[发明专利]水泥基材料抗碳化性能的测试装置及方法

权利要求书

1.一种水泥基材料抗碳化性能的测试装置，其特征在于由反应部分(A)、缓冲部分(B)和集气测量部分(C)组成，其间通过橡胶管连通；

反应部分(A)主要包括分液漏斗(1)、反应瓶(2)、磁力搅拌机(3)，分液漏斗(1)由斗体和设置于斗体上端的标准磨口及下端的斗颈，即漏管组成，斗体为球形或梨形的玻璃容器，其容积为30～50ml，在斗体内放置有稀盐酸，在分液漏斗(1)的瓶口处设置一个带有一个通孔的橡胶塞(9)，通孔中插入玻璃管，该玻璃管通过橡胶管与插入反应瓶(2)瓶口的橡胶塞(9)通孔中的玻璃管连通，斗颈为在其上设置有玻璃活塞的玻璃管，斗颈插入反应瓶(2)瓶口的橡胶塞(9)的通孔中，反应瓶(2)为带有标准磨口的广口瓶或锥形瓶，其材料为玻璃，在反应瓶(2)内放置待测的碳化水泥基材料样品的粉末，反应瓶(2)的容积为50～100ml，在其瓶口设置一个带有三个通孔的橡胶塞(9)，在该橡胶塞(9)的一个通孔中插入直线形玻璃管，该玻璃管通过橡胶管与分液漏斗(1)瓶口处的橡胶塞(9)通孔中的玻璃管连通，在另一个通孔中插入直角形或直线形玻璃管，该玻璃管通过橡胶管与缓冲瓶(6)瓶口处的橡胶塞(9)通孔中的玻璃三通(4)的一个玻璃管连通，在第三个通孔中直接插入分液漏斗(1)的斗颈，反应瓶(2)放置在水浴缸(8)内，水浴缸(8)放置在磁力搅拌机(3)的坐盘上，磁力搅拌机(3)放置在实验台上；

缓冲部分(B)主要包括缓冲瓶(6)、玻璃三通(4)、温度计(5)，缓冲瓶(6)为带有标准磨口的玻璃瓶，容积为500～1500ml，其瓶口设置带有三个通孔的橡胶塞(9)，在其中一个通孔中插入温度计(5)，在另一个通孔中插入玻璃三通(4)的一个玻璃管，在第三个通孔中插入直角形或直线形玻璃管，该玻璃管通过橡胶管与集气测量部分(C)中量气管(7)的测量管上端的玻璃管接口连通，缓冲瓶(6)放在水浴缸(8)中，水浴缸(8)放置在实验台上，玻璃三通(4)中的一个玻璃管插入缓冲瓶(6)瓶口的橡胶塞(9)其中的一个通孔中，另一个玻璃管通过橡胶管与插入反应瓶(2)瓶口的橡胶塞(9)通孔中的玻璃管连通，第三个玻璃管与橡胶管连通，并在橡胶管上设置钢丝夹(10)；

集气测量部分(C)为由测量管、平衡管和泄水管构成的量气管(7)，使用时在其内部注入量气管内用液，测量管为带有刻度值的玻璃管，是按国家标准定做的，其0刻度线从上端开始，向下读数逐渐增大，最小刻度值为0.1ml，量程为50ml，在测量管的上端设置一个标准玻璃管接口，其接口通过橡胶管与插入缓冲瓶(6)瓶口的橡胶塞(9)通孔中的直角形或直线形玻璃管连通，测量管的下端与平衡管和泄水管相连通，平衡管为细玻璃管，其位置与测量管平行，平衡管的上端开口，下端与测量管下端连通共同组成一个U型连通器，平衡管的上端开口与测量管的0刻度线相平，泄水管位于测量管和平衡管组成的U型连通器底部，并与测量管和平衡管连通，为一标准玻璃管接口，该接口与橡胶管相连通，并在橡胶管上设置钢丝夹(10)。

2.一种水泥基材料抗碳化性能的测试方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)制备净浆试件

首先将除骨料以外的混凝土材料，即水泥、掺合料、外加剂，按实验所需的配合比混合搅拌均匀，入模成型为水泥基材料的净浆试件，并按实验所要求的养护制度将净浆试件养护至实验所需的龄期，然后对净浆试件按实验所要求的方法进行处理或不做处理，最后用加热熔化的石蜡将净浆试件除留一个端面作为碳化面外的其余表面予以密封；

