混凝土中离子渗透率的测量方法
【专利摘要】本发明公开混凝土中离子渗透率的测量方法，在待测样品的侧表面设置外槽，并在外槽中设置电解质溶液，在待测样品的下表面设置由金属棒和绝缘材料组成的多通道电极，并将金属棒与腐蚀测试仪器相连，通过测量多通道电极的电位分布情况研究混凝土中离子渗透情况，并可根据测试时间来判断混凝土的抗离子渗透能力。本发明实用多通道电极法测定离子渗透率较为简便，适用范围广，且不需要使用过多的化学试剂，对于硬化水泥砂浆和混凝土的物理化学性质也没有特殊要求。
【专利说明】混凝土中离子渗透率的测量方法
[0001]本发明是母案申请“一种测量混凝土离子渗透率的装置和方法及其应用”的分案申请，母案申请的申请号为2014107816311，母案申请的申请日为2014年12月16日。
技术领域
[0002]本发明涉及检测设备领域，具体涉及硬化水泥浆和混凝土中离子渗透率检测设备领域，更加具体的说，涉及一种测量混凝土离子渗透率的装置和方法。
【背景技术】
[0003]硬化水泥浆体和混凝土是多孔材料，土壤或海水等介质中的氯离子能渗入到混凝土中。由于氯离子能够破坏高碱度环境中的钢筋的钝化膜，所以钢筋混凝土结构中的氯离子的渗透受到了很多人的关注。目前测量硬化水泥浆和混凝土中氯离子扩散的方法主要是快速氯离子迀移系数法(RCM法)和电通量法。
[0004]RCM法操作较为复杂，电通量法根据美国材料试验协会(ASTM)推荐的混凝土抗氯离子渗透性试验方法ASTM C1202修改而成，该法也可叫直流电量法(或库仑电量法、导电量法)，是目前国际上应用最为广泛的混凝土抗氯离子渗透性试验方法之一，其适用于测定以通过混凝土试件的电通量为指标来确定混凝土抗氯离子渗透性能。但电通量法不适用于掺有亚硝酸盐和钢纤维等良导电材料的混凝土抗氯离子渗透性能。
【发明内容】
[0005]本发明是要解决硬化水泥砂浆和混凝土氯离子渗透测量复杂等问题，应用多通道电极法，提供一种简单方便且可以调整以适应试样大小的装置，实现对混凝土离子渗透率的测量。
[0006]为了解决上述问题，本发明通过以下技术方案进行实现。
[0007]—种测量混凝土离子渗透率的装置，在待测样品的侧表面设置外槽，并在外槽中设置电解质溶液和参比电极，在待测样品的下表面设置由金属棒和绝缘材料层组成的多通道电极，所述金属棒的长度和绝缘材料层的厚度相等，所述金属棒镶嵌在绝缘材料层中并形成金属棒矩阵，所述金属棒的一端与待测样品的下表面相接触，另一端与绝缘材料层的下表面平齐;所述金属棒和参比电极分别与腐蚀测试仪器相连。
[0008]在上述技术方案中，所述待测样品选用混凝土块或水泥试块。
[0009]在上述技术方案中，所述参比电极为饱和甘汞电极或者饱和硫酸铜电极。
[0010]在上述技术方案中，所述电解质溶液为氯化钠水溶液，氯化钠的质量百分数为
[0011]在上述技术方案中，所述绝缘材料层选用酚醛树脂层或者环氧树脂层。
[0012]在上述技术方案中，所述金属棒的直径为0.5mm-8mm，材质为Q235钢。
[0013]在上述技术方案中，所述金属棒矩阵为m行Xn列的矩阵，m可以等于n，例如5行20列或者10行10列，金属棒等间距设置在绝缘材料层中，优选等间隔3—30_进行设置。
[0014]在上述技术方案中，所述腐蚀测试仪器是指具有检测金属腐蚀电信号的仪器，例如可以检测电压、电流的仪器，如武汉科思特仪器有限公司的CST520丝束电极腐蚀测试仪。
[0015]在上述技术方案中，所述腐蚀测试仪器与计算机相连，以将测试信号传导到计算机中并予以保存或者分析。
[0016]利用上述装置测量混凝土离子渗透速率的方法，按照下述步骤进行:
[0017]步骤I，向外槽中加入电解质溶液并将参比电极置于电解质溶液中，打开腐蚀测试仪器对多通道电极进行电信号扫描并记录电信号数据，根据记录的电信号数据和金属棒的位置进行电信号分布图的绘制；
