非破壞實時連續測試混凝土碳化深度的方法
2024-03-22 13:37:05
專利名稱：非破壞實時連續測試混凝土碳化深度的方法
技術領域：
本發明屬於混凝土測試分析技術，涉及一種用弧形試塊進行混凝土碳化的 非破壞實時連續測量方法。
背景技術：
混凝土碳化深度值是評價鋼筋混凝土結構耐久性的一個重要指標。混凝土
碳化的實質是空氣中的C02不斷透過混凝土中未完全充水的粗毛細孔道，氣象擴 散到混凝土內部充水的毛細孔中孔隙液所溶解的Ca(0H)2進行中和反應，生成碳 酸鹽或其它物質的現象。隨著鹼度的不斷降低，會引起水化矽酸鹽和鋁酸鹽的不 斷分解，從而引起水泥石的解體。當碳化達到鋼筋表面時，混凝土中鋼筋的腐 蝕便開始進行，鋼筋的鈍化膜被破壞，鋼筋開始發生鏽蝕，鋼筋生鏽後的體積 要比原來鋼筋的體積膨脹2.5倍，因此混凝土開裂，與鋼筋的黏結力降低，混 凝土保護層剝落，鋼筋斷面積發生缺損，嚴重影響耐久性。混凝土也就失去了 對鋼筋的保護功能。因此，對碳化深度進行實時、連續、高精度測量是研究混 凝土結構耐久性的重要課題。
我國GBJ 82-85中描述了一種混凝土碳化試驗方法，該方法適用於測定在 一定濃度的C02氣體介質中混凝土試件的碳化程度，以評定該混凝土的抗碳化能 力。試驗採用高寬比不小於3的稜柱體試件。將試件養護至28天齡期後進行幹 燥處理，除留下一個或相對的兩個側面外，其餘的表面應用加熱的石蠟密封。 在側面上順長度方向用鉛筆以lOmm間距畫出平行線，以確定碳化深度的測量點。 將試件放人碳化箱內，並使箱內C02濃度保持在20%±3%，相對溼度75%±5 %，溫度2(TC士5。C。在碳化的第3， 7， 14及28天，各取出試件破型以測定其 碳化深度。稜柱體試件在壓力試驗機上用劈裂法從一端開始破型，每次切除的 厚度約為試件寬度的一半，用石蠟將破型後試件的切斷面封好，再放人箱內繼 續碳化。該試驗方法存在以下不足1)不同劈裂處附近混凝土結構(孔徑、孔 隙率等)是有差異的，因此檢測數據缺乏同一性，不同時間檢測數據缺乏連續 性。2)劈裂面的粗糙、不平整導致試劑變色界限不易確定3)採樣次數有限，
不利於碳化模型的建立與檢驗。
發明內容
本發明的目的在於提供一種非破壞實時連續測試混凝土碳化深度的方法， 實現了混凝土碳化試塊的非破壞測試，利用本發明對混凝土碳化深度值進行測 試具有實時性、連續性、高精度的優點，更有利於鋼筋混凝土構築物的使用壽 命預測。
本發明的技術方案是使用具有半球形凹面試塊，保證了試塊檢測表面的 光滑連續性，實現混凝土碳化試塊的非破壞測試，從而使混凝土碳化深度值的 測試具有實時性、連續性、高精度的優點。選用茜素黃R作為酸鹼指示劑，合
理確定了混凝土碳化界面，進行長齡期快速碳化實驗(》120d)，得出合理的碳
化方程，更有利於鋼筋混凝土構築物的使用壽命預測。
本發明具體包括以下步驟
(1) 製作碳化試塊製造將要測試的試塊；所述試塊尺寸為160X160X55mm， 試塊從上表面開有一半球型凹面，所述半球型凹面的半徑為50 mm。
(2) 將試塊養護至28天齡期後進行乾燥處理，除留下一個底面外，其餘的 表面用加熱的石蠟密封；
(4) 將試件放入碳化箱內，並使箱內0)2濃度保持在20%士3%，相對溼度 75%士5%，溫度20。C士5。C;
(5) 在碳化過程中，每間隔10天各取出試件以測定其碳化深度，每次測定 時，對試件的半球型凹面表面沿兩個正交方向做扣槽去蠟處理，槽寬約5mm，並 將去蠟表面做清潔、乾燥處理，隨即在半球型凹陷處注入配製好的茜素黃R試 劑，液面高度應淹過已碳化部分，經30s後，倒掉試劑，待變色界面確定後， 選定測量點，用卡尺分別測出4個側面各點的弦長，根據設計尺寸，即可算出 各點的碳化深度值，取其平均值作為測量值；
(6) 將去蠟後試件的表面乾燥蠟封好，再放入箱內繼續碳化至下一齡期， 所述測量過程中，齡期單位d，取3位有效數字；採用3個試件的平均值，並以 各齡期計算所得的碳化深度繪製碳化時間與碳化深度的關係曲線，以表示在該 條件下的混凝土碳化的發展規律。
本發明的有益效果是本發明彌補了我國GBJ 82-85中描述了混凝土碳化試
驗方法在試驗過程中存在的不足，如1)不同劈裂處附近混凝土結構(孔徑、 孔隙率等)是有差異的，因此檢測數據缺乏同一性，不同時間檢測數據缺乏連 續性。2)劈裂面的粗糙、不平整導致試劑變色界限不易確定；3)採樣次數有 限，不利於碳化模型的建立與檢驗。所研製試塊實現非破壞測試，便於多次取 樣測試，更有利於長齡期測試。選用茜素黃R作為酸鹼指示劑，更合理確定了 混凝土碳化界面，對碳化深度進行實時、連續、高精度測量，將更有利於研究 混凝土結構耐久性。本發明同時還具有不用對試塊進行切割破壞，簡化試塊測 試時的工序與設備的優點。
