[发明专利]荷载作用混凝土孔结构演化原位监测方法与试验装置

说明书

荷载作用混凝土孔结构演化原位监测方法与试验装置，所述的方法包括测定标准浓度盐溶液的电阻率、待测试件预处理、安装加载单元、安装待测混凝土试件及离子迁移单元、测定不同荷载条件下混凝土试件的电阻率，根据Archie方程计算混凝土连通孔隙率，反映混凝土孔结构演化过程；所述的装置包括离子迁移单元、电阻率测定单元、加载单元和数据处理单元；数据处理单元包括信号处理器和中央控制器。本发明的有益效果是：突破了传统测试方法对试样大小的限制，通过对试件施加轴拉荷载，进行荷载作用下混凝土孔结构演化过程的原位监测，测得的混凝土连通孔隙率以及荷载大小与孔隙率的关系更可直接应用于混凝土结构耐久性预测。

技术领域

本发明涉及混凝土孔结构测定技术领域，尤其涉及一种非接触式阻抗法测定受轴拉荷载作用混凝土连通孔隙结构演化的原位监测方法与试验装置。

背景技术

混凝土是一种多孔材料，在土木工程结构中有着广泛的应用。随着全球经济快速发展，建设规模空前，水泥基材料使用量逐年上升，对于经济高速发展的中国尤为突出。我国是一个发展中的大国，正在从事着大规模的基础设施建设，但我国的各种资源和能源并不丰富，因此更需要从战略高度，合理地利用有限的资源，科学地设计出安全、适用又耐久的工程项目，更要尽可能延续现有基础设施的使用寿命。

处于海洋环境、撒除冰盐环境以及工业环境中的钢筋混凝土结构，由于氯盐、水分和氧气通过混凝土的毛细孔到达钢筋表面从而引起钢筋腐蚀，会大大降低混凝土结构的使用寿命。由钢筋锈蚀导致的混凝土结构耐久性问题，已成为国际研究热点问题。据统计，环境对混凝土结构腐蚀破坏造成的损失，有些国家会达到国民生产总值的2％～4％。混凝土中的孔隙分为开口孔、半开口孔和封闭孔。侵蚀介质向混凝土中的传输速度除受环境温湿度影响外，主要取决于混凝土的开口连通孔隙率。准确测定混凝土的连通孔隙率是预测混凝土抵抗侵蚀介质传输能力的关键。如今，混凝土孔隙率的测定通常采用压汞法。压汞法的测定结果容易受汞压力的影响，测得孔隙率通常包括连通孔和部分半连通孔隙，而真正为介质传输提供通道的是连通孔隙。由于受试验技术和压汞原理的限制，测试混凝土的孔隙率，如今的做法是将混凝土破碎，然后取混凝土内的砂浆部分进行压汞试验，而且试样尺寸通常只有黄豆般大小(约直径5mm)。可见，压汞法测试混凝土的孔隙率，实际上是测试砂浆的孔隙率，没有包含粗骨料。实际应用中的钢筋混凝土结构，混凝土必然都是包含粗骨料的。要真实测定混凝土的连通孔隙率，需要包含粗骨料，而要保证混凝土中粗骨料的均匀性，通常试件边长要大于2.5倍骨料粒径，假如粗骨料最大粒径25mm，试件截面边长应该在65mm左右，采用传统测试方法很难做到。

事实上，混凝土是包含粗骨料、细骨料和水泥石基体的三相复合材料，而毛细孔(还有更小的凝胶孔)则主要存在于水泥石基体中。有研究表明，骨料和水泥石的界面过渡区也是孔隙含量较高的区域。如果采用砂浆反映混凝土的孔隙特征，粗骨料的影响不能很好测定，且粗骨料与水泥石基体间的界面过渡区会被忽略。要准确预测混凝土结构的抗介质侵蚀能力，需要准确定量混凝土的连通孔隙率。基于非接触式阻抗法，中国专利授权公告号CN102539928A，授权公告日是2012年7月4日，名称为“应用于分析水泥基材料孔结构的非接触式阻抗测量仪”，提供了一种应用于分析水泥基材料孔结构的非接触式阻抗测量仪，用于测量样品经历物理或化学过程状态变化过程中的阻抗和复电阻率，中国专利授权公告号CN12226824B，授权公告日是2013年7月31日，名称为“高温环境混凝土形成过程中电阻率变化的测量装置与方法”，公开了一种高温环境混凝土形成过程中电阻率变化的测量装置与方法。该两项专利采用无极非接触法分析水泥基材料或混凝土早龄期(通常7天龄期内)的孔结构发展规律，但不能对成熟后(通常28天龄期后)混凝土进行孔结构定量分析。