[0018]步骤2，将电信号分布图中电信号明显分层的位置判断为离子扩散到的位置，并记录离子扩散到的位置所对应的金属棒位置，以及离子扩散到该位置所需的时间t;
[0019]步骤3，根据步骤2记录的金属棒位置计算待测样品一电解质溶液界面至离子扩散到的位置之间的水平距离d;
[0020]步骤4，通过公式v = d/t，计算针对待测样品的离子渗透速率。
[0021]在渗透整个过程中，腐蚀测试仪器对多通道电极进行持续的电信号扫描，以电压信号为例，就能够获得不同时间的电压信号，针对整个待测样品，由于金属棒选择m行Xη列的矩阵设置，每个金属棒即可测试其所对应的待测样品上某个位置的电压信号，当电压信号发生变化时，即可判断在哪个金属棒的位置发生电信号变化，并将该金属棒所在位置转换为金属棒距离测样品一电解质溶液界面的水平距离。
[0022]在步骤I中，扫描速度为1-5秒/点，腐蚀测试仪器对多通道电极进行电压或者电流信号的扫描和记录。
[0023]上述技术方案在测量混凝土样品中氯离子渗透速度中的应用，选择针对混凝土样品进行测试，并选择氯化钠水溶液作为电解质溶液，测试氯离子的渗透速度。
[0024]在进行使用时，由于外槽直接设置在待测样品的侧表面，电解质溶液直接接触侧表面并进行渗透，利用腐蚀测试仪器采集多通道电极中金属棒的电信号，就可以判断与金属棒位置相应的待测样品中某一位置的离子渗透情况。通过测量多通道电极的电位分布情况研究混凝土中离子渗透情况，判断混凝土的抗氯离子渗透能力。本发明应用多通道电极法测定氯离子渗透率较为简便，适用范围广，且不需要使用过多的化学试剂，对于硬化水泥砂浆和混凝土的物理化学性质也没有特殊要求。本发明装置简单、易于操作，能节省大量的时间成本和劳动工作量。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的结构不意图；
[0026]图2为本发明中多通道电极的纵截面示意图；
[0027]图3为本发明中多通道电极的横截面示意图；
[0028]图4为利用本发明的技术方案在渗透5天后多通道电极的电位分布图。
[0029]本发明的附图标记为:
[0030]1:待测样品 2:多通道电极
[0031]3:参比电极 4:电解质溶液
[0032]5:外槽6:腐蚀测试仪器
[0033]7:计算机 8:绝缘材料层
[0034]9:金属棒
【具体实施方式】
[0035]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0036]参见附图1--3，一种测量混凝土离子渗透率的装置，在待测样品的侧表面设置外槽，并在外槽中设置电解质溶液和参比电极，在待测样品的下表面设置由金属棒和绝缘材料层组成的多通道电极，所述金属棒的长度和绝缘材料层的厚度相等，所述金属棒镶嵌在绝缘材料层中并形成金属棒矩阵，所述金属棒的一端与待测样品的下表面相接触，另一端与绝缘材料层的下表面平齐;所述金属棒和参比电极分别与腐蚀测试仪器相连;所述腐蚀测试仪器与计算机相连，以将测试信号传导到计算机中并予以保存或者分析。
[0037]在上述技术方案中，所述待测样品选用混凝土块或水泥试块。
[0038]在上述技术方案中，所述参比电极为饱和甘汞电极或者饱和硫酸铜电极。
[0039]在上述技术方案中，所述电解质溶液为氯化钠水溶液，氯化钠的质量百分数为
[0040]在上述技术方案中，所述绝缘材料层选用酚醛树脂层或者环氧树脂层。
[0041]在上述技术方案中，所述金属棒的直径为0.5mm-8mm。
[0042]在上述技术方案中，所述金属棒矩阵为m行Xη列的矩阵，m可以等于η，例如5行20列或者10行10列，金属棒等间距设置在绝缘材料层中，优选等间隔3—30_进行设置。
[0043]在上述技术方案中，所述腐蚀测试仪器是指具有检测金属腐蚀电信号的仪器，例如可以检测电压、电流的仪器。
