[发明专利]一种灯芯效应下经混凝土表面水分蒸发速率测试装置及方法

说明书

本发明专利公开了一种灯芯效应下经混凝土表面水分蒸发速率测试装置及测试方法，所述测试装置组成为密闭测试环境箱、环境参数控制系统、质量测试系统、数据传输系统和数据处理系统：所述装置将试块下部浸泡在装样容器的侵蚀溶液中，试块上部暴露在特定温湿度及风速环境中；侵蚀溶液仅能在灯芯作用下在待测混凝土试块内传输，并最终通过混凝土上部分表面蒸发到密封环境中；通过测试装置质量变化、计算出经混凝土表面的水分蒸发速率。本装置既可以在施工前模拟现场服役环境，测试不同配合比的水分蒸发速率数值，用以筛选最优的抗盐结晶混凝土配合比；同时亦可以钻芯获取既有混凝土结构的芯样，用以评估既有混凝土结构的抗盐结晶侵蚀性能。

技术领域

本发明涉及混凝土耐久性研究中抗盐结晶性能评估技术领域，具体涉及一种灯芯效应下经混凝土表面水分蒸发速率测试装置及方法。

背景技术

我国盐渍土总面积约为3600万公顷，占全国可利用土地面积的4.88％，其中70％是内陆盐渍土；盐渍土地区土壤和地下水中通常溶解有多种硫酸盐，譬如新疆库尔勒地区的地下水中硫酸盐浓度高达21299mg/L，成昆铁路百家岭隧道排水沟中的硫酸盐浓度达到了32475mg/L，使得这些环境中的混凝土结构面临严重的硫酸盐侵蚀破坏风险。

盐结晶破坏是混凝土受硫酸盐侵蚀破坏最迅速、最严重的一种破坏形式：当混凝土结构半暴露在盐湖、盐渍土环境中，盐水与混凝土地下部分接触并进入混凝土内部，盐水进一步在灯芯效应作用下向混凝土地上部分传输，并经混凝土表面蒸发；“化学侵蚀学说”认为水分蒸发区域混凝土孔隙盐溶液仅能浓缩，并加速化学侵蚀反应，并不会在孔隙中析出晶体；“物理侵蚀学说”则认为水分蒸发区域混凝土盐溶液浓缩并析出晶体，晶体在孔隙中不断积累并引起混凝土表层膨胀，膨胀内应力超出混凝土抗拉强度时引起混凝土表层剥落。由于硫酸盐侵蚀机理复杂，学术界内“化学侵蚀学说”与“物理侵蚀学说”争论不断，基于以上理论提出的诸多措施均不能很好的解决盐渍土地区半埋置混凝土盐结晶破坏现象，同时亦没有一个指标可以用于快速评价现有混凝土抵御抗盐结晶破坏的能力。

混凝土盐结晶破坏的“化学侵蚀学说”与“物理侵蚀学说”均认为盐水在灯芯效应作用在混凝土内部传输、经表面挥发导致孔溶液浓缩是引发破坏的必备环节，专利CN201710771155与CN201910223962均提出了一种混凝土内灯芯效应下混凝土耐久性研究评估装置，然而这两件专利中所涉及装置均将混凝土圆柱体试块侧面密封，一侧接触盐溶液，另一侧暴露在空气中或一定负压条件下，测试垂直穿过混凝土试块的盐水的蒸发速率。此两项专利所涉及装置仅能测试垂直穿过混凝土试块的盐水的蒸发速率，该种测试方式与工程的含盐水分传输实际不符。

研究表明，盐渍土地区半埋置混凝土受盐结晶破坏时，盐水在灯芯效应下往往沿表层0～10mm厚混凝土快速向上传输，并经混凝土表面蒸发；盐水经混凝土表层传输迅速，随深度增加不断放缓；并且距离盐渍土表面(盐溶液表面)越近蒸发速率越大，距离越远蒸发速率越小，正如盐渍土地区实际混凝土结构距离地面50cm以内部位受盐结晶破坏最为显著。

发明内容

本专利针对盐渍土地区半埋置混凝土受盐结晶快速破坏现象，结合学术界广泛认同的“化学侵蚀学说”与“物理侵蚀学说”的侵蚀破坏机理，将“半埋置(半浸泡)条件下混凝土表面水分蒸发速率”作为量化评价混凝土抵御抗盐结晶破坏能力的指标，提供一种灯芯效应下经混凝土表面水分蒸发速率测试装置及方法。

本专利将“混凝土半埋置(半浸泡)状态下，水分在灯芯效应下经混凝土表面蒸发的速率”作为量化评价混凝土抵御盐结晶破坏能力的指标。水分蒸发速率数值越大，意味着盐水在混凝土表层传输的越快，水分蒸发之后在混凝土表面或表层析出的晶体越多，混凝土表层内孔隙塞满盐晶体、进一步促使混凝土表层膨胀剥落的速率越快，因此该混凝土抵御盐结晶破坏的能力也就越差。

本发明所述灯芯效应下经混凝土表面水分蒸发速率测试装置，其组成包括密闭测试环境箱、环境参数控制系统、质量测试系统、数据传输系统和数据处理系统。