一种模拟磷酸铵镁水泥氯盐侵蚀的方法与流程

本发明属于热化学模拟技术领域，具体涉及一种模拟磷酸铵镁水泥氯盐侵蚀的方法。

背景技术

氯盐侵蚀是磷酸铵镁水泥中钢筋锈蚀的主要因素之一，因此研究氯盐浓度对磷酸铵镁水泥水化ph的发展、水化产物类型及相互转化关系是很有必要的。迄今为止，大部分研究者是通过建立fick第二定律扩散模型，获得氯离子含量与渗透深度关系，并通过求解氯离子扩散系数来反映混凝土抗氯离子渗透性能，试验周期较长。

本发明从热力学的角度出发，运用phreeqc软件，从ph值变化、水化产物类型及物相转化的角度来探究氯盐对磷酸镁水泥体系水化反应的影响，给研究者提供了另一种思路。在整个模拟过程中，只需要输入对应的数据块，设置好不同的参数，就可以得到相应的计算结果，方便快捷。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开了一种模拟磷酸铵镁水泥氯盐侵蚀的方法，只需要输入对应的数据块，设置好不同的参数，就可以得到相应的计算结果。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种模拟磷酸铵镁水泥氯盐侵蚀的方法，具体包括以下步骤：

第一步，筛选合理的磷酸铵镁水泥体系热力学数据；

第二步，建立磷酸铵镁水泥体系热力学数据库；

第三步，运用phreeqc软件模拟不同氯盐掺量下磷酸铵镁水泥体系水化相图。

其中，所述第一步需要查阅大量文献数据，通过分析各个文献的试验研究条件，来筛选合理的磷酸镁水泥体系热力学数据。

其中，所述第二步建立磷酸铵镁水泥体系热力学数据库需要的热力学参数有摩尔生成吉布斯自由能、摩尔生成焓、反应平衡常数、恒压热容。

其中，所述第二步建立磷酸铵镁水泥体系热力学数据库需要将收集到的各元素、离子、矿物相的热力学数据分类，并按照solution_master_species，solution_species，phases三个模块进行整合编写。

其中，所述第三步运用phreeqc模拟不同氯盐掺量下磷酸铵镁水泥体系水化相图，进一步具体步骤包括：

第a步，数据块输入；

第b步，通过selected_output命令选择需要输出的模拟结果；

第c步，将输出数据作计算处理，采用matlab或origin软件进行作图。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种模拟磷酸铵镁水泥氯盐侵蚀的方法，通过软件可以轻松地模拟氯盐对磷酸铵镁水泥水化ph值、水化产物类型及物相转化的影响，不需要耗费大量的时间和精力，只需要输入对应的数据块，设置好不同的参数，就可以得到相应的计算结果，简单方便。

本发明所述的一种模拟磷酸铵镁水泥氯盐侵蚀的模拟软件，是一款基于离子缔合模型的低温水文地质学模拟软件。我们将该软件运用于磷酸铵镁水泥水化热力学模拟，由于该软件是开源软件，内部结构比较简单，可以根据自己的研究需要，组建对应研究体系的热力学数据库。在模拟氯盐侵蚀条件下的磷酸铵镁水泥水化过程之前，通过大量文献综述查阅相关资料，搜集磷酸铵镁水泥体系所需的热力学数据，建立磷酸铵镁水泥热力学数据库。模拟的相图可以明显的反映出在氯盐环境下，磷酸铵镁水泥的水化行为以及ph值变化与水化产物生成与转化的关系，对于进一步揭示氯盐侵蚀机理大有帮助。

本发明从热力学的角度来研究磷酸铵镁水泥的耐盐卤腐蚀特性，打破了以往试验周期较长，试验条件不可控的限制。对于磷酸铵镁水泥配合比的设计、水化产物的合成、耐盐卤腐蚀性能的研究具有一定的理论指导意义，有利于加深对磷酸铵镁水化特性的理解，提高其使用性能。

