一种氯离子跨混凝土迁移量的监测装置、方法及应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种氯离子跨混凝土迁移量的监测装置，包括贮液池、胶套管、上盖板、电极、盐桥、支架；所述上盖板设置于胶套管上端；所述胶套管外封混凝土试件后置于贮液池底部的支架上，使位于混凝土试件下端的贮液池作为阴极室，位于混凝土试件上端、胶套管及上盖板之间的空腔作为阳极室；所述电极包括镍电极、钛电极、银‑氯化银电极和饱和甘汞电极。本发明专利技术还公共开了一种氯离子跨混凝土迁移量的监测方法及应用。本发明专利技术可以测定氯离子的迁移量和迁移速率，应用于评价混凝土中氯离子的渗透性。相比于传统的混凝土氯离子扩散系数仪（RCM），本发明专利技术操作简单，造价低廉，可以实时监测，适用范围广，且不会对试件产生破坏。

Monitoring device, method and application for crossing quantity of chloride ion across concrete

The invention discloses a device for monitoring the migration of chloride ion across the concrete, which comprises a liquid storage tank, plastic casing, upper cover plate, electrode, salt bridge, bracket; the upper cover plate is arranged on the upper end of the bracket plastic casing; casing sealing rubber concrete specimens are put on at the bottom of the liquid storage tank, liquid. The storage pool is located at the lower end of the concrete specimen as the cathode chamber, in the concrete specimens, and the upper rubber sleeve between the upper cover plate of the cavity as the anode chamber; the electrode comprises a nickel electrode, titanium electrode, silver silver chloride electrode and saturated calomel electrode. The invention also discloses a monitoring method and application of the chloride ion cross concrete migration amount. The invention can measure the migration rate and the migration rate of chloride ions, and is applied to evaluate the permeability of chloride ions in concrete. Compared with the traditional concrete chloride diffusion coefficient instrument (RCM), the invention is simple in operation and low in cost, can be monitored in real time, and has wide application range and can not cause damage to the test piece.

【技术实现步骤摘要】
一种氯离子跨混凝土迁移量的监测装置、方法及应用
本专利技术涉及氯离子选择电极领域，尤其是涉及混凝土中氯离子迁移量和速率的监测装置、方法及应用。
技术介绍
