[发明专利]一种定量检测受硫酸盐侵蚀混凝土中钙矾石含量的方法

说明书

本发明提供一种定量检测受硫酸盐侵蚀混凝土中钙矾石含量的方法，其包括：对受硫酸盐侵蚀的混凝土试件进行预处理，得到待测混凝土粉末；取待测混凝土粉末加入乙二醇和甲醇的混合溶剂中，搅拌后进行超声提取，使得待测混凝土粉末中的钙矾石充分溶解在溶剂中，静置2h；取静置后溶液上层溶液，加入稀盐酸并进行超声提取，得待测溶液；采用预设测定方法测定待测溶液中的氧化铝含量；基于测得的待测溶液中的氧化铝含量，确定受硫酸盐侵蚀的混凝土试件生成的钙矾石中的氧化铝含量；基于计算出的受硫酸盐侵蚀的混凝土试件生成的钙矾石中的氧化铝含量，测定受硫酸盐侵蚀的混凝土试件中的钙矾石含量。本发明与现有分析技术相比，测试结果更加准确、可靠。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别是指一种定量检测受硫酸盐侵蚀混凝土中钙矾石含量的方法。

背景技术

对于处在硫酸盐环境下的钢筋混凝土基础设施(如大坝、港口码头、桥梁、基础、地下排水管道等)，由于受到了硫酸盐的侵蚀，混凝土结构的安全与耐久性能往往得不到保证，其预期寿命往往达不到设计要求。

钙矾石侵蚀是硫酸盐侵蚀混凝土结构的主要侵蚀形式之一。侵蚀水坏境中硫酸根离子，通过孔隙以渗透、扩散或者毛细作用的方式进入混凝土内，与水泥水化产物氢氧化钙反应生成硫酸钙，硫酸钙再与固态的水化铝酸钙反应生成高硫型硫铝酸钙，俗称钙矾石(AFt相)，一般化学式为3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O，这一类钙矾石也被称为延迟钙矾石(DEA)，其生成含量对混凝土的性能具有重要影响。反应方程式如下所示:

Na₂SO₄·10H₂O+Ca(OH)₂→CaSO₄·2H₂O+2NaOH+8H₂O

4CaO·Al₂O₃·13H₂O+3(CaSO₄·2H₂O)+14H₂O→

3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O+Ca(OH)₂

目前专家学者们认为钙矾石晶体结晶是基于拓扑化学的生长过程，导致其向邻近孔壁定向生长。随着混凝土受到外部硫酸盐侵蚀的进行，作为主要侵蚀产物的钙矾石含量也在混凝土内部逐渐累积，当钙矾石的含量达到一定的阈值，将会对混凝土孔壁产生结晶压力，造成混凝土结构由内而外的劣化、失效。

因此，受硫酸盐侵蚀的混凝土中钙矾石的生成量，直接关系到混凝土的劣化程度；定量检测钙矾石含量，对于研究受硫酸盐侵蚀混凝土的侵蚀机理，分析混凝土内部孔隙结构变化的时变规律，以及研究混凝土宏观变形与微观形貌之间的联系具有重要意义。

目前分析受硫酸盐侵蚀后混凝土中钙矾石的生长、分布情况往往通过以下几种方式进行：

1.扫描电镜分析法(SEM)。通过扫描电镜(SEM)观测钙矾石(AFt)结构的微观形貌是一种常用的检测手段，以能谱仪(EDS)作为辅助，可以准确的判断出产物的类型，但是这种方法(SEM-EDS)只能进行定性分析，对于钙矾石生成量无法确定。

2.热重-示差扫描量热法(TG-DSC)。热重分析(TG)是利用样品在热环境中发生化学变化、分解、成分改变时可能伴随着的重量变化，并通过示差扫描量热分析法(DSC)，以温度变化为横坐标，以样品和参比物间温差为零所供给的热量为纵坐标所得的扫描曲线。这种方法可以定量分析钙矾石的生成量，但是由于在钙矾石的分解温度区间内，还会有其他产物的分解，会对定量分析结果造成误差；并且热分析测试样品需要特定的仪器设备，测试过程时间较长，难以满足现有试验的要求。