混凝土氯离子扩散系数快速测定方法RCM法

CABR-RCMP6 混凝土氯离子扩散系数
&电通量测定仪操作规程
一、氯离子扩散系数试验
1、在启动设备前，检查橡胶筒及试验槽中注入的溶液以及导
线与主机及极板间连线是否正确。

2、运行测定仪软件，根据试验目的选择左侧单选框：“国家
标准RCM”，并选择试验组数。

3、点击“运行”按钮，30s后弹出“采集初始电流”，无异常
则点击“Yes“继续试验。

程序将按照规范要求自动运行，
直至加载时间结束。

4、点击“生成试验报告”，打印结果。

二、混凝土电通量试验
1、在启动设备前，检查有机玻璃电池夹具中注入的溶液以及
导线与主机及极板间连线是否正确。

2、运行测定仪软件，选择左侧单选框：“电通量”，并选择试
验组数。

3、点击“运行”按钮，在最初30s内进行电压调整，30s秒
后电压稳定。

程序将按照规范要求自动运行，直至加载时
间结束。

4、点击“生成/浏览报告”，弹出报告窗口，查看试验结果。

三、试验结束，关闭电源，将仪器存放在防尘、防潮、防晒处。

混凝土中氯离子扩散系数测定方法一、引言混凝土中氯离子扩散系数测定方法是评价混凝土耐久性的重要指标之一，对于混凝土结构的设计、施工以及维护具有重要意义。

因此，深入研究混凝土中氯离子扩散系数测定方法，对于提高混凝土的耐久性、延长混凝土的使用寿命有着重要的意义。

二、混凝土中氯离子扩散的原理混凝土中氯离子扩散是由于氯离子在混凝土中的自由移动引起的。

氯离子在混凝土中的扩散过程可以用扩散方程描述，即Fick扩散方程。

Fick扩散方程可以表示为：D=φ×D0其中，D表示混凝土中氯离子的扩散系数，φ表示混凝土中氯离子的有效扩散系数，D0表示混凝土中氯离子的自由扩散系数。

三、混凝土中氯离子扩散系数测定方法1. 水浸法水浸法是测定混凝土中氯离子扩散系数的常用方法之一。

该方法的具体步骤如下：（1）将混凝土试件放入水中，使其完全浸泡。

（2）在浸泡的过程中，测定混凝土中氯离子的浓度随时间的变化情况。

（3）根据混凝土中氯离子浓度随时间变化的曲线，计算混凝土中氯离子的扩散系数。

2. 湿度梯度法湿度梯度法是一种新型的测定混凝土中氯离子扩散系数的方法。

该方法的具体步骤如下：（1）将混凝土试件放置在高湿度的环境中，使试件上表面湿度达到100%。

（2）在试件的下表面设置一个负载，使其产生一定的压力。

（3）测量试件下表面的湿度变化情况，并根据湿度变化情况计算混凝土中氯离子的扩散系数。

3. 电导率法电导率法是一种测定混凝土中氯离子扩散系数的非常有效的方法。

该方法的具体步骤如下：（1）在混凝土试件上表面涂上一层导电涂料。

（2）在导电涂料表面放置两个电极，并连接到电阻器。

（3）测量电阻器的电阻值，并根据电阻值计算混凝土中氯离子的扩散系数。

四、混凝土中氯离子扩散系数测定方法的优缺点1. 水浸法的优缺点优点：水浸法操作简单，成本较低。

缺点：水浸法需要较长时间进行测量，且需要大量的混凝土试件。

2. 湿度梯度法的优缺点优点：湿度梯度法测量速度较快，只需要少量的混凝土试件。

SONA混凝土结构耐久性检测RCM-DEH型混凝土氯离子扩散系数快速测定仪操作指南北京首瑞测控技术有限公司Beijing SONA MC Tech.Co.,Ltd重要安全信息本信息可以帮助您安全使用本公司公司产品，请遵循并保留本公司产品随附所有资料。

客户的安全对于本公司公司很重要，我们开发的产品安全、有效。

本产品为机电一体化产品。

电源线、测试线以及其它功能部件在使用不当的情况下仍会引起潜在的安全危险，可能会导致人身伤害或财产损失。

要减少这些危险，请按照产品的说明操作，遵循产品所有操作说明中的警告信息并仔细阅读本文。

仔细按照本文中包含的和随产品提供的资料进行操作，有助于您免受危险并拥有一个安全的工作环境。

需要立即采取操作的情况产品可能由于使用不当或疏忽而损坏。

某些产品损坏程度严重的，经过本公司公司专业人员检查及修理后才可以继续使用。

请经常检查设备情况，如果您发现经下列出的任何情况（虽然很少发生）或者对产品有任何安全方面的考虑，请停止使用该产品并断开电源，直到您可以与本公司取得联系以得到进一步的指导为止。

