专利名称：一种水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法及测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料测试领域，尤其是一种测试水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法 及测试装置。
背景技术：
水泥混凝土是世界上用量最大、使用范围最广的结构材料。水泥混凝土由于内部结构 与水化产物的原因，易受空气、地下水及土壤中的有害成分的化学侵蚀，造成其强度、体 积变形和使用寿命等性能下降。在诸多化学侵蚀类型中，硫酸盐腐蚀是影响混凝土耐久性 的一个重要因素。土壤、地下水中都含有的硫酸根离子，渗入到混凝土内部并与水泥水化 产物发生反应，产生膨胀、开裂、剥落等混凝土破坏，使结构混凝土在没有达到其预期的 设计使用寿命就过早的发生破坏。因此，研究与开发合适的混凝土抗硫酸盐腐蚀测试方法， 以确保混凝土耐久性。
当前混凝土抗硫酸盐测试没有标准方法，作为胶凝材料的水泥的抗硫酸盐测试有标准 方法。所以混凝土抗硫酸盐测试有时借用水泥抗硫酸盐测试的方法。我国目前采用以下两 种方法进行抗硫酸盐测试 一种是GB749-65"水泥抗硫酸盐侵蚀测试方法"，另一种是 GB2420-80"水泥抗硫酸盐侵蚀测试方法(快速法)"。GB749-65采用10mmxl0mmx30mm的小 砂浆试件(灰砂比为l : 3.5)， GB2420 -80采用10mmxi0mmx60mm的小砂浆试件(灰砂比为 1:3.5)。实践证明，采用此类方法测试结果离散性很大。
此外，混凝土研究中常用到的方法还有80。C硫酸钠溶液干湿循环作用方法。这种方法 是将混凝土在8(TC硫酸钠溶液中浸泡一段时间(一般为12小时)，取出后在80'C烘箱中烘 干，再浸泡，如此循环50次后，测试混凝土的强度损失和质量损失。这种方法明显的缺点 是测试人员劳动强度大，同时关键的一点是，50次干湿循环后，混凝土的强度虽有损失， 但对某些混凝土而言，其质量不减反增，无法真实的反映混凝土在硫酸盐环境中被腐蚀的 状况。关键的是，即使无硫酸盐环境，80。C条件下混凝土的干湿循环引起的热震作用也会 引起混凝土破坏，因而难以真正判定混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力。
鉴于以上方法各自的缺陷，有必要开发一种新的抗硫酸盐腐蚀方法。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种测试结果较为准确、方便快 速的针对水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法。
本发明的目的是这样实现的 一种水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法，其特征在于， 利用电渗脉冲技术原理，促进硫酸根离子向水泥混凝土内部的扩散，促进硫酸根离子与水 泥混凝土水化产物反应，快速检测水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀性能；混凝土抗硫酸盐腐蚀能 力大小以混凝土的质量变化与强度损失值进行评判。
本发明测试方法，具体步骤包括
)准备测试样品取水泥混凝土作为测试试件，测试试件的形状为立方体；
2) 将步骤l)准备的测试试件表面清理干净，称取测试试件的初始质量；
3) 将步骤2)处理后的测试试件置于宽度与测试试件的边长相当测试箱中部，使测试 试件两端的测试箱空间隔断，测试试件的一相对侧壁与测试箱内壁贴合并由密封剂密封； 然后将分别预接了脉冲电压发生器的两个电极板固定在测试试件的另一相对侧壁上；再在 测试试件的两相对侧面的顶端分别安装两块隔离挡板，隔离挡板竖向侧面分别与测试试件 侧面顶端外沿密封，隔离挡板两端分别和测试箱内壁之间密封；
4) 然后，在由测试试件分隔的测试箱两端的空腔中加入硫酸盐溶液，保持测试阳极 端箱内的硫酸盐溶液液面高度不低于测试试件的上端面；
5) 再接通脉冲电压发生器的电源进行测试；脉冲电压为5-30V，频率为5-30秒，测 试时间7—10天(测试时间随混凝土水灰比降低而相对延长)；
6) 测量测试结果测试完成后，将混凝土测试试件取下，表面处理干净，称取测试 后的质量，并测测试试件的抗压强度；
7) 测试结果评判将步骤2)称取的初始质量与步骤6)中得到的测试后质量相比较， 计算混凝土测试试件测试前后的质量变化；并将测试试件的抗压强度与在标准养护条件下 养护至相同龄期的参考试件的抗压强度相比较，计算脉冲电压作用下，硫酸盐溶液对混凝 土试件强度的降低值；混凝土测试试件抗硫酸盐腐蚀能力大小以混凝土的质量变化与强度 损失值进行评判。
与现有技术相比，本发明具有如下优点
(1) 本测试方法将混凝土测试试件置于硫酸盐环境中，根据硫酸根离子在脉冲电压 作用下，与混凝土试件水化产物的反应情况，快速判断混凝土抗硫酸盐腐蚀性能；
(2) 本测试方法测试强度小，周期短；整个测试过程只需7-10天即可完成，测试结 果也较准确，能够真实的反映混凝土在硫酸盐环境中被腐蚀的状况。
