一种测试水泥砂浆中氯离子二维分布的方法

摘要

本发明涉及一种测试水泥砂浆中氯离子二维分布的方法，包括以下步骤：(1)水泥砂浆氯离子二维扩散实验；(2)对试块进行取样；(3)提取各取样点粉末中的氯离子并测定含量；(4)根据步骤(3)得到的氯离子含量绘制反映水泥砂浆中氯离子二维扩散情况的氯离子二维分布等浓度线图。该方法能有效测定混凝土结构中不同二维坐标处的氯离子含量，并绘制出混凝土中氯离子二维分布等浓度线图，可广泛应用于海洋、化冰盐等氯盐环境下混凝土结构的耐久性分析和服役寿命研究。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种测试水泥砂浆中氯离子二维分布的方法，具体涉及一种对混凝土进行氯离子二维扩散实验，并测定混凝土内部氯离子含量的二维分布情况的方法。

二、背景技术

海洋、化冰盐等环境中富含氯离子，混凝土结构常常由于受到氯离子的侵蚀而发生耐久性破坏，大大影响了建筑物的使用寿命。因此，弄清楚混凝土中氯离子的扩散问题是分析和评估混凝土耐久性和服役寿命的关键。

迄今为止大部分对混凝土中氯离子扩散和分布的研究是针对氯离子一维扩散的，并据此揭示了混凝土材料性能与氯离子扩散之间的内在关系。而在实际工程中，在混凝土结构的角点等几何形状复杂处，氯离子通常以二维状态进行扩散，这是常规的氯离子一维扩散模型所不能准确反映的。此外，由于上述的混凝土结构角点等几何形状复杂的位置附近往往又是应力较为集中的区域，钢筋分布较为密集，对氯离子的腐蚀效应更为显著，因此，如何正确测试二维扩散条件下氯离子在混凝土中的分布情况，并据此研究混凝土结构耐久性和服役寿命，具有重要的现实意义和学术价值。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种测试混凝土中氯离子二维分布的方法，该方法能有效测定二维扩散条件下混凝土结构中不同位置的氯离子含量，并绘制混凝土中氯离子含量二维分布等浓度线图。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种测试水泥砂浆中氯离子二维分布的方法，包括以下步骤：

1、水泥砂浆中氯离子二维扩散实验：将制备并养护后的水泥砂浆试块的4个面用环氧树脂密封，保留两个相邻面暴露于氯离子环境中，或通过浸烘循环加速氯离子扩散到试块内，得到含氯离子的试块，

2、试块处理：通过擦拭或磨切去除含氯离子的试块表面氯离子，然后放入60℃的烘箱中烘24h，除去试块中的水分，

3、在试块上标记取样坐标：选取试块上与两个暴露面同时相交的一面，去除覆盖其上的环氧树脂，将该试块表面清理干净，然后在上面标记二维坐标点，坐标点之间的距离在15-30mm，

4、钻取粉末：固定试块，依次沿坐标点从试块顶部向下钻孔取样，然后收集各取样点的水泥砂浆粉末，分装在不同的容器中，

5、测定水泥砂浆粉末样品中的氯离子含量：将各取样点的砂浆粉末依次放入温度为60℃的烘箱中干燥至恒重，提取各取样点粉末中的氯离子并测定含量，

6、绘制氯离子含量二维分布等浓度线图：根据水泥砂浆试块的各坐标点上的氯离子含量，绘制反映水泥砂浆中氯离子二维扩散情况的氯离子含量二维分布等浓度线图。

所述水泥砂浆试块为由拌合用水、水泥、砂制备而成的试块或掺粉煤灰、矿渣的砂浆试块或混凝土试块。

所述氯离子包括总氯离子和自由氯离子。

本发明的突出优点在于：

首次提供了混凝土或水泥砂浆试块中氯离子含量二维分布的测试方法，能够对不符合一维扩散条件的混凝土结构的氯离子扩散和浓度分布情况进行更准确的测试和分析，以便于更好地对混凝土结构拐角等形状复杂位置及其附近的钢筋腐蚀情况进行准确的分析和预测，对氯离子环境下混凝土结构耐久性研究具有重要的学术意义和工程应用价值。

四、附图说明

图1是取样坐标点示意图。

图2是定位取样操作示意图。

图3是经过实验室中30次浸烘循环后砂浆试块角点附近的总氯离子含量二维分布等浓度图。

图4是经过实验室中30次浸烘循环后砂浆试块角点附近的自由氯离子含量二维分布等浓度图。

图5是经过实验室中60次浸烘循环后砂浆试块角点附近的总氯离子含量二维分布等浓度图。

图6是经过实验室中60次浸烘循环后砂浆试块角点附近的自由氯离子含量二维分布等浓度图。

图7是在自然海洋环境下暴露9个月后混凝土试块角点附近的自由氯离子含量二维分布等浓度图。

五、具体实施方式

以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。

实施例1

本实施例为测试水泥砂浆中氯离子二维分布方法的具体实例，包括以下步骤：

1、水泥砂浆中氯离子二维扩散实验

制备砂浆：按重量比配制，水泥∶粉煤灰∶砂为1∶1.56∶0.67∶4.33，水胶比为0.45。制备一天后脱模，在标准养护室养护28天后在自然环境下养护3天，然后将一定龄期的水泥砂浆试块的4个面用环氧树脂密封，仅留下两个相邻表面暴露于氯离子浓度为161.2g/L的模拟海水中，使模拟海水的浓度为广西北海海域氯离子浓度的十倍，以加快氯离子的扩散。为了模拟自然海水环境下涨潮退潮的干湿循环，实验采用浸烘循环的实验方法加速氯离子的扩散，即先将密封好的砂浆试块放入室温为20℃的模拟海水池中浸泡8小时，然后再将其放置于温度为60℃的烘箱中烘16小时，此为一个循环，再将其浸泡8小时和烘16小时，如此循环往复；

