一种混凝土氯离子渗透与气体渗透之间相关性的评估方法

技术领域

本发明涉及混凝土渗透性能测试的技术领域，特别是涉及一种混凝土氯离子渗透与气体渗透之间相关性的评估方法。

背景技术

混凝土的渗透性能长期以来都是混凝土结构耐久性研究和设计的关键内容。目前，常用的几种测试混凝土渗透性能的方法各有特点，也各自存在一些不足之处。由于混凝土渗透性能测试的各种方法的量纲不同，即使采用同一介质测试混凝土的渗透性能，但不同学者所采用的试验条件不尽相同，导致试验结果之间不能相互比较。

在混凝土耐久性的劣化形式中，钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土结构破坏的最重要原因之一，往往决定了混凝土结构的使用寿命。而氯离子的渗透、与CO

目前，混凝土的氯离子渗透性能采用美国材料与试验协会提供的ASTM C1202直流电量法进行测试，混凝土的气体渗透性能采用国际材料与结构研究实验联合会RILEM推荐的Cembureau标准法进行测试。即：混凝土氯离子渗透性能的测试与混凝土气体渗透性能的测试之间相互独立。在实际应用中，若需要用到混凝土的氯离子渗透性能测试结果、或需要用到混凝土的气体渗透性能测试结果，都需要单独进行相应的测试，耗时耗力，也耗费试验材料，不能很好地满足实际应用的不同需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种混凝土氯离子渗透与气体渗透之间相关性的评估方法，有效建立起混凝土氯离子渗透性能指标与混凝土气体渗透性能指标之间的关系，由获得的某一种渗透指标来估算另一种渗透指标。

为实现上述目的，本发明提供一种混凝土氯离子渗透与气体渗透之间相关性的评估方法，包括以下步骤：

S1、养护混凝土试样；

S2、将相同组分配比的混凝土试样分别放置在电量法测试装置中进行电量法测试、以及放置在透气法测试装置中进行透气法测试，获取经电量法测试测得的混凝土电量Q、以及经透气法测试测得的气体渗透系数k；

所述电量法测试装置包括都固定设置的第一溶液箱和第二溶液箱、固定在第一溶液箱中的第一试样夹具、固定在第二溶液箱中的第二试样夹具、以及都与混凝土试样电连接的直流电源和电流表，所述第一试样夹具和第二试样夹具用于夹持混凝土试样的两端；

所述透气法测试装置包括固定设置的底座、固定在底座上的第三试样夹具、连接气管、以及都与连接气管接通的氮气源和压力计，所述第三试样夹具中设有用于容置混凝土试样的密闭腔室，所述连接气管还与密闭腔室接通；

S3、将所述混凝土试样的混凝土电量Q和气体渗透系数k进行相关性分析，建立混凝土电量Q和气体渗透系数k之间的关系函数。

进一步地，所述步骤S2中，相同组分配比的混凝土试样为两个试样，两个试样分别为第一混凝土试样和第二混凝土试样；所述第一混凝土试样放置在电量法测试装置中进行电量法测试，所述第二混凝土试样放置在透气法测试装置中进行透气法测试。

优选地，所述第一混凝土试样和第二混凝土试样都为圆柱体，所述第一混凝土试样的直径为100mm，所述第二混凝土试样的直径为150mm。

进一步地，所述步骤S2中，相同组分配比的混凝土试样为一个试样，该试样为第三混凝土试样；所述第三混凝土试样先放置在透气法测试装置中进行透气法测试，之后，第三混凝土试样立即放置在电量法测试装置中进行电量法测试。

优选地，所述第三混凝土试样为圆柱体，所述第三混凝土试样的直径为150mm。

进一步地，所述第一试样夹具可拆洗的安装于第一溶液箱，所述第二试样夹具可拆洗的安装于第二溶液箱，所述第一试样夹具和第二试样夹具的尺寸规格有至少两种。

进一步地，所述透气法测试装置还包括密封盖，所述第三试样夹具中开设有分布在密闭腔室上端处且与密闭腔室连通的试样取放口，所述密封盖具有插设在试样取放口中的密封柱部，所述密封柱部的外周固定有密封环。

优选地，所述密封环为橡胶环。

如上所述，本发明涉及的混凝土氯离子渗透与气体渗透之间相关性的评估方法，具有以下有益效果：

本申请研究出混凝土试样的混凝土电量Q和气体渗透系数k这两个渗透性能指标之间的相关性，建立混凝土电量Q和气体渗透系数k之间的关系函数，如此，在已获得某一个渗透性能指标的前提下，可快速估算出另一个未知的渗透性能指标，较好地满足不同的实际需求。

