[发明专利]一种基于电阻率法的水泥固化土碳化深度测试方法

说明书

本发明公开一种基于电阻率法的水泥固化土碳化深度测试方法，首先成型水泥固化土试样，拆模养护后进行碳化，碳化至预定时间后，测试试样电阻率；采用酚酞指示剂法测试试样的碳化深度，取碳化深度五个位置处平均值作测试值，将测得的电阻率和碳化深度进行拟合分析，可得到水泥固化土的电阻率和碳化深度之间满足线性关系，继而通过直接测量试样的电阻率来得到对应试样的碳化深度。本发明对水泥固化土碳化深度的测量无损、误差小、可实时连续测量、操作方便，值得广泛推广。

技术领域

本发明涉及一种水泥固化土碳化深度测试方法，具体涉及一种基于电阻率法的水泥固化土深度测试方法。

背景技术

水泥材料的碳化过程是指空气中的二氧化碳通过水泥土的孔隙等通道进入土体，进而与水泥水化产物反应生成碳酸钙，并伴随着孔隙溶液pH值不断增加的过程。水泥材料在长期服役过程中的碳化过程会使其土体的孔隙分布特征和微观胶结状态发生变化，从而对水泥固化土的物理力学性能和化学稳定性产生变异，因此对水泥固化土碳化深度的评测是对水泥材料长期服役性能研究的重要内容。

现有碳化深度的测试方法主要有酚酞指示剂法、热重分析法（TGA）、X射线衍射分析法（XRD）、傅里叶红外分析法（FTIR）、扫描电镜法（SEM）、伽马密度计法等。TGA、XRD、FTIR和SEM法均是基于碳化过程中矿物的变化（水泥水化产物氢氧化钙（CH）转化为碳酸钙（CaCO₃）而提出的。TGA和XRD法可以测得CH和CaCO₃的含量或相对含量，则根据试样中CH和CaCO₃的含量随深度的变化规律即可得到碳化深度；FTIR法是根据CaCO₃中C-O键的特征峰值强弱来确定碳化深度的；SEM法是通过对比CH和CaCO₃的矿物形态来判断碳化深度。TGA、XRD和FTIR法均能够反映碳化程度，但XRD和FTIR法定量精度差，采用TGA、XRD和FTIR法测得的碳化深度约为酚酞指示剂法测量结果的2倍，FTIR法测得的碳化深度也远大于酚酞指示剂法的测量结果。这些方法均需要对水泥固化土进行微观测试，测试步骤繁琐。采用伽马密度计法是基于碳化过程中试样密度的变化而提出的，通过测量相对密度随深度的变化规律即可得到试样的碳化深度，但这种方法易造成辐射污染。

电阻率法作为一种水泥固化土碳化深度测试方法，基于水泥固化土的电阻率和碳化深度之间满足的线性关系，可实现对水泥固化土碳化深度的无损、精准和实时连续重复性测量，且比酚酞法测试过程简单方便。目前未见将电阻率法检测技术用于测试水泥固化土碳化深度的相关报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于电阻率法的水泥固化土碳化深度测试方法，该方法能够基于水泥固化土的碳化深度与试样电阻率之间的线性关系，方便快捷、无损的测试水泥固化土的碳化深度，大大减少酚酞指示剂法带来的工作量，是一种无损、精准的水泥固化土碳化深度测试新方法，且可实现连续重复性测量，应用前景广阔。

本发明的一种基于电阻率法的水泥固化土碳化深度测试方法，包括以下步骤：

步骤(1)，成型水泥固化土试样，拆模养护后进行碳化；

步骤(2)，试样碳化至预定时间（碳化时间取0，1，3，7，10天）后，测试试样的质量和体积以及试样的电阻率；

步骤(3)，采用酚酞指示剂法测试试样的碳化深度；

步骤(4)，将测得的电阻率和碳化深度进行拟合分析，得到水泥固化土的电阻率和碳化深度之间的关系，通过直接测量试样的电阻率来得到对应试样的碳化深度。

上述步骤(1)中，按照7.5%~30%的水泥掺入量称取水泥粉末和粘土，并根据最优含水率加水搅拌10min，混合均匀后压入高度为10cm的模具中，制作好脱模后，放入塑料自封袋中贴上标签，在相对湿度95 %、温度20 ± 2 ºC的养护试样中养护60天；