[发明专利]水泥基材料抗碳化性能的测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于混凝土抗碳化性能测试技术领域，特别涉及由水泥、矿物掺合料、外加剂等所组成的水泥基材料抗碳化性能的测试装置及方法。

背景技术

混凝土无疑是当今世界上用量最大的人造建筑材料，其耐久性与建筑物的使用寿命、安全性等息息相关，因此对混凝土及其组成材料进行耐久性研究十分重要。混凝土内部孔溶液的pH值通常维持在12.5～13.5之间。在这种高碱性的环境中，钢筋表面会形成一种保护膜，使其免遭破坏。由于收缩、施工等各方面的原因，混凝土内部存在许多大小不一的毛细孔、孔隙、气泡，甚至缺陷，形成的水泥石结构是一个含固相、液相、气相的非均匀质体，环境中的CO₂便通过这些缺陷和孔隙渗透到混凝土内部，并在孔溶液中和固体表面发生复杂的碳化反应，使得pH值降至8.5～9.0之间甚至更低，失去对钢筋的保护作用，引起钢筋的锈蚀，导致钢筋混凝土结构破坏。同时，混凝土的碳化还会引起混凝土结构的收缩，形成收缩裂缝；降低混凝土强度；破坏混凝土结构等。因此碳化直接影响到混凝土的耐久性。随着全球温室效应的加剧，大气中CO₂浓度的增加(两百年前其约占大气总容量的0.03％，在过去二百年中，二氧化碳浓度增加25％)，大量处于暴露环境中的混凝土结构物面临的碳化问题越来越严重，研究混凝土的碳化问题并给予防治很有必要。

现有混凝土抗碳化性能测试的方法，如《混凝土》2005年第11期中的“混凝土碳化研究与进展(1)——碳化机理及碳化程度评价”一文中公开的两种方法，①酚酞滴定法：用1％的酚酞乙醚(或酒精)溶液作为酚酞指示剂，将其喷洒在混凝土破裂面上，从混凝土表面到呈红色(未碳化区)界限的平均距离为碳化深度。该方法的主要缺点是：不能有效区分完全碳化区、碳化反应区(部分碳化区)和未碳化区，以及碳化反应区的碳化程度等；也不能确定混凝土的中性化是否由碳化所引起。故该方法仅能对碳化做出直观的、简单的判断。②热失重法(TGA)：它是利用热重分析仪测量出碳化材料中CaCO₃和Ca(OH)₂的含量，以判断混凝土中某一区域的碳化情况。该方法的主要缺点是：制样较复杂、升温需要花费大量时间、费用高等，使其只能用于对碳化材料内部的某一点进行碳化情况分析，但要测出碳化产物在材料中的线性分布情况及完全碳化区、碳化反应区和未碳化区的深度，需要花费大量的时间和费用，不可能推广应用。

发明内容

本发明的目的是：针对现有混凝土抗碳化性能测试方法的缺点和不足，提供了一种水泥基材料抗碳化性能的测试装置及方法，利用水泥基材料净浆试件进行碳化实验，消除了骨料(即石子、砂、钢纤维等)对碳化的影响，具有方法简单、测量速度快、测试准确、结果科学可靠等特点。

本发明的机理是：①由于混凝土碳化主要是空气中的二氧化碳(CO₂)气体与混凝土的净浆部分中的碱性物质发生的化学反应，骨料并不参与化学反应且对碳化的机理影响很小，因此本发明采用净浆试件进行碳化实验，消除了骨料对碳化的影响，将研究重点集中于水泥基材料本身的抗碳化性能上，同时使得碳化水泥基材料中碳酸盐含量的测定变得十分简单、方便；②水泥基材料碳化的机理是空气中的二氧化碳(CO₂)气体与水泥基材料中的碱性物质发生化学反应，生成物主要为CaCO₃等碳酸盐，因此通过测量碳化水泥基材料中碳酸盐的含量便可判断水泥基材料碳化的程度；③水泥基材料的抗碳化性能是指材料对碳化的抵制能力，因此在一定条件下，水泥基材料的碳化越严重，则该材料的抗碳化性能也越差，反之，则抗碳化性能越好。

实现本发明目的的技术方案是：

一种水泥基材料抗碳化性能的测试装置，由反应部分、缓冲部分和集气测量部分组成，其间通过橡胶管连通。