[发明专利]含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液的配制方法及装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种人工配制地下水溶液的方法及装置，具体是一种含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液的配制方法及装置。

二、背景技术

地下水环境中的侵蚀性二氧化碳通过混凝土孔隙和微裂缝进入到混凝土内部，会与混凝土孔溶液中的碱性物质发生碳化反应，造成混凝土碱度下降，引发钢筋锈蚀，导致混凝土结构力学性能退化或丧失，危害结构的可靠性能和安全性能。

目前国内外开展的含侵蚀性二氧化碳地下水环境条件下的混凝土碳化试验，主要采用原位浸泡试验的方式，即在工程现场开挖原位浸泡井进行浸泡试验。原位浸泡试验采用天然地下水，侵蚀性二氧化碳含量较低，试验过程周期长且人力物力消耗量大。此外，也有研究通过加压装置形成侵蚀性二氧化碳地下水环境，但设备昂贵，操作复杂，且混凝土碳化过程在非正常大气压下进行，与工程实际情况有一定差异。

要在实验室开展含侵蚀性二氧化碳地下水环境条件下的混凝土加速碳化试验，就必须人工配制高浓度的含侵蚀性二氧化碳地下水溶液，并保证实验可以在正常大气压下进行，但目前还没有含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液的配制方法的报导。

因此，研发一种含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液的配制方法及装置，能配制出高浓度的含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液，可以在正常大气压下进行含侵蚀性二氧化碳人工地下水环境下混凝土加速碳化试验，为分析和研究混凝土在含侵蚀性二氧化碳地下水环境条件下的碳化规律奠定基础，对综合分析和评估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含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液的配制方法及装置，能配制出高浓度的含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液，为在正常大气压下开展含侵蚀性二氧化碳地下水环境下的混凝土加速碳化试验提供环境条件。

本发明通过以下述技术方案实现上述目的：一种含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液的配制方法，包括以下步骤：

1、配制冰醋酸溶液：常温下，按照每1L冰醋酸溶液中含8.0ml～20.0ml冰醋酸的比例配制冰醋酸溶液；

2、配制碳酸氢钠溶液：常温下，按照碳酸氢钠溶液的浓度与冰醋酸溶液浓度之间的对应关系为每1L冰醋酸溶液中含x ml冰醋酸对应每1L碳酸氢钠溶液中含2xg无水碳酸氢钠的标准配制碳酸氢钠溶液，即每1L碳酸氢钠溶液中对应含有16.0g～40.0g的无水碳酸氢钠；

3、配制含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液：将冰醋酸溶液、碳酸氢钠溶液和蒸馏水按体积比为1:1:6的方式混合。混合时，量取6份体积的水温为0～5℃的蒸馏水放入人工地下水溶液配制箱中并盖上盖板，从人工地下水溶液配制箱一端的通气孔中加入步骤1中配制完成的1份体积的冰醋酸溶液，再从人工地下水溶液配制箱另一端的通气孔中加入步骤2中配制完成的1份体积的碳酸氢钠溶液，然后用密封条对人工地下水溶液配制箱和盖板之间进行密封，并用橡胶塞将盖板上的通气孔塞住，静置24小时后得到含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液；

4、测定人工地下水溶液中侵蚀性二氧化碳的浓度：从静置后的含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液中取出样品溶液，测定样品溶液中侵蚀性二氧化碳的浓度。

所述冰醋酸和碳酸氢钠均为分析纯。

一种适用于含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液的配制方法的装置，包括人工地下水溶液配制箱、盖板、橡胶塞和密封条，盖板放置在人工地下水溶液配制箱的顶部，橡胶塞用于塞住盖板上的通气孔，密封条用于人工地下水溶液配制箱和盖板之间的密封。

所述人工地下水溶液配制箱为长方体，其容量为15L～120L，该容量为人工地下水溶液配制量的1.1～1.3倍，所述盖板为长方形，盖板上钻有两个通气孔，分别位于长方形盖板上对角线两端的20％区域内，两个通气孔的总面积占整个盖板面积的0.1～2％。

本发明的突出优点在于：

1、首次提供了一种含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液的配制方法，能在正常大气压条件下通过化学反应配制出高浓度的含侵蚀性二氧化碳人工地下水溶液；

2、利用设计合理的人工地下水溶液配制箱，将冰醋酸溶液和碳酸氢钠溶液分别从人工地下水溶液配制箱两端的不同通气孔中加入至水温为0～5℃的蒸馏水中，通过低温环境和避免两种溶液直接相遇反应，减少生成的二氧化碳从溶液中逸出，保证了人工地下水溶液中较高的侵蚀性二氧化碳浓度。