2、试块处理。

经过30次浸烘循环后，将砂浆试块从模拟海水中取出，用磨切的方法去除试块表面存在的氯离子，然后放入60℃的烘箱中烘24h，除去试块中的水分；

3、对照图1，在试块上标记取样坐标：选取试块上与两个暴露面AB和AD同时相交的一个试块表面，去除覆盖其上的环氧树脂。将该试块表面清理干净，然后用铅笔在上面标记二维坐标点，坐标点中心之间的距离为20mm；

4、对照图2，固定试块，依次沿坐标点从试块顶部向下钻孔取样，然后收集各取样点的水泥砂浆粉末，分装在不同的容器中，

5、测定氯离子含量。

将各取样点的砂浆粉末样本依次放入温度为60℃的烘箱中干燥至恒重，提取各取样点粉末中的氯离子并测定含量；

6、绘制氯离子含量二维分布等浓度线图。

对照图3和图4，根据水泥砂浆试块中各二维坐标点上的总氯离子含量和自由氯离子含量，绘制氯离子含量二维分布等浓度线图，据此反映水泥砂浆中氯离子二维扩散和分布的情况，图内浓度单位为氯离子与混凝土的质量百分比，如0.84是指每百克混凝土中含有0.84克氯离子。

实施例2

本实施例为测试水泥砂浆中氯离子二维分布方法的具体实例，包括以下步骤：

1、水泥砂浆中氯离子二维扩散实验

制备砂浆：按重量比配制，水∶水泥∶粉煤灰∶砂为1∶1.56∶0.67∶4.33，水胶比为0.45制备砂浆，一天后脱模，在标准养护室养护28天后在自然环境下养护3天，然后将一定龄期的水泥砂浆试块的4个面用环氧树脂密封，仅留下两个相邻表面暴露于氯离子浓度为161.2g/L的模拟海水中，使模拟海水的浓度为广西北海海域氯离子浓度的十倍，以加快氯离子的扩散。为了模拟自然海水环境下涨潮退潮的干湿循环，实验采用浸烘循环的实验方法加速氯离子的扩散，即先将密封好的砂浆试块放入室温为20℃的模拟海水池中浸泡8小时，然后再将其放置于温度为60℃的烘箱中烘16小时，此为一个循环，再将其浸泡8小时和烘16小时，如此循环往复；

2、试块处理。

经过60次浸烘循环后，将砂浆试块从模拟海水中取出，用磨切的方法去除试块表面存在的氯离子，然后放入60℃的烘箱中烘24h，除去试块中的水分，

3、对照图1，在试块上标记取样坐标：选取试块上与两个暴露面AB和AD同时相交的一个试块表面，去除覆盖其上的环氧树脂。将该试块表面清理干净，然后用铅笔在上面标记二维坐标点，坐标点中心之间的距离为20mm；

4、对照图2，固定试块，依次沿坐标点从试块顶部向下钻孔取样，然后收集各取样点的水泥砂浆粉末，分装在不同的容器中，

5、测定氯离子含量。

将各取样点的砂浆粉末样本依次放入温度为60℃的烘箱中干燥至恒重，提取各取样点粉末中的氯离子并测定含量；

6、绘制氯离子含量二维分布等浓度线图。

对照图5和图6，根据水泥砂浆试块中各二维坐标点上的总氯离子含量和自由氯离子含量，绘制氯离子含量二维分布等浓度线图，据此反映水泥砂浆中氯离子二维扩散和分布的情况。

实施例3

本实施例为测试水泥砂浆中氯离子二维分布方法的具体实例，包括以下步骤：

1、试块处理。

将暴露于自然海洋环境下9个月的混凝土试块，去除试块表面存在的氯离子，然后放入60℃的烘箱中烘24h，除去试块中的水分；

2、对照图1，在混凝土试块上标记取样坐标：选取试块上与两个暴露面AB和AD同时相交的一个试块表面。将该试块表面清理干净，然后用铅笔在上面标记二维坐标点，坐标点中心之间的距离为20mm；

3、对照图2，固定混凝土试块，依次沿坐标点从试块顶部向下钻孔取样，然后收集各取样点的混凝土粉末，分装在不同的容器中，

4、测定氯离子含量。

将各取样点的混凝土粉末样品依次放入温度为60℃的烘箱中干燥至恒重，提取各取样点粉末中的氯离子并测定含量；

5、绘制氯离子含量二维分布等浓度线图。

对照图7，根据混凝土试块中各二维坐标点上的总氯离子含量，绘制氯离子含量二维分布等浓度线图，据此反映混凝土中氯离子二维扩散和分布的情况。