图1是采用本发明水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀测试方法的测试装置结构示意图(俯视); 图2是采用本发明水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀测试方法的测试装置结构示意图(主视); 图3是本发明水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀测试方法测试中所加脉冲电压波形图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明涉及的水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法，是利用电渗脉冲技术原理，促进 硫酸根离子向水泥混凝土内部扩散，促进与水泥混凝土水化产物的反应，从而达到快速检 测水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀能力的目的。具体步骤如下-
步骤l:准备水泥混凝土测试试件。本测试中采用的水泥混凝土测试试件可釆取现有 技术为测试专门制备的测试样品，也可以直接从使用后的混凝土中取样作为测试试件。制 备测试样品的方法将混凝土浇注到混凝土模具中，混凝土拌和物振动密实；脱模后，按 要求养护至规定龄期后待测。本测试方法中使用的混凝土测试试件采用立方体试件，尺寸
为100mmxl00mmxl00mm或150mmxl50mmx 150mm皆可；若要测试混凝土在硫酸钠溶 液中抗折强度变化等，试件尺寸可采用100mmxl00mmx400mm或150mmxlOmmx500mm。
步骤2:将水泥混凝土测试试件表面清理干净，称取初始质量。
步骤3:固定测试试件。参见图1和图2，将步骤2)处理后的测试试件3固定于测试 箱5的中心，测试试件3的任一相对侧壁分别与测试箱5的内壁贴合，并采用石蜡或凡士 林进行密封；另一相对侧壁分别安装电极板4，两电极板4分别与脉冲电压发生器2的阴 极和阳极相连；测试试件3顶端用隔离挡板7隔离，隔离挡板、试件与测试箱内壁间密封。
其中，测试箱5的高度略比混凝土测试试件3高，如测试箱5高度略比混凝土测试试 件3高出30mm左右，目的是既要利于测试操作，又要使硫酸钠溶液液面高度不低于测试 试件顶面。测试试件3将测试箱5分为两个隔离的空腔，为保证试件密封、电极板安装方 便，并且测试箱两端空腔的空间尺寸不小于试件的尺寸。测试箱5可由三个测试仓组成， 也可以只有一个测试仓，且每一测试仓的尺寸按照混凝土试件尺寸进行确定；混凝土试件 置于测试仓的中间，测试仓每一端的空间尺寸不小于试件尺寸。电极板可采镀锌铁片或不 锈钢片等，电极板尺寸应略小于试件端面尺寸，电极板固定时不可损伤试件表面。
步骤4:在混凝土测试试件3两端的测试箱空腔中加入硫酸钠溶液1，硫酸钠溶液的 浓度为饱和即可。硫酸钠溶液液面高度不低于测试试件顶面；测试箱中混凝土试件3两端的硫酸钠溶液，由于试件和挡板的作用完全分离。
步骤5:接通脉冲发生器2的电源，进行测试。脉冲发生器2的脉冲电压为5-30V， 频率为5-30秒(脉冲波形参见附图3)，整个测试时间最少七天。当采用低水胶比时，测 试时间可相应的延长。需要说明的是，在整个测试过程中，保持阳极端测试箱内的硫酸盐 溶液液面高度不低于测试试件顶面；接通电源的过程中，阳极端硫酸钠溶液中的硫酸根离 子会向混凝土试件内加速扩散，并与混凝土试件内的水化产物发生反应，以达到快速模拟 自然腐蚀混凝土过程的目的；测试过程中，测试箱的阳极端溶液中的离子会向测试箱的阴 极端流动，测试箱阴极端的上部设有溢出口，溢出口位置不低于试件高度，并安装一收集 装置6来收集溢出的液体。
步骤6:测试结果评判。测试完成后，将混凝土测试试件取下，表面擦拭干净，称取 测试的质量，并测试混凝土测试试件的抗压强度，混凝土抗压强度的测试方法采用现有技 术。
计算混凝土测试前后的质量变化，并将测试试件的抗压强度与在标准养护条件下养护 至相同龄期的混凝土参考试件强度相比较，计算脉冲电压作用下，硫酸盐溶液对混凝土强 度的降低值，混凝土抗硫酸盐腐蚀能力大小以混凝土的质量变化与强度损失值进行评判。
为了实现上述测试方法，如图1和图2所示，本发明采用的测试装置由测试箱5和脉 冲电压发生器2组成，脉冲电压发生器2的阴极和阳极分别通过导线连接两电极板4。测 试准备时，将混凝土测试试件3固定于测试箱5中部，其中两相对的侧壁分别与测试箱5 的箱壁贴合并由填充剂进行密封，将测试箱5分为两个不相通的空腔；再将所述电极板4 分别固定于混凝土测试试件3的另外两壁上。混凝土测试试件3的顶部两端设有隔离档板 7，隔离挡板7位置的高度与测试箱5的高度相当，且隔离挡板7与测试试件3和测试箱5 的箱壁分别密封；测试准备工作完成后，将硫酸钠溶液加入到测试箱5两端的空腔中，接 通脉冲发生器的电源，此时阳极端的硫酸根离子会加速浸入到混凝土试件3中，并与混凝 土试件3中的水化产物反应；测试过程中，测试箱的阳极端溶液中的离子液体向测试箱的 阴极端流动，阴极端的溶液逐渐增多，测试箱阴极端的上部设有溢出口，溢出口位置不低 于测试试件3的高度，并安装一液体收集装置6来收集溢出的溶液；测试7-10天后，取出 混凝土测试试件3。