(2)加速碳化及切片处理

1)加速碳化

在第(1)步完成后，对第(1)步制得的净浆试件按照实验要求的碳化条件和碳化时间进行加速碳化；

2)切片及粉磨

在第(2)-1)步完成后，先将加速碳化后的净浆试件从碳化面，即未封蜡端面的中心沿着垂直于碳化面的方向劈开，对劈开后的断面喷涂酚酞指示剂，并测量从碳化面到红色界线的长度，即碳化深度，再对加速碳化后的试件从碳化面开始进行由表及里逐层切片，切片厚度为1～5mm，并记录每一切片的厚度及切片中心到碳化面的长度，即深度，并对不同深度的切片分别编号，然后将各编号的切片放置在110℃的干燥箱中进行干燥，直至烘干切片中的水分及表面的石蜡，最后通过粉磨机分别对各编号的切片进行粉磨，至粉末完全通过0.16mm的方孔筛，并分别装入密封袋内保存；

(3)测定碳酸盐含量

在第(2)步完成后，利用如权利要求1所述的水泥基材料抗碳化性能的测试装置，对第(2)-2)步中磨细的不同编号的切片粉末，分别进行碳酸盐含量测定，其具体的步骤如下：

1)测定准备

先利用精度为0.0001g的分析天平，称取质量为0.45～0.65g第(2)-2)步中所制得的第一个编号的切片粉末，缓慢的放入反应瓶(2)中，并记录切片粉末的质量，然后盖紧反应瓶(2)瓶口的橡胶塞(9)，通过平衡管的上端开口向量气管(7)中注满量气管内用液，再用量筒量取10～15ml稀盐酸倒入分液漏斗(1)中，并盖紧分液漏斗(1)口的橡胶塞(9)，最后打开玻璃三通(4)的钢丝夹(10)，待装置内部压强与外界平衡后关闭钢丝夹(10)，并检查各连接处及各开口确保装置的密封性完好；

2)进行测定

第(3)-1)步完成后，旋开分液漏斗(1)斗颈上的活塞，分液漏斗(1)中的稀盐酸慢慢流入反应瓶(2)，待稀盐酸完全流入反应瓶(2)后，打开磁力搅拌机(3)进行搅拌，此时反应瓶(2)中不断产生CO₂气体并不断向量气管(7)中扩散，量气管(7)的测量管中的液面不断下降，平衡管中的液面不断上升溢出，在测量过程中，操作量气管(7)底部泄水管的钢丝夹(10)保证量气管的测量管和平衡管中的液面随时保持相平，待测量管和平衡管的液面稳定后，关闭磁力搅拌机(3)，并通过泄水管的钢丝夹(10)调节测量管与平衡管的液面相平，读取并记录测量管的示数，同时读取并记录缓冲瓶(6)中温度计(5)的示数和实验室气压表的示数，最后清洗净实验仪器后再返回第(3)-1)和2)步，进行下一编号切片粉末的碳酸盐含量测定，如此重复，直至在第(2)-2)步中所制得的所有编号的切片粉末全部测定完毕为止；

(4)数据处理及结果分析

1)数据处理

第(3)步完成后，首先将第(3)-2)步所记录的二氧化碳体积(V)、温度(T)、压强(P)和碳化水泥基材料粉末质量(m)值，分别计算出各切片粉末的碳酸盐含量(W)值，结果以CaCO₃的百分含量W(％)计，计算公式如下：

W=PVMRTm×10-1]]>

式中：W——CaCO₃的百分含量，％

P——实测大气压强，kPa

V——成CO₂气体的体积，ml

R——CO₂气体常数，R＝8.254J·k^-1·mol^-1

T——酸盐定量分析装置内部温度，K

M——CaCO₃摩尔质量，g/mol，M＝100.09g/mol

m——嵌化水泥基材料切片粉末的质量，g

然后，将各切片粉末的碳酸盐含量值绘制成“碳酸盐含量-深度”曲线；

2)结果分析

在第(4)-1)步完成后，根据实验的目的要求，对第(4)-1)步绘制成的“碳酸盐含量-深度”曲线及数据进行分析，分析水泥基材料碳化的程度及抗碳化性能的优劣，并提出改善措施。