附图说明

图1为模拟磷酸铵镁水泥氯盐侵蚀的总体流程图

图2为不同nacl掺量对磷酸铵镁体系ph的影响

图3为掺入5%nacl的磷酸铵镁体系相图

图4为掺入10%nacl的磷酸铵镁体系相图

图5为掺入15%nacl的磷酸铵镁体系相图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本模拟方法是基于debye-huckel理论，以离子缔合、pitzer以及sit理论模型为基础来描述溶液离子活度、离子强度、元素组分平衡、溶液电荷平衡、不同物相溶解平衡等。这些方程组成的方程组均采用牛顿-拉斐逊方法进行迭代求解。

本发明提供一种模拟磷酸铵镁水泥氯盐侵蚀的方法，具体包括一下步骤：

第一步，筛选合理的磷酸铵镁水泥体系热力学数据；

第二步，建立磷酸铵镁水泥体系热力学数据库；

第三步，运用phreeqc软件模拟不同氯盐掺量下磷酸铵镁水泥体系水化相图。

所述第一步需要查阅大量文献数据，通过分析各个文献的试验研究条件，来筛选合理的磷酸铵镁水泥体系热力学数据。

所述第二步建立磷酸铵镁水泥体系热力学数据库需要的热力学参数有摩尔生成吉布斯自由能、摩尔生成焓、反应平衡常数、恒压热容。

其中，建立磷酸铵镁水泥体系热力学数据库需要将收集到的各元素、离子、矿物相的热力学数据分类，并按照solution_master_species，solution_species，phases三个模块进行整合编写。

所述第三步运用phreeqc模拟不同氯盐掺量下磷酸铵镁水泥体系水化相图，进一步具体步骤包括：

第a步，数据块输入，在每次模拟过程中，需要根据试验条件合理配置初始参数。首先，在solution中设置初始温度，初始ph值，密度值，用水量等参数。其次，在reaction中输入参数，实现将一定摩尔量的反应物氧化镁分步加入磷酸铵镁溶液的操作。最后，在equilibrium中设置水化过程中生成的产物，初始值均为0；

第b步，通过selected_output命令选择需要输出的参数，可以输出ph值，水化相摩尔量，物相饱和指数，离子浓度等；

第c步，将输出数据导入excel表格作计算处理，采用matlab或origin软件进行相图绘制。

以下采用实施例和附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用模拟方法来解决技术问题。

如图2-5所示，本发明提供一种模拟磷酸铵镁水泥氯盐侵蚀的方法，第一步，筛选合理的磷酸铵镁水泥体系热力学数据；第二步，建立磷酸铵镁水泥体系热力学数据库；第三步，运用phreeqc模拟不同氯盐掺量下磷酸铵镁水泥体系水化相图。

所述第三步具体包括：

第a步，数据块输入，在solution中设置初始溶液参数，初始溶液温度25℃，ph值为7.0，密度值为1g/cm³，用水量0.1kg。在reaction中，将0.5mol氧化镁分1000步加入至0.1molnh4h2po4溶液中。在equilibrium中设置分别掺入质量分数5%、10%和15%的nacl，设置水化相为(nh4)2m(hpo4)2·4h2o,nh4mgpo4·6h2o，namgpo4·7h2o，unreactedmgo。

第b步，通过selected_output命令选择输出反应ph值参数以及水化相摩尔量。

第c步，将输出数据导入excel表格作计算处理，采用matlab或origin软件进行相图绘制。

本发明提供一种模拟磷酸铵镁水泥氯盐侵蚀的方法，模拟结果为：掺入nacl后，延缓了磷酸铵镁水化反应ph的发展进程，降低了体系最终ph值，延缓了鸟粪石相的生成，schertelite和鸟粪石的生成量随着nacl掺量的增加而降低，namgpo4·7h2o的生成量增加。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。