本发明测试方法中，所采用的硫酸钠溶液的浓度，以及施加的脉冲电压和频率都对测 试的时间产生影响。当硫酸溶液浓度达到饱和浓度、脉冲电压5—30V和频率为5-30秒时， 测试七天后，就可以达到理想的测试效果；反之，若硫酸钠溶液浓度较低、脉冲电压和频 率较低时，测试时间需要相对延长，但也能达到理想的测试效果。
权利要求
1、一种水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法，其特征在于，利用电渗脉冲技术原理，促进硫酸根离子向水泥混凝土内部的扩散，促进硫酸根离子与水泥混凝土水化产物反应，快速检测水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀性能；混凝土抗硫酸盐腐蚀能力大小以混凝土的质量变化与强度损失值进行评判。
2、 根据权利要求l所述的水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法，其特征在于，具体 步骤包括1) 准备测试样品取水泥混凝土作为测试试件，测试试件的形状为立方体；2) 将步骤l)准备的测试试件表面清理干净，称取测试试件的初始质量；3) 将步骤2)处理后的测试试件置于宽度与测试试件的边长相当测试箱中部，使测试 试件两端的测试箱空间隔断，测试试件的一相对侧壁与测试箱内壁贴合并由密封剂密封； 然后将分别预接了脉冲电压发生器的两个电极板固定在测试试件的另一相对侧壁上；再在 测试试件的两相对侧面的顶端分别安装两块隔离挡板，隔离挡板竖向侧面分别与测试试件 侧面顶端外沿密封，隔离挡板两端分别和测试箱内壁之间密封；4) 然后，在由测试试件分隔的测试箱两端的空腔中加入硫酸盐溶液，保持测试阳极 端箱内的硫酸盐溶液液面高度不低于测试试件的上端面；5) 再接通脉冲电压发生器的电源进行测试；脉冲电压为5-30V，频率为5-30秒，测 试时间7 — 10天；6) 测量测试结果测试完成后，将混凝土测试试件取下，表面处理干净，称取测试 后的质量，并测试测试试件的抗压强度；7) 测试结果评判将步骤2)称取的初始质量与步骤6)中得到的测试后质量相比较， 计算混凝土测试前后的质量变化；并将测试试件的抗压强度与在标准养护条件下养护至相 同龄期的参考试件的抗压强度相比较，计算脉冲电压作用下，硫酸盐溶液对混凝土试件强 度的降低值；混凝土抗硫酸盐腐蚀能力大小以混凝土的质量变化与强度损失值进行评判。
3、 根据权利要求2所述的水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法，其特征在于，所述 步骤1)中的测试试件的尺寸为100mmxl00mmxl00mm或150mmxl50mmxl50mm。
4、 根据权利要求2所述的水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法，其特征在于，所述 步骤3)中的电极板形状为正方形，尺寸略小于测试试件侧面的尺寸，电极板为镀锌铁片 或不锈钢片。
5、 根据权利要求2所述的水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法，其特征在于，所述 硫酸盐溶液为硫酸钠溶液，硫酸盐浓度为饱和溶液。
6、 实现权利要求2所述测试方法的水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀测试装置，其特征在于， 主要包括测试箱(5)和脉冲电压发生器(2),脉冲电压发生器(2)的阴极和阳极分别通过导线连接两电极板(4);测试箱(5)为矩形容器，长、宽、高之比至少为3: 1: 1.3。
7、 根据权利要求6所述的水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀测试装置，其特征在于，还包括 两块阻隔档板(7)，阻隔挡板(7)用于将测试试件(3)的上端面隔离。
8、 根据权利要求6所述的水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀测试装置，其特征在于，在测试 箱阴极端的上部设有溢出口，溢出口位置不低于测试试件的高度，并与液体收集装置(6) 连通。
全文摘要
一种水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀的测试方法及装置，它是利用电渗脉冲技术原理，促进硫酸根离子向水泥混凝土内部的扩散，快速检测水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀性能；混凝土抗硫酸盐腐蚀能力大小以混凝土的质量变化与强度损失值进行评判。本测试方法将混凝土试件置于硫酸盐环境中，根据硫酸根离子在脉冲电压作用下，与混凝土试件水化产物的反应情况，快速判断混凝土抗硫酸盐腐蚀性能。本测试方法测试强度小，周期短；整个测试过程只需7天即可完成，测试结果也较准确，能够真实的反映混凝土在硫酸盐环境中被腐蚀的状况。
文档编号G01N5/00GK101435816SQ20081023332
公开日2009年5月20日 申请日期2008年12月11日 优先权日2008年12月11日
发明者芳 刘, 彭小芹, 杨长辉, 冲 王, 光 白 申请人:重庆大学