附图说明

图1为本申请中电量法测试装置的结构示意图。

图2为本申请中透气法测试装置的结构示意图。

图3为C类混凝土的混凝土电量Q和气体渗透系数k的关系曲线图。

图4为F类混凝土的混凝土电量Q和气体渗透系数k的关系曲线图。

图5为S类混凝土的混凝土电量Q和气体渗透系数k的关系曲线图。

元件标号说明

101 第一混凝土试样

102 第二混凝土试样

103 第三混凝土试样

20电量法测试装置

201 第一溶液箱

202 第二溶液箱

203 第一试样夹具

204 第二试样夹具

205 直流电源

206 电流表

30透气法测试装置

301 底座

302 第三试样夹具

303 连接气管

304 氮气源

305 压力计

306 密闭腔室

307 密封盖

308 密封环

309 气阀

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本申请提供一种混凝土氯离子渗透与气体渗透之间相关性的评估方法，用于研究出混凝土试样的混凝土电量Q和气体渗透系数k这两个渗透性能指标之间的相关性。具体说，本申请涉及的混凝土氯离子渗透与气体渗透之间相关性的评估方法包括以下步骤：

步骤S1、养护混凝土试样，将混凝土试样的各原材料按预定配合比混合，搅拌均匀，养护预设天数。比如：某一混凝土试样的原材料为水泥、细度模数为2.1的中细砂、粒径为5mm～20mm的石灰岩碎石、粉煤灰、矿粉、减水剂和水，将这些原材料按预定配合比混合并搅拌均匀。

步骤S2、取出养护好的混凝土，制成预设规格的混凝土试样；如此，当混凝土试样有多个时，多个混凝土试样的组分配比是相同的。将相同组分配比的混凝土试样分别放置在电量法测试装置20中进行电量法测试、以及放置在透气法测试装置30中进行透气法测试，获取经电量法测试测得的混凝土电量Q、以及经透气法测试测得的气体渗透系数k。

如图1所示，电量法测试装置20包括都固定设置的第一溶液箱201和第二溶液箱202、固定在第一溶液箱201右端的第一试样夹具203、固定在第二溶液箱202左端的第二试样夹具204、以及都与混凝土试样电连接的直流电源205和电流表206，第一试样夹具203和第二试样夹具204用于夹持混凝土试样的左右两端。电量法测试时，将混凝土试样的左右两端分别固定在第一试样夹具203和第二试样夹具204中，第一溶液箱201内盛放有NaOH溶液，第二溶液箱202内盛放有NaCl溶液，直流电源205给混凝土试样施加60V的直流电，通电6小时，由电流表206记录混凝土试样中流过的电量Q，由此评价混凝土的氯离子渗透性能。

如图2所示，透气法测试装置30包括固定设置的底座301、固定在底座301上的第三试样夹具302、连接气管303、以及都与连接气管303接通的氮气源304和压力计305，第三试样夹具302中设有用于容置混凝土试样的密闭腔室306，连接气管303还与密闭腔室306接通。透气法测试时，将混凝土试样固定在第三试样夹具302中，则混凝土试样位于密闭腔室306中；开启氮气源304，氮气源304出口处的气阀309打开，由压力计305的返回获取混凝土试样的气体渗透系数k。

步骤S3、将混凝土试样的混凝土电量Q和气体渗透系数k进行相关性分析，建立混凝土电量Q和气体渗透系数k之间的关系函数；则混凝土电量Q可表示为：Q＝f(k)；或者，气体渗透系数k可表示为：k＝f(Q)。本申请中，混凝土试样的混凝土电量Q和气体渗透系数k之间的换算关系式为：k＝0.01100Q－3.426；式中，k为气体渗透系数，10

本申请研究出混凝土试样的混凝土电量Q和气体渗透系数k这两个渗透性能指标之间的相关性，建立混凝土电量Q和气体渗透系数k之间的关系函数，如此，在已获得某一个渗透性能指标的前提下，可快速估算出另一个未知的渗透性能指标，较好地满足不同的实际需求，具有一定的实际意义。比如：在一应用场景中，由于不同的渗透指标从不同的角度对混凝土耐久性产生影响，可根据已有测试条件选用最快捷的测试方法，先获取混凝土电量Q、或气体渗透系数k；再由已获取的混凝土电量Q或气体渗透系数k、并依据混凝土电量Q和气体渗透系数k之间的关系函数来快速估算出另一个未进行相关测试的渗透性能指标，满足不同的实际需求。

