[发明专利]连续湿度环境条件下混凝土碳化规律的分析方法及试验装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种混凝土碳化规律的分析方法及试验装置，具体是一种连续湿度环境条件下混凝土碳化规律的分析方法及试验装置。

二、背景技术

混凝土碳化是混凝土耐久性指标之一，碳化是指混凝土所处环境中的二氧化碳通过混凝土孔隙和微裂缝进入到混凝土内部，在有水参与的情况下二氧化碳和混凝土孔溶液中的碱性物质发生碳化反应，生成碳酸钙，造成混凝土碱度下降，进而造成混凝土中钢筋的破坏。

环境相对湿度是混凝土碳化的主要影响因素之一。混凝土碳化反应需要在液相环境中进行，而这种液相环境正是由环境相对湿度决定的。当环境相对湿度较大时，混凝土孔隙水饱和度较高，二氧化碳在混凝土中的扩散受阻，碳化速率较慢；但当环境相对湿度过小时，二氧化碳气体虽然扩散得较快，但由于湿度小，无法形成有效的碳化场所，碳化反应也较难进行。

处于水面附近的混凝土结构，在距离水面不同高度遭受连续不同湿度条件的影响；地下结构中混凝土则长期与土壤接触，地下水位以上的混凝土结构处于不同含水率的土壤环境中，同样处于连续湿度环境中。对于处于连续湿度环境条件下的水工结构和地下结构的混凝土，由于湿度的差异导致同一混凝土结构的不同部位碳化程度不同，进而造成整个混凝土结构耐久性和服役寿命评估的偏差。因此，研究连续湿度环境条件下混凝土的碳化规律是开展水工混凝土结构和地下混凝土结构的耐久性综合评估和服役寿命预测研究的重要基础。

然而，由于大气中二氧化碳的浓度较低，混凝土的碳化过程非常缓慢，因此通常采用将混凝土放置于具有高二氧化碳浓度的密闭空间的方式开展加速碳化试验，以缩短混凝土的碳化时间。

目前，对于相对湿度对混凝土碳化影响的研究，研究成果主要是在单一相对湿度环境条件下开展碳化试验研究得到，这种试验通常采用恒温恒湿的标准碳化箱，通过逐次调节碳化箱中的相对湿度分批开展碳化试验。然而，此类试验只能逐次模拟某一相对湿度的环境条件，无法形成连续湿度环境，难以有效分析连续湿度环境条件下混凝土的碳化规律。

因此，针对连续湿度环境条件下混凝土碳化规律的分析方法开展研究，研发基于连续湿度环境条件的混凝土加速碳化试验装置，获取混凝土在连续湿度环境条件下的碳化规律，对综合分析和评估水工混凝土结构和地下混凝土结构的耐久性具有重要的学术意义和工程应用价值。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种连续湿度环境条件下混凝土碳化规律的分析方法及试验装置，能够有效获取混凝土在连续湿度环境条件下的一系列碳化深度，开展混凝土加速碳化试验，依据取得的试验数据进行分析，综合反映出连续湿度环境条件下混凝土的碳化规律。

本发明通过以下述技术方案实现上述目的：一种连续湿度环境条件下混凝土碳化规律的分析方法，包括以下步骤：

1、开展连续湿度环境条件混凝土加速碳化试验：选取干燥的棱柱体混凝土试块，用环氧树脂对垂直于试块长轴的2个端面进行密封，保留与长轴平行的4个面，将试块以密封面平行于环境中相对湿度梯度方向的方式置于连续湿度环境条件下混凝土碳化规律的分析方法的试验装置中，并开展加速碳化试验；

2、绘制连续湿度环境条件情况图：在碳化试验过程中，测定连续湿度环境条件中沿相对湿度梯度方向的相对湿度值，并对多次测定得到的相对湿度值取平均值，绘制连续湿度环境条件情况图；

3、分析连续湿度环境条件下混凝土的碳化深度：达到期望碳化龄期时，从碳化箱中取出试块，将试块沿相对湿度梯度方向劈裂，清理断面后在断面上喷上浓度为1％的酚酞酒精溶液，其中酒精溶液含20％蒸馏水，经30s后，在颜色变化稳定后的断面上分别按一定间距测定混凝土试块断面四条边的碳化深度，并结合步骤2中获取的连续湿度环境条件情况，分析得到不同相对湿度环境条件下混凝土的碳化深度；

4、绘制混凝土碳化深度与连续相对湿度的关系曲线：对同一相对湿度条件下对应的得到的两个或多个混凝土碳化深度值取平均值，绘制混凝土碳化深度与连续相对湿度的关系曲线。

所述混凝土碳化深度是从混凝土表面沿混凝土表面法线方向到呈现深色的未碳化区域之间的距离，当测点处的未碳化区域分界线上刚好嵌有粗骨料颗粒，从该粗骨料颗粒的两侧绘制虚拟未碳化区域分界线，此时混凝土碳化深度取从混凝土表面沿混凝土表面法线方向到虚拟未碳化区域分界线之间的距离，碳化深度范围为0mm至150mm。

所述期望碳化龄期范围为28天至365天。