[发明专利]快速预测氯盐环境中钢筋混凝土寿命的方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种能够快速预测氯盐环境中钢筋混凝土寿命的方法，属于土木工程技术领域。

（二）背景技术

氯盐渗入近海、沿海和海洋混凝土内部，积累到一定浓度时将引起钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀，从而导致钢筋混凝土结构失效。模拟实际工程环境的氯离子自然渗透法周期长，可重复性差，无法达到预测寿命的目的。目前也出现了非稳态快速氯离子电迁移测定法和库仑电通量法，可以实现氯离子在混凝土中的加速渗透实验，并对混凝土的渗透性进行评价，然而以上实验中得到的总电量和扩散系数很难与氯盐环境下钢筋混凝土的寿命联系起来。尽管有学者试图通过扩散系数来预测钢筋混凝土的使用寿命，但之前需要一系列的理论假设，比如将混凝土假定为水饱和的各项同性均匀介质，而这与实际混凝土材料的性质是完全相左的。另外，氯离子在混凝土中的传输是一个极其复杂的过程，除与混凝土内部的孔隙和裂纹密切相关外，混凝土组成材料(各种掺合料以及掺合料的成分)对氯离子的吸附作用也是一个重要影响因素，由此很难得到可靠的使用寿命预测结果。

（三）发明内容

1、目的：

本发明的目的是提出一种快速预测氯盐环境中钢筋混凝土寿命的方法，为氯盐环境中钢筋混凝土结构的安全使用提供依据。

2、技术方案：

本发明提出的快速预测氯盐环境中钢筋混凝土寿命的方法，是利用外加直流电压加速氯离子穿过混凝土保护层，不考虑氯离子在混凝土中的传输过程，以穿过混凝土保护层的氯离子浓度达到导致钢筋锈蚀的临界值作为使用寿命的评价指标，然后利用外加直流电压与自然状态下氯盐浓度电位差之间的函数关系预测氯盐环境中钢筋混凝土的使用寿命。

本发明一种快速预测氯盐环境中钢筋混凝土寿命的方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：测定混凝土孔溶液pH值；将饱和面干的混凝土试件通过压滤方法在钢模中榨取混凝土的孔溶液，在25℃条件下使用pH计测定混凝土孔溶液的pH值；

步骤二：用NaOH溶液和20℃时饱和的Ca(OH)₂溶液模拟混凝土的孔溶液，通过调整NaOH溶液的摩尔浓度保证溶液的pH值与步骤一中的计算值一致，将多根（亦说预定根）建筑钢筋用砂纸除去表面的铁锈，并在10%的柠檬酸三氨溶液中浸泡48小时进行二次除锈处理，然后用滤纸迅速将钢筋表面的残余液体擦拭干净，并分别浸泡在模拟的孔溶液中48小时；之后向模拟溶液中分别加入分析纯NaCl，使溶液中[Cl^-]/[OH^-]值自0.1每间隔0.1增加到0.9，每隔12小时用300倍读数显微镜对钢筋表面进行观察，以确定钢筋是否锈蚀；

步骤三：根据步骤二中的观测结果确定钢筋锈蚀的[Cl^-]/[OH^-]值，并计算此时Cl^-的摩尔浓度，作为导致钢筋锈蚀的Cl-临界浓度值C；

步骤四：取圆形混凝土保护层，用环氧树脂将试件侧面密封，并固定在混凝土渗透性智能测量装置上，装置阴极注入实际氯盐浓度的溶液，阳极注入用蒸馏水配置的0.3mol/LNaOH溶液；

步骤五：选择多种（亦说预定种）直流电压作为加速电压，分别进行氯离子加速渗透试验，并开始记录加速渗透试验时间，试验过程中保证阴极溶液中氯盐浓度的相对稳定，测定阳极溶液中氯离子浓度，氯离子浓度达到导致钢筋锈蚀的临界值C时，停止试验并记录试验所用时间t，同时定义该试验时间t为该加速电压下混凝土保护层的加速寿命；

步骤六：以外加直流电压(V_i)为纵坐标，阳极溶液中氯离子浓度达到导致钢筋锈蚀的临界值时所需时间(t_i)为横坐标，拟合得到混凝土保护层使用寿命的加速曲线和加速方程V_i=aln(t_i)+b，其中a、b为常数；

步骤七：将自然状态下氯盐浓度差C_Cl按V_△C=-52.983×(-lgC_Cl)+9.7306转化为电位差V_△C；

步骤八：将自然状态下氯盐浓度电位差V_△C代入加速方程V_i=aln(t_i)+b，即得到该混凝土保护层的寿命t₀。

其中，在步骤二中所述的“将多根建筑钢筋用砂纸除去表面的铁锈”，是指用9根长100mm、直径6mm建筑钢筋用6号砂纸除去表面的铁锈”。