优选地，上述步骤S2中，对相同组分配比的混凝土试样分别进行电量法测试和透气法测试时，可以为两个相同组分配比的混凝土试样进行分组测试对比，也可以为同一个混凝土试样测试对比。下述对这两种方式展开叙述。

一、两个混凝土试样分组对比。步骤S2中，相同组分配比的混凝土试样为两个试样，两个试样分别为第一混凝土试样101和第二混凝土试样102；第一混凝土试样101放置在电量法测试装置20中进行电量法测试，第二混凝土试样102放置在透气法测试装置30中进行透气法测试。优选地，第一混凝土试样101和第二混凝土试样102都为圆柱体，第一混凝土试样101的直径为100mm、长度为50mm，第二混凝土试样102的直径为150mm、长度为50mm。

二、同一混凝土试样对比。步骤S2中，相同组分配比的混凝土试样为一个试样，该试样为第三混凝土试样103；第三混凝土试样103先放置在透气法测试装置30中进行透气法测试，之后，第三混凝土试样103立即放置在电量法测试装置20中进行电量法测试。优选地，第三混凝土试样103为圆柱体，第三混凝土试样103的直径为150mm、长度为50mm。该方式中，混凝土试样的组分配比绝对相同，由此消除相同组分配比、但不同混凝土试样间的测试误差。

进一步地，如图1所示，第一试样夹具203可拆洗的安装于第一溶液箱201，第二试样夹具204可拆洗的安装于第二溶液箱202，第一试样夹具203和第二试样夹具204的尺寸规格有至少两种，以适用于直径为100mm的第一混凝土试样101、以及直径为150mm的第三混凝土试样103。

进一步地，如图2所示，透气法测试装置30还包括密封盖307，第三试样夹具302中开设有分布在密闭腔室306上端处且与密闭腔室306连通的试样取放口，密封盖307具有插设在试样取放口中的密封柱部，密封柱部的外周固定有密封环308。优选地，密封环308为橡胶环。

下述提供本申请涉及的混凝土氯离子渗透与气体渗透之间相关性的评估方法的具体应用实施例。

用于混凝土，将混凝土的各原材料按预定配合比混合并搅拌均匀后，标准养护至某一龄期d，获取由该混凝土制成的Φ100mm的第一混凝土试样101、Φ150mm的第二混凝土试样102、以及Φ150mm的第三混凝土试样103。对第一混凝土试样101和第二混凝土试样102分别进行电量法测试和透气法测试，对应地测试一组混凝土电量Q1和气体渗透系数k1；对第三混凝土试样103经7天60℃干燥后，测试其气体渗透系数k2，透气法测试后对同一试样再立即进行标准程序的电量法测试，得到混凝土电量Q2。

数据评估：1、分组对比：将混凝土电量Q1和气体渗透系数k1进行相关性分析；2、同一试样对比：先将混凝土电量Q2和混凝土电量Q1进行对比，考察透气法测试的预干燥过程是否对电量测试的结果产生了影响，若影响很小，再将混凝土电量Q2与气体渗透系数k2进行相关性分析。

根据混凝土的原材料组分的不同，将混凝土试样分为C类混凝土即普通混凝土、F类混凝土和S类混凝土。

对C类混凝土采用分组对比的方式获取混凝土电量Q和气体渗透系数k之间的换算关系，混凝土电量Q和气体渗透系数k的关系曲线如图3所示，线性相关系数为0.9522，可以建立混凝土电量Q和气体渗透系数k的关系函数：k＝0.01100Q－3.426，R＝0.9522。

对F类混凝土采用分组对比的方式获取混凝土电量Q和气体渗透系数k之间的换算关系，混凝土电量Q和气体渗透系数k的关系曲线如图4所示，线性相关系数为0.9521，可以建立混凝土电量Q和气体渗透系数k的关系函数：k＝0.01320Q+3.070，R＝0.9521。

对S类混凝土采用分组对比的方式获取混凝土电量Q和气体渗透系数k之间的换算关系，混凝土电量Q和气体渗透系数k的关系曲线如图5所示，线性相关系数为0.9399，可以建立混凝土电量Q和气体渗透系数k的关系函数：k＝0.01408Q+0.6710，R＝0.9399。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。