混凝土作为一种建筑材料，其耐久性一直是研究的热点。虽然微裂缝对构件的承载能力不会产生大的影响，但在桥梁工程的氯盐环境下，氯离子会透过保护层的裂缝到达钢筋表面，加速钢筋的腐蚀。腐蚀产物膨胀进一步加速裂缝的开展，直至对构件产生破坏。因此，混凝土中氯离子渗透性的测定有着重要的意义。目前氯离子渗透性试验方法可分为三大类：自然扩散法、外加电场加速扩散法和压力渗透法。自然扩散法需要的时间较长，相比之下，外加电场加速扩散法快速，是目前应用最广泛的方法。外加电场加速扩散法主要包括ACTMC1202试验方法及其改进方法和RCM试验方法。ACTMC1202法通过测定一定的电场下混凝土通过的总电量来评价混凝土中氯离子的渗透性，由于孔隙溶液中离子的浓度、温度等因素对测量结果有较大的影响，容易产生误差，而混凝土氯离子扩散系数仪（RCM）通过在劈裂面上喷洒硝酸银，根据氯化银的产物的位置推算氯离子扩散系数。这种测定方法不适合高渗型混凝土，也不能跟踪氯离子跨混凝土的迁移过程，得到氯离子迁移量和迁移速率与时间的关系。此外，RCM法需要劈裂试件，对试件产生破坏，试件不能重复使用。目前仍未有一种简单、准确、直观的测定混凝土中氯离子迁移量的方法及装置。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种氯离子跨混凝土迁移量的监测装置、方法及应用。本专利技术所采用的技术方案是在附加电场的作用下，通过电化学工作站测定混凝土表面银-氯化银电极与参比电极的电位差，根据氯离子浓度和电位差的半对数标准曲线得到氯离子跨混凝土的迁移量与时间的关系。本专利技术一方面提供一种氯离子跨混凝土迁移量的监测装置，包括贮液池、胶套管、上盖板、电极、盐桥、支架；所述上盖板设置于胶套管上端；所述胶套管外封混凝土试件后置于贮液池底部的支架上，使位于混凝土试件下端的贮液池作为阴极室，位于混凝土试件上端、胶套管及上盖板之间的空腔作为阳极室；所述电极包括镍电极、钛电极、银-氯化银电极和饱和甘汞电极，所述镍电极通过支架固定于贮液池底部的阴极室中，所述钛电极通过支架固定于阳极室内，所述银-氯化银电极和饱和甘汞电极固定于上盖板，向下延伸并穿过钛电极的两个通孔到达混凝土试件上表面，所述饱和甘汞电极末端接上盐桥与银-氯化银电极隔间隙相望。进一步地，所述上盖板中部设有方便钛电极接通外部电路的插口，所述贮液池的池壁设有用于固定及方便镍电极接通外部电路的插口。进一步地，所述上盖板、胶套管、混凝土试件、支架、电极的连接采用环氧树脂胶粘、搭接或卡位方式固定连接。进一步地，所述上盖板、贮液池和胶套管均采用透明材料制作。进一步地，所述贮液池、胶套管为圆柱体。进一步地，所述的镍电极、钛电极为圆形网格板。本专利技术同时提供了一种基于氯离子跨混凝土的迁移量的监测方法，采用所述监测装置，包括以下步骤：（1）将混凝土试件浸泡于KNO3和KOH溶液中，拿出后用胶套管密封试件侧表面；（2）将适量的NaCl、KNO3和KOH溶液加入阴极室中；KNO3和KOH溶液通过上盖板加入阳极室中；（3）在盐桥中加入相同浓度的KNO3溶液；（4）将阳极室中的饱和甘汞电极和银-氯化银电极分别与电化学仪器的参比电极和工作电极相连接，将钛电极和镍电极分别与稳压直流电源的正负极相连接；（5）通入恒定电压，通过电化学工作站测定混凝土试件表面银-氯化银电极与参比电极的电位差随时间的变化，再根据氯离子浓度和电位差的半对数标准曲线推得氯离子跨混凝土迁移量与时间的关系。进一步地，所述NaCl、KNO3和KOH的浓度区间分别为1~4mol/L、0.1~1mol/L、0.05~0.3mol/L。进一步地，所述稳压直流电源的电压范围为10~60V。更进一步地，本专利技术还提供了上述监测方法应用于评定混凝土中氯离子渗透性上。与现有技术相比，该本专利技术具有适用范围广、成本低、操作简便、可以实时监测、对试件不产生破坏等特点，实现无损检测，包括：（1）适用范围广：氯离子扩散系数仪或ACTMC1202法只适合评价一定密实度范围内混凝土中氯离子的渗透性，而本专利技术装置及方法测定的是氯离子的迁移过程，不受时间和混凝土渗透性能的限制。（2）成本低：RCM方法使用昂贵的硝酸银检测氯离子，作为耗材，成本高，而本专利技术方法通过测定电极电位差来测定氯离子迁移量，耗材少，成本低。（3）操作简便：RCM实验需要劈开实验试件，观察劈裂面的氯化银分布推算混凝土氯离子扩散系数，操作繁琐复杂，而本专利技术方法测定的是跨过混凝土到达上表面的氯离子浓度，无需劈开试件。（4）实时监测：相比于最后只能推得一个氯离子扩散系数，本专利技术装置及方法可以直观地通过测定电极的电位差得到氯离子迁移量和迁移速率随时间的变化关系，反映氯离子在外电场下跨混凝土迁移的全过程。（5）对试件不产生破坏：本专利技术方法不会对试件产生结构性的破坏，试件在反向电场的作用下，内部的氯离子全部迁移出，试件可以循环使用。附图说明图1本专利技术实施例1的装置外观结构图。图2本专利技术实施例1的装置透视图。图3本专利技术实施例1的装置中上盖板的结构示意图。图4本专利技术实施例1的装置中镍电极的结构示意图。图5本专利技术实施例1的装置中钛电极的结构示意图。