本发明涉及测定混凝土氯离子扩散系数的方法，尤其涉及一种间接测定混凝土氯离子扩散系数的方法。
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背景技术：
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混凝土结构的耐久性本质上取决于离子或分子以液体或气体的形式进入或穿过材料的过程，结构寿命取决于这些物质进入混凝土的速度。有害性介质侵入混凝土的过程主要受混凝土渗透性的影响。“渗透性”这个词被广泛地使用，在一般的情况下通常指影响介质侵入的特性。氯离子扩散系数对于预测扩散速度有关键的影响。目前最常用的方法还是非稳态电迁移试验（RCM），通过测量阳极电解液初始和最终温度的平均值(T)，试件高度(h),氯离子扩散深度(xd)和通电试验时间（t），计算混凝土试件的氯离子快速扩散系数, 表达式如下：
该方法试验周期短、试验仪器简单、操作方便，而且直接根据氯离子侵入混凝土深度的测量值来导出扩散系数，而不是通过电量、电阻或电导的测定，优点较多，在国际上被广泛采用，我国的《混凝土结构耐久性设计与施工指南》也推荐使用。但RCM实验要求混凝土内部不含氯离子。如果在实验之初混凝土内部已经含有氯离子，在RCM的实验过程中，内部氯离子将产生两种作用：①在电场环境下它们会发生迁移；②它们也和指示剂反应。这两种作用会影响到RCM实验结果的准确性，严重时采用RCM的实验方法将不能测出氯离子扩散系数。
如上所述，在进行RCM实验的过程中，结构内含氯离子也会在电场作用下迁移，并且会和指示剂发生反应。这两种作用都会影响到RCM实验结果的准确性，当混凝土结构中内含的氯离子超出一定限值，采用RCM的实验方法将不能测出结构的氯离子扩散系数，因此，现在的试验方法不能用于以下两种情况：一、内掺型氯离子混凝土结构渗透系数的测定; 二、已受氯离子侵蚀混凝土结构渗透系数的测定。但是，在实际工程中，这部分结构氯离子扩散系数的测定尤为重要。
本申请人于2012年1月13日曾向国家知识产权局提交了名称为“一种混凝土中碘离子渗透深度的测定方法”的发明专利申请（申请号为：201210010833.7），该试验过程不受混凝土内部氯离子的影响，过程简单快速；但是，碘离子渗透深度的测定还不能直接代替氯离子扩散系数来进行应用。
利用碘离子扩散系数代替氯离子扩散系数的解决方案在“New method measure the rapid migration coefficient of chloride-contaminated concrete(cement and research, 2004,34:421-427)”一文中有所阐述。但是，该文认为碘离子扩散系数和氯离子扩散系数的作用相同，将碘离子扩散系数简单地替代氯离子扩散系数来评价内含氯离子混凝土抵抗离子扩散的能力必然会对混凝土的耐久性设计和寿命预测产生很大的误差。
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技术实现要素：
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本发明要解决的技术问题是提供一种间接测定混凝土氯离子扩散系数的方法，可以用于在现有条件下对内掺型氯离子混凝土结构和已受氯离子侵蚀混凝土结构等内含氯离子混凝土结构渗透系数的测定，以准确评价内含氯离子混凝土抵抗离子扩散的能力，且有足够的精度。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种间接测定混凝土氯离子扩散系数的方法，包括以下步骤：
101）试件制备；
102）电迁移试验，：在电迁移试验中，试件筒中注入KOH溶液，试验槽中注入含NaI 的KOH溶液；
103）碘离子扩散深度测定；
104）对碘离子扩散深度进行修正，换算成氯碘离子扩散深度；
105）用步骤104获得的氯碘离子扩散深度计算氯离子扩散系数。
以上根据权利要求1所述的间接测定混凝土氯离子扩散系数的方法，在步骤102中，KOH溶液的摩尔浓度是0.2 mol/L；含NaI 的KOH溶液中， NaI 的质量百分比浓度是11.89% ，KOH的摩尔浓度是 0.2 mol/L。
以上所述的间接测定混凝土氯离子扩散系数的方法，在步骤104中，采用扩散深度修正系数λ对碘离子扩散深度xid进行修正，换算成氯碘离子扩散深度xd：
