[发明专利]基于双控制线的混凝土氯离子扩散系数快速分析方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种基于双控制线的混凝土氯离子扩散系数快速分析方法，具体是一种对氯离子扩散控制深度进行判定，并利用基于双控制线的氯离子扩散系数计算模型，快速计算混凝土的氯离子扩散系数的方法。

二、背景技术

海洋环境中的混凝土结构由于受到氯盐侵蚀而逐渐发生耐久性破坏，大大影响了建筑结构的服役寿命。因此，找到一种关于混凝土氯离子扩散系数的快速分析方法是研究和评价海洋混凝土服役寿命和耐久性的关键。

现有测试氯离子扩散系数的方法主要有电场加速试验和自然浸泡试验。在电场加速试验方法中，氯离子以加载在试件两端的电场为驱动力迁移进入混凝土内部，而对于真实暴露于氯盐环境中的混凝土，氯离子实际上是以试件内外的氯离子浓度梯度为驱动力扩散进入混凝土内部的，因此，电场加速试验无法准确模拟真实环境条件下氯离子进入混凝土内部的过程。在自然浸泡试验中，虽然氯离子进入混凝土内部的过程和实际情况非常接近，但是该方法需对混凝土逐层磨粉取样，再根据混凝土中不同深度处的氯离子浓度利用菲克第二定律拟合得到混凝土的氯离子扩散系数，试验样本量大，求解时需要进行拟合分析，过程复杂，费时费力。因此，如何简便、快速有效地计算出混凝土的氯离子扩散系数，并据此开展混凝土结构耐久性和服役寿命研究，具有重要的学术意义和工程应用前景。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种基于双控制线的混凝土氯离子扩散系数快速分析方法，该方法能够基于双控制线的混凝土氯离子系数计算模型快速计算混凝土的氯离子扩散系数，为混凝土结构的耐久性分析提供一种简洁有效的评估方法。

本发明的技术方案是：一种基于双控制线的混凝土氯离子扩散系数快速分析方法，包括如下步骤：

1、氯离子扩散控制深度判定：取出暴露于氯盐环境一定龄期下受氯离子一维扩散的混凝土试件，擦干试件表面，沿垂直于试件暴露面方向干切试件，对断面喷洒显色指示剂，根据显色情况分析混凝土的氯离子扩散控制深度，当该深度大于等于12mm时，氯离子扩散控制深度判定为合格，进入步骤2，如该深度小于12mm时，氯离子扩散控制深度判定为不合格，需继续开展暴露试验，直至试件的氯离子扩散控制深度判定合格；

2、双控制线设计与氯离子含量测定：根据混凝土试件的扩散控制深度，在试件断面上绘制第一控制线和第二控制线，分别在每条控制线上设计3至6个取样点，然后对各取样点进行钻孔取粉，将同一控制线上的取样点粉末混合均匀并放入温度为60℃的烘箱中干燥至恒重，分别提取两条控制线上样品粉末中的氯离子并测定自由氯离子含量；

3、计算混凝土氯离子扩散系数：根据步骤2测得的第一控制线和第二控制线处的自由氯离子含量，利用基于双控制线的混凝土氯离子扩散系数计算模型计算混凝土的氯离子扩散系数。

所述混凝土试件暴露于氯盐环境的龄期为28天至50年。

所述显色指示剂为浓度为0.10mol/L的硝酸银溶液。

所述氯离子扩散控制深度是指在喷洒显色指示剂15min后，混凝土断面的显色边界线离试件暴露面的平均距离。

所述第一控制线为与试件暴露面平行，且与试件暴露面距离为氯离子扩散控制深度的标记线，所述第二控制线为与试件暴露面平行，且与试件暴露面距离为二分之一氯离子扩散控制深度的标记线。

所述基于双控制线的混凝土氯离子扩散系数计算模型为：

其中erfc(·)为高斯误差余函数；α是一个常数，数值为其中d表示扩散控制深度，单位为毫米(mm)，t表示混凝土试件的暴露龄期，单位为年(a)；D表示氯离子扩散系数，单位为mm²/a；C₁、C₂分别表示第一控制线和第二控制线处的自由氯离子含量，单位为氯离子占混凝土的质量百分比％。

本发明的突出优点在于：

首次提供一种基于双控制线上的自由氯离子含量计算混凝土氯离子扩散系数快速分析方法，能够对符合扩散控制深度判定的混凝土试件进行双控制线设计，并基于双控制线的混凝土氯离子扩散系数计算模型快速计算混凝土的氯离子扩散系数，对氯离子环境下的混凝土结构耐久性分析研究具有重要学术意义和工程应用价值。

四、附图说明

图1为混凝土试件断面上第一控制线和第二控制线示意图。

图中标记为：试件暴露面1、氯离子扩散轮廓线2、第一控制线3、第二控制线4、氯离子扩散控制深度d。