图6本专利技术实施例1的装置中银-氯化银电极的结构示意图。图7本专利技术实施例1的装置中饱和甘汞电极的结构示意图。图8本专利技术实施例1的装置中支架的结构示意图。图9本专利技术实施例2所得的氯离子跨混凝土迁移量随时间变化的曲线。图中所示：1为贮液池，2为胶套管，3为上盖板，4为银-氯化银电极，5为饱和甘汞电极，6为钛电极，7为镍电极，8为支架，9为混凝土试件。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步的说明。实施例1如图1至图8所示，一种氯离子跨混凝土迁移量的监测装置，包括贮液池1、胶套管2、上盖板3、电极、盐桥、支架8，所述上盖板3、贮液池1和胶套管2均采用透明材料制作。所述上盖板3和胶套管2均为圆柱形，所述上盖板3设置于胶套管2上端，采用卡位固定连接方式与胶套管2相连接；所述胶套管2外封混凝土试件9后置于通过环氧树脂等胶粘结固定在圆柱形贮液池1底部的支架8上，使位于混凝土试件9下端的贮液池1作为阴极室，位于混凝土试件9上端、胶套管及上盖板3之间的空腔作为阳极室；从而保证阴极室的氯离子只能通过混凝土下表面向上迁移；所述电极包括镍电极7、钛电极6、银-氯化银电极4和饱和甘汞电极5，所述镍电极7通过支架8固定于贮液池底部的阴极室中，优选形状为圆形的网格板；所述钛电极6通过支架8固定于阳极室内，优选形状为圆形的网格板；本领域技术人员根据具体情况，也可选择钛电极6代替镍电极7。所述银-氯化银电极4和饱和甘汞电极5固定于上盖板3，向下延伸并穿过钛电极6的两个通孔到达混凝土试件9上表面，所述饱和甘汞电极5末端接上盐桥与银-氯化银电极4隔间隙相望。本实施例中，银-氯化银电极4和饱和甘汞电极5分别固定于上盖板3中心左右两侧，银-氯化银电极4的外形没有严格的要求，优选细长的圆柱体，电极尖端与混凝土试件9上表面处于同一水平线上，饱和甘汞电极5通过盐桥与银-氯化银电极4相靠近。所述上盖板3中部设有方便本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氯离子跨混凝土迁移量的监测装置，其特征在于：包括贮液池（1）、胶套管（2）、上盖板（3）、电极、盐桥、支架（8）；所述上盖板（3）设置于胶套管（2）上端；所述胶套管（2）外封混凝土试件（9）后置于贮液池（1）底部的支架（8）上，使位于混凝土试件（9）下端的贮液池（1）作为阴极室，位于混凝土试件（9）上端、胶套管及上盖板（3）之间的空腔作为阳极室；所述电极包括镍电极（7）、钛电极（6）、银‑氯化银电极（4）和饱和甘汞电极（5），所述镍电极（7）通过支架（8）固定于贮液池底部的阴极室中，所述钛电极（6）通过支架（8）固定于阳极室内，所述银‑氯化银电极（4）和饱和甘汞电极（5）固定于上盖板（3），向下延伸并穿过钛电极6）的两个通孔到达混凝土试件（9）上表面，所述饱和甘汞电极（5）末端接上盐桥与银‑氯化银电极（4）隔间隙相望。

【技术特征摘要】
1.一种氯离子跨混凝土迁移量的监测装置，其特征在于：包括贮液池（1）、胶套管（2）、上盖板（3）、电极、盐桥、支架（8）；所述上盖板（3）设置于胶套管（2）上端；所述胶套管（2）外封混凝土试件（9）后置于贮液池（1）底部的支架（8）上，使位于混凝土试件（9）下端的贮液池（1）作为阴极室，位于混凝土试件（9）上端、胶套管及上盖板（3）之间的空腔作为阳极室；所述电极包括镍电极（7）、钛电极（6）、银-氯化银电极（4）和饱和甘汞电极（5），所述镍电极（7）通过支架（8）固定于贮液池底部的阴极室中，所述钛电极（6）通过支架（8）固定于阳极室内，所述银-氯化银电极（4）和饱和甘汞电极（5）固定于上盖板（3），向下延伸并穿过钛电极6）的两个通孔到达混凝土试件（9）上表面，所述饱和甘汞电极（5）末端接上盐桥与银-氯化银电极（4）隔间隙相望。2.根据权利要求1所述氯离子跨混凝土的迁移量的监测装置，其特征在于：所述上盖板（3）中部设有方便钛电极（6）接通外部电路的插口，所述贮液池（1）的池壁设有用于固定及方便镍电极（7）接通外部电路的插口。3.根据权利要求1所述氯离子跨混凝土的迁移量的监测装置，其特征在于：所述上盖板（3）、胶套管（2）、混凝土试件（9）、支架（8）、电极的连接采用环氧树脂胶粘、搭接或卡位方式固定连接。4.根据权利要求1所述氯离子跨混凝土的迁移量的监测装置，其特征在于：所述上盖板（3）、贮液池（1）和胶套管（2）均采用透明材料制作。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞轩，李静，郑钰洁，邓海彬，陈连佳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44