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抗氯离子渗透试验- 快速氯离子迁移系数法(或称RCM法)

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普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准[附条文说明] GB/T 50082-2009
2019/02/27 14:49
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7.1.1 本条规定了RCM法试验目的和适用范围。
    本次国家标准修订以NT Build 492-1999.11“Chloride Migration Coefficient from Non-steady-state Migration Experiments”(非稳态迁移试验得到的氯离子迁移系数法)的方法为蓝本进行了适当文字修改而成,基本上为等同采用。
    氯离子迁移系数快速测定的试验原理和方法最早由唐路平等人在瑞典高校CTH提出,称CTH法(NT BUILD 492-1999.11)。以后德国亚琛工业大学土木工程研究所对这一试验方法的细节作了一些改动,如试件在试验前用超声浴而不用原来的饱和石灰水作真空饱水预处理,试件置于试验糟内的倾角为32°而不是原来的22°,且试验时采用的阴、阳极电解溶液也有所不同。这些差异对试验结果的影响尚待进一步研究,国外已有对比试验认为,改动后的方法与原方法得出的结果无明显差别,国内的对比试验也得出相同的结果。NT BUILD 492已被瑞士SIA262/1-2003标准和德国BAW标准草案(2004.05)采纳。NT BUILD 492正在由CEN TC 51(CEN TC 104)/WG12/TG5讨论以进一步形成欧盟EN标准。
    目前该方法在我国很多科研单位和工程单位得到了一定的应用,已经积累了较丰富的经验,而且已经开发成功有关试验仪器设备,并已经制定了有关设备标准《混凝土氯离子扩散系数测定仪》JG/T 262。
    这种非稳态迁移方法测量得到的氯离子迁移(扩散)系数不能直接和用别的方法(如非稳态浸泡试验和稳态迁移试验方法)测量得到的氯离子扩散系数进行比较。

7.1.2 本条规定了RCM法抗氯离子渗透试验所用的仪器、设备、化学试剂和溶液。
    1 试剂主要是五种:蒸馏水、氢氧化钠、氯化钠、硝酸银、氢氧化钙。前三种与电通量法所用试剂相同。
    2 规定了RCM法抗氯离子渗透试验需要的仪器设备。
        1)~3)和16)、17)切割设备和真空装置与电通量法所需要的设备可以通用。真空容器可自行设计,能够容纳3个以上试件并能与真空泵相匹配即可。采购真空泵时必须注意其抽真空能力应符合本标准要求。
        4)RCM测定装置在市场上已经有不同型号的商用产品。
        5)~12)和14):与电通量法试验需要的工具可以通用。
        13)扭矩扳手主要是拧紧环箍用。
        15)黄铜刷用于清理试验设备。
    3 规定了试验用溶液和指示剂的要求。
        1)NaCl溶液质量浓度为10%,与电通量法试验所用的3%不同。NaOH溶液浓度为0.3mol/L与电通量试验用的NaOH溶液的浓度相同。
        2)显色指示剂为针对氯离子具有显色反应的AgNO3溶液。

7.1.3 本条规定了试验室的温度条件,一般的试验室都能满足。

7.1.4 本条规定了试件的制作方法。
    1 试件的形状统一为圆柱体。
    2 规定可使用两种模具成型试件。
    3 进行抗氯离子渗透试验的龄期一般为28d。由于多数矿物掺合料都可以提高混凝土抗氯离子渗透能力,其试验龄期也可以为56d、84d,或者设计要求规定的试验龄期。
    4 试件在制作和准备时应注意区分成型面、浇筑面。用不同高度的试件制作抗氯离子渗透试验用试件时,其与氯离子的暴露面有所不同。
    5 试件加工后应打磨光滑,去除表面杂物,使试件表面平整和便于安装。
    6 规定加工好的试件应继续在水中养护,以确保试件处于饱水状态。