λ=[1.2+(0.55-W/C)]
式中，W/C为混凝土的水灰比。
xd=λxid
本发明建立测量混凝土碘离子扩散系数的试验方法，试验过程中，不受混凝土内部氯离子的影响，通过对碘离子扩散深度的修正获得较高的数据精度，可以用于对内掺型混凝土结构和已受氯离子侵蚀结构进行耐久性设计和寿命预测。
[具体实施方式]
试件的混凝土采用三种水灰比，分别是：0.39、0.47和0.53。配合比见表1，制作成直径100mm，高为100mm的圆柱体的试件毛坯
表1混凝土试件配合比/kg/m3
步骤1：混凝土试件毛坯标准条件下养护28d，把每个试件毛坯切割成两个直径100mm，高为50mm的试件，分别进行RIM（混凝土碘离子扩散系数测试）和RCM试验，其中，RCM试验按传统的RCM试验方法进行，不再进行描述；下面只对本发明RIM试验的过程进行描述。
步骤2：进行RIM试验的试件安装前需进行15 min超声清洗并用相距200-300 mm的电吹风（用冷风档）吹干。超声浴槽事先需用水（室温）冲洗一分钟。试件的表面应该干净、无油污、无灰砂。
步骤3：把装好试件的试件筒安装到唐氏RCM测定仪试验槽中，安装好阳极板，然后在试件筒中注入约300 ml 0.2 mol/L的KOH溶液，使阳极板和试件表面均浸没于溶液中；在试验槽中注入溶液（溶液中NaI质量百分比浓度为11.89%，KOH 的摩尔浓度为0.2 mol/L），至与试件筒中KOH溶液的液面相平。
步骤4：测量电流时，万用表调到200 mA档；测量电压时，万用表调到200V档；二种溶液的温度测定应精确到0.2℃，根据初始电流（表2）确定试件1和试件2的通电时间为8h，试件3的通电时间为24h，电场加速离子渗透过程结束后，分别用显色法，确定碘离子的渗透深度，试验结果如表3，计算混凝土碘离子快速扩散系数。
步骤5：取出试件前，先关闭电源，断开连线，取出试件筒，倒除KOH溶液，松开环箍螺丝，然后从上向下移出试件；试件从试件筒移出后，立即在压力试验机上劈成两半；在劈开的试件表面立即喷涂显色指示剂；先喷射质量百分比浓度1%的碘酸钾溶液把混凝土中的碘离子氧化成单质碘，再喷射2%的淀粉悬浮液, 待混凝土表面显色后测量碘离子渗透深度，碘离子和淀粉的包合物在混凝土中显紫红色。
步骤6：混凝土碘离子扩散系数按下式计算（中间运算精确到四位有效数字，最后结果保留三位有效数字）：
式中 DRIM,0— RIM法测定的混凝土碘离子扩散系数（m2/s）；
T—阳极液初温和最终温度的平均值（K）；
h— 试件高度（m）；
xid — 碘离子扩散深度（m）；
t— 通电试验时间（s）；
α— 辅助变量。
计算的详细结果见表3.
表2初始电流与试验时间的关系
表3 RIM试验结果
本发明引入显色深度修正系数λ（扩散深度修正系数λ），λ定义为RIM试验中碘离子显色深度（碘离子扩散深度）和RCM试验中氯离子显色深度（氯离子扩散深度）的比值。根据水灰比和显色深度成反比例的关系，经过数据拟合，确定显色深度修正系数（扩散深度修正系数）的公式如下：
λ=[1.2+(0.55-W/C)]
RIM试验中碘离子的显色深度为xid，可以计算得到对应的RCM氯离子的显色深度xd为：
xd=λxid
把xd代入公式1，得本发明通过RIM试验计算氯离子快速扩散系数的公式：
引入显色深度修正系数后，对碘离子显色深度修正的结果见表4，修正后RIM的结果见表5。可以看出，对于试件1，RIM试验修正后的氯离子快速扩散系数与RCM测得的结果相差不到5%；对于试件2，RIM试验修正后的结果仅与RCM测得的结果相当；对于试件3，RIM试验修正后的结果与RCM测得的结果相差不到1%。若定义RCM测试的结果为真值，RIM试验计算的误差范围为：0－5.12％。RIM试验结果经过修正后的数据精度较高，可以符合土木工程应用中一般的误差要求。
表4 显色系数对碘离子显色深度的修正表：
表5修正后的氯离子扩散系数值与传统RCM方法测得混凝土氯离子扩散系数值对比如下：
首先，对于同样试件，碘离子的显色深度低于氯离子，在换算离子渗透深度时，本发明引入显色深度修正系数（λ），通过修正后的碘离子渗透结果才能够接近于RCM试验的结果。另外本发明采用的试剂浓度更接近与RCM试验，本发明碘离子渗透试验中NaI的质量百分比浓度是11.89%，传统RCM试验中NaCl的质量百分比浓度是5%，这样可以保证二者的摩尔浓度一致，使两者的试验具有可比性，可以通过换算来获得正确的结果。