[0044]下面以混凝土样品的氯离子渗透检测为例说明本发明的使用方案。使用武汉科思特仪器有限公司的CST520丝束电极腐蚀测试仪；电解质溶液为氯化钠水溶液，氯化钠的质量百分数为10 % ;绝缘材料层为酚醛树脂层，金属棒(Q235型号)直径为0.5mm，选择10行10列的金属棒阵列镶嵌在酚醛树脂层中并设置在混凝土样品之下;在外槽中设置饱和甘汞电极，作为参比电极，接通电路后利用腐蚀测试仪器对多通道电极中的电位(电压)分布进行测量，并观察电位变化情况，在测试5天后得到电位分布图，参见图4所示，其中横纵坐标I一10分别对应10X10金属棒矩阵中每个金属棒的位置，看出点位分布呈现左低右高的分布特点，可知氯离子从左到右的扩散过程横坐标1-2的条形区域电位明显低于右侧区域，可知氯离子主要扩散到了横坐标为2的那一列电极的位置。横坐标为2的电极距离样品和氯化钠溶液界面的距离d为2.5cm，而此时的测试时间t为5d(5天)，则氯离子在此混凝土中的渗透速率为 0.5cm/d。
[0045]以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.混凝土中离子渗透率的测量方法，其特征在于，利用测量装置按照下述步骤进行: 步骤I，向外槽中加入电解质溶液并将参比电极置于电解质溶液中，打开腐蚀测试仪器对多通道电极进行电信号扫描并记录电信号数据，根据记录的电信号数据和金属棒的位置进行电信号分布图的绘制； 步骤2，将电信号分布图中电信号明显分层的位置判断为离子扩散到的位置，并记录离子扩散到的位置所对应的金属棒位置，以及离子扩散到该位置所需的时间t; 步骤3，根据步骤2记录的金属棒位置计算待测样品一电解质溶液界面至离子扩散到的位置之间的水平距离d; 步骤4，通过公式V = d/t，计算针对待测样品的离子渗透速率。 所述测量装置，在待测样品的侧表面设置外槽，并在外槽中设置电解质溶液和参比电极，在待测样品的下表面设置由金属棒和绝缘材料层组成的多通道电极，所述金属棒的长度和绝缘材料层的厚度相等，所述金属棒镶嵌在绝缘材料层中并形成金属棒矩阵，所述金属棒的一端与待测样品的下表面相接触，另一端与绝缘材料层的下表面平齐;所述金属棒和参比电极分别与腐蚀测试仪器相连。2.根据权利要求1所述的混凝土中离子渗透率的测量方法，其特征在于，在步骤I中，扫描速度为1-5秒/点，腐蚀测试仪器对多通道电极进行电压或者电流信号的扫描和记录。3.根据权利要求1、2所述的混凝土中离子渗透率的测量方法，其特征在于，所述腐蚀测试仪器与计算机相连。4.根据权利要求1、2所述的混凝土中离子渗透率的测量方法，其特征在于，所述参比电极为饱和甘汞电极或者饱和硫酸铜电极。5.根据权利要求1、2所述的混凝土中离子渗透率的测量方法，其特征在于，所述绝缘材料层选用酚醛树脂层或者环氧树脂层。6.根据权利要求1、2所述的混凝土中离子渗透率的测量方法，其特征在于，所述金属棒矩阵为m行Xη列的矩阵，金属棒等间距设置在绝缘材料层中。7.根据权利要求6所述的混凝土中离子渗透率的测量方法，其特征在于，所述金属棒矩阵为5行20列或者10行10列，金属棒等间隔3—30mm设置在绝缘材料层中。8.根据权利要求1、2所述的混凝土中离子渗透率的测量方法，其特征在于，所述金属棒的直径为0.5mm-8mm，材质为Q235钢。9.根据权利要求1所述的测量混凝土离子渗透速率的方法在测量混凝土样品中氯离子渗透速度中的应用。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，选择氯化钠水溶液作为电解质溶液。
【文档编号】G01N15/08GK105842141SQ201610439408
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月16日
【发明人】高志明, 赵耸, 夏大海, 修妍, 胡文彬, 刘永长
【申请人】天津大学