據記錄的電信號數據和金屬棒的位置進行電信號分布圖的繪制； 步驟2，將電信號分布圖中電信號明顯分層的位置判斷為離子擴散到的位置，并記錄離子擴散到的位置所對應的金屬棒位置，以及離子擴散到該位置所需的時間t; 步驟3，根據步驟2記錄的金屬棒位置計算待測樣品一電解質溶液界面至離子擴散到的位置之間的水平距離d; 步驟4，通過公式V = d/t，計算針對待測樣品的離子滲透速率。 所述測量裝置，在待測樣品的側表面設置外槽，并在外槽中設置電解質溶液和參比電極，在待測樣品的下表面設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試儀器相連。2.根據權利要求1所述的混凝土中離子滲透率的測量方法，其特征在于，在步驟I中，掃描速度為1-5秒/點，腐蝕測試儀器對多通道電極進行電壓或者電流信號的掃描和記錄。3.根據權利要求1、2所述的混凝土中離子滲透率的測量方法，其特征在于，所述腐蝕測試儀器與計算機相連。4.根據權利要求1、2所述的混凝土中離子滲透率的測量方法，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.根據權利要求1、2所述的混凝土中離子滲透率的測量方法，其特征在于，所述絕緣材料層選用酚醛樹脂層或者環氧樹脂層。6.根據權利要求1、2所述的混凝土中離子滲透率的測量方法，其特征在于，所述金屬棒矩陣為m行Xη列的矩陣，金屬棒等間距設置在絕緣材料層中。7.根據權利要求6所述的混凝土中離子滲透率的測量方法，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設置在絕緣材料層中。8.根據權利要求1、2所述的混凝土中離子滲透率的測量方法，其特征在于，所述金屬棒的直徑為0.5mm-8mm，材質為Q235鋼。9.根據權利要求1所述的測量混凝土離子滲透速率的方法在測量混凝土樣品中氯離子滲透速度中的應用。10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，選擇氯化鈉水溶液作為電解質溶液。
【文檔編號】G01N15/08GK105842141SQ201610439408
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年12月16日
【發明人】高志明, 趙聳, 夏大海, 修妍, 胡文彬, 劉永長
【申請人】天津大學