本發明共有附圖2幅
圖l為試塊俯視圖2為試塊主視圖3為試塊A-A視圖。
在圖中，1、底面；2、半球型凹面；3、蠟封；圖中粗線表示蠟封層。
具體實施方式
實施例l
選擇如下原材料及配合比525普通矽酸鹽水泥；人工石灰巖碎石，最大粒徑
20mm，表觀密度2680kg/m3;天然河沙，細度模數2.9，表觀密度2610kg/m3; II 級粉煤灰。配合比為水膠比0.30，粉煤灰30%，水泥用量385kg/m3，石子 1030kg/m3，沙子687kg/m3，自來水165kg/m3。製造將要測試的試塊；所述試塊 尺寸為160X160X55mm，試塊從上表面開有一半球型凹面，所述半球型凹面的 半徑為50 mm。將試塊養護至28天齡期後進行乾燥處理，除留下一個底面外， 其餘的表面用加熱的石蠟密封；將試件放入碳化箱內，並使箱內C02濃度保持 在20%士3%，相對溼度75%士5%，溫度20。C士5。C;在碳化過程中，每間 隔IO天各取出試件以測定其碳化深度，每次測定時，對試件的半球型凹面表面 沿兩個正交方向做扣槽去蠟處理，槽寬約5mm，並將去蠟表面做清潔、乾燥處理， 隨即在半球型凹陷處注入配製好的茜素黃R試劑，液面高度應淹過已碳化部分， 經30s後，倒掉試劑，待變色界面確定後，選定測量點，用卡尺分別測出4個 側面各點的弦長，根據設計尺寸，即可算出各點的碳化深度值，取其平均值作
為測量值；將去蠟後試件的表面乾燥蠟封好，再放入箱內繼續碳化至下一齡期， 所述測量過程中，齡期單位d，取3位有效數字；採用3個試件的平均值，並以 各齡期計算所得的碳化深度繪製碳化時間與碳化深度的關係曲線，以表示在該
條件下的混凝土碳化的發展規律。碳化試驗數據見表l。
formula see original document page 6表1非破壞試驗方法測試數據
根據表1試驗數據用回歸的方法可得碳化方程為 X 二 2. 32,106 (1) 式中X為快速碳化t天后碳化平均深度。
眾所周知，混凝土碳化過程伴隨著許多不確定性，實測數據與模型估計值 之間的誤差不僅僅是觀測誤差，而更重要的是系統本身混凝土質量和環境因素 的灰色性。為此，本文採用灰色GM(1，1)模型作為預測模型，利用新觀測值作為 新信息建立新陳代謝動態預測模型，提高預測精度。利用灰色理論建立碳化方 程如下
J (i) = 6.291e 。體(h) (2) 式中j'為碳化時間間隔為IO天的序數，取1， 2， ， /7。方程(l)、 (2)可 作為該配合比混凝土建築物壽命預測。無損碳化試件可繼續碳化至下一齡期(或 更多)獲得新的數據，即可檢驗碳化方程預測精度，亦可重新修正碳化方程， 使達到穩定預測精度。
權利要求
1、一種非破壞實時連續測試混凝土碳化深度的方法，包括以下步驟(1)製作碳化試塊製造將要測試的試塊；所述試塊尺寸為160×160×55mm，試塊從上表面開有一半球型凹面，所述半球型凹面的半徑為50mm。(2)將試塊養護至28天齡期後進行乾燥處理，除留下一個底面外，其餘的表面用加熱的石蠟密封；(4)將試件放入碳化箱內，並使箱內CO2濃度保持在20％士3％，相對溼度75％士5％，溫度20℃士5℃；(5)在碳化過程中，每間隔10天各取出試件以測定其碳化深度，每次測定時，對試件的半球型凹面表面沿兩個正交方向做扣槽去蠟處理，槽寬約5mm，並將去蠟表面做清潔、乾燥處理，隨即在半球型凹陷處注入配製好的茜素黃R試劑，液面高度應淹過已碳化部分，經30s後，倒掉試劑，待變色界面確定後，選定測量點，用卡尺分別測出4個側面各點的弦長，根據設計尺寸，即可算出各點的碳化深度值，取其平均值作為測量值；(6)將去蠟後試件的表面乾燥蠟封好，再放入箱內繼續碳化至下一齡期，所述測量過程中，齡期單位d，取3位有效數字；採用3個試件的平均值，並以各齡期計算所得的碳化深度繪製碳化時間與碳化深度的關係曲線，以表示在該條件下的混凝土碳化的發展規律。
全文摘要
非破壞實時連續測試混凝土碳化深度的方法，先製做具有球形凹面的混凝土試塊，試塊養護後進行乾燥處理，除留下一個底面外，其餘的表面用加熱的石蠟密封；將試件放人碳化箱內，於不同日齡取出試件以測定其碳化深度，對試件的球缺型蠟封表面做扣槽處理，注入茜素黃R試劑，再倒掉試劑，待變色界面確定後，選定測量點，測出4個側面各點弦長，算出各點的碳化深度值，取平均值作測量值，並以各齡期計算所得的碳化深度繪製碳化時間與碳化深度的關係曲線，以表示在該條件下的混凝土碳化的發展規律。本發明對碳化深度進行實時、連續、高精度測量，將更有利於研究混凝土結構耐久性。
文檔編號G01N33/38GK101377464SQ20081001330
公開日2009年3月4日 申請日期2008年9月19日 優先權日2008年9月19日
發明者孫炳全 申請人:孫炳全