7.1.5 本条规定了试件准备和安装方法。
    1 首先测量试件尺寸。真空泵应能保证真空容器的绝对压力在几分钟内达到(1~5)kPa。选购真空泵时要注意其抽真空的能力。另外,能否达到规定的真空能力还与真空装置的密封性能有关,故安装真空装置时一定要保证密封,并采用专门的真空管与真空泵相连。
    浸泡试件用的是饱和氢氧化钙溶液,这与电通量法使用蒸馏水或者去离子水作为浸泡溶液是不同的,操作时应注意这一点。
    2 将试件表面清理干净以便安装到环箍中。
    3 清理试验槽以便注入试验溶液。清洗试验槽用室温凉开水即可。
    4 安装试件时密封很重要,紧固试件用的环箍可以自行加工。目前市场上也有专用的RCM测试仪可选用。
    5 阴极溶液为10%NaCl,可采用100gNaCl和900g蒸馏水配制,接近2mol/L的摩尔浓度。
    6 电源连线正确与否很重要。电源阴极连接到浸泡在NaCl溶液中的阴极板上,电源阳极连接到浸泡在NaOH溶液中的阳极板上。

7.1.6 本条规定了试件在试验槽安装完毕后的电迁移操作方法。
    1 规定初始电流统一以30V电压为基础来确定。
    2 根据初始电流调整电压,按照调整后的电压再记录新的初始电流。根据新初始电流决定试验持续时间。试验的持续时间与通过试件的电流有关。电流大,持续的时间短,电流小,持续的时间就长。
    3 记录阳极电解液(注意不是阴极电解液)中的初始温度,迁移系数的计算会用到此参数。
    4 记录阳极电解液的最终温度,用于计算迁移系数。记录最终电流,观察电流变化情况用。
    5 规定试验结束后应仔细清理试验设备和用具,以防生锈和便于保存等。

7.1.7 规定了氯离子渗透深度的测试方法。
    1、2 拆卸试件是按照安装试件相反的顺序进行。可使用一个木制的圆棒协助将试件从橡胶套中取出来。
    3、4 氯离子显色分界线对应的氯离子浓度约为0.07mol/L。不同的观察者测量氯离子渗透深度的结果可能有所差异,但其误差通常在可接受的范围内。
    5~7 将劈开后的试件等分为10等份,为消除边界效应的影响,通常只需要测量内部6等份(7个测点)的氯离子渗透深度即可。为了消除因不均匀饱水或者可能的渗漏引起的边缘效应,一般不测量试件边缘10mm以内的显色深度。
    由于测量氯离子渗透深度只需要使用劈开后的试件一半。另外一半可根据研究需要,用来测量氯离子含量或浓度分布。测量氯离子含量或者浓度分布通常可采用钻取粉末,然后溶于酸或者蒸馏水中,采用化学滴定方法分别测量得到酸溶性氯离子含量(总氯离子含量)或者水溶性氯离子含量(自由氯离子含量)。

 

7.1.8 本条规定了试验结果的计算方法。
    通常可以按照7.1.8的简化公式进行计算氯离子迁移系数。需要精确计算时,可以按照以下公式进行计算。

    式中:DRCM——非稳态迁移系数,m2/s;
          z——离子化合价的绝对值,z=1;
          F——法拉第常数,F=9.648×104J/(V·mol);
          U——所用电压的绝对值,V;
          R——气体常数,R=8.314J/(K·mol);
          T——阳极溶液的初始温度和结束温度的平均值,K;
          L——试件厚度,m;
          Xd——氯离子渗透深度的平均值,m;
          t——试验持续时间,s;
          ——误差函数的逆函数;
          cd——氯离子颜色改变的浓度,普通混凝土cd≈0.07mol/L;
          c0——阴极溶液中氯离子浓度,c0≈2mol/L;
    由于,可得以下简化式:

    计算氯离子迁移系数时,应注意各参数的数量单位。

 

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