●电源线、插头、测试线破裂或损坏。

●有冒烟或从主机中发出异味。

●产品机箱内部进水。

●测量时测试线正负极对接。

●产品以任何方式的跌落或受到损坏。

●当按照操作说明操作时产品不正常动作。

注：如果对于本公司提供的产品发现这些情况，请停止使用该产品，直到您联系产品生产商并获取进一步说明或得到合适的替换件为止。

一般安全准则请始终遵守以下预防措施以降低人身伤害和财产损失的风险。

维修请勿试图自己维修，除非本技术中心提示您这样操作。

电源线请勿将电源线缠绕在其他物品上，这样做会绷紧电源线，从而可能导制电源破损裂、或弯曲。

这样会出现安全隐患。

避免电源线接触到液体（试验中会接触有腐蚀性液体）液体有时会导致短路。

流体也可能导制电源线终端的连接器接头逐渐腐蚀，这样最终会导制过热。

插头的插座设备使用三线插头，请选择三线的电源插座使用。

t0579-2020水泥混凝土抗氯离子渗透试验方法(rcm法)
《T0579-2020 水泥混凝土抗氯离子渗透试验方法（RCM 法）》是中国国家标准化管理委员会发布的标准，用于评估水泥混凝土材料的抗氯离子渗透性能。

RCM法是一种常用的实验方法，用于测定水泥混凝土试件在氯离子侵蚀环境下的耐久性能。

该方法主要通过测量试件内部氯离子的渗透深度和浓度来评估水泥混凝土的抗氯离子渗透性能。

在《T0579-2020 水泥混凝土抗氯离子渗透试验方法（RCM法）》中，详细描述了试验的具体步骤和操作要求，包括试件制备、试验设备和仪器的使用、试验条件的控制等内容。

通过该标准的指导，可以进行标准化的水泥混凝土抗氯离子渗透性能评估。

需要注意的是，该标准是中国国家标准，适用于中国国内相关工程和研究领域。

如果您需要更详细的信息或具体的试验操作指南，请参考该标准的正式发布文档或咨询相关的技术专家。

氯离子扩散系数测定仪NJ-RCM氯离子是水泥结构中常见的化学物质，它对水泥混凝土构件的强度、耐久性和钢筋的锈蚀起到重要的影响。

测定水泥混凝土中氯离子的扩散系数是确定其耐久性的关键措施之一。

而NJ-RCM氯离子扩散系数测定仪正式针对这一问题而设计的一种特殊仪器。

原理NJ-RCM氯离子扩散系数测定仪是一种自行研发的电化学测定设备。

其基本原理是测定池中氯离子的传输过程，利用与氯离子浓度成正比的浓度梯度解析氯离子的扩散系数。

仪器的测试池是一个由两个半球形桶壳组成的完整圆球形。

设备通过程序控制甲醇水溶液在测试池中的泵送、稳定和回收，使其维持在一定的状态。

电极阵列被浸泡在容器内，电位的变化随时间被测量，然后从样品中得到离子的扩散系数。

特点1.该设备可根据ASTM G109-07标准来测量扩散系数和阴离子通透性系数，适用于水泥混凝土、钢筋混凝土等各种材料。

2.仪器具有优秀的稳定性和精度，在数据处理时可自动计算和显示扩散系数、阴离子通透性系数等参数。

3.NJ-RCM氯离子扩散系数测定仪具有简单的操作过程，可轻松测量氯离子扩散系数，并提取精确的阴离子通透性数据。

4.设备采用先进的电化学技术，测试数据的精度高，结果可靠。

操作方法以下是NJ-RCM氯离子扩散系数测定仪的具体操作方法：1.确认设备处于稳定的电位下。

在测定前，将测试池中甲醇水溶液的浓度平衡稳定在0.5mol/L以下。

2.将测试样品放入测试池中，并启动测试程序。

测试程序会自动控制电位调节，将电位稳定在一定的情况下，完成氯离子扩散系数的传输。

3.从仪器上取下电极阵列，然后用离子色谱仪等仪器测量样品中的离子浓度。

4.根据得到的数据计算氯离子扩散系数。

结语NJ-RCM氯离子扩散系数测定仪是一种高精度、高稳定性的设备，它可用于测量水泥混凝土等各种材料中氯离子的传输率，以及对该传输率的影响。

该设备的操作过程简单，操作难度低，非常适合于技术人员、建筑师等专业人士的使用。

型号：CABR－RCM6/3混凝土RCM氯离子扩散系数测定仪使用说明书建筑材料研究所建研建材有限公司重要声明一、感谢您购买建研建材有限公司出品的混凝土RCM氯离子扩散系数测定仪（CABR-RCM6/3）产品。

在使用CABR-RCM6/3混凝土RCM氯离子扩散系数测定仪之前，请认真阅读本说明书。

当您开始使用CABR-RCM6/3混凝土RCM氯离子扩散系数测定仪时，建研建材有限公司认为您已经认真阅读了本说明书。

二、请在购买产品后两个月内，认真填写“产品三包凭证回执”，并邮寄或送到中国建筑科学研究院建筑材料研究所登记，以便为您提供更好的服务。

三、本说明书所涉及的内容改变时，恕不另行通知，以产品实物为准。

如有需要可到中国建筑科学研究院建筑材料研究所网站（）查询。

四、作为混凝土耐久性检测产品，本公司强烈建议您在试验前确认设备工作正常，对于使用中由于产品硬件损坏引起的试验推迟，本公司只对产品硬件本身承担保修责任，对试验本身不承担任何责任。

五、任何未经权责机构批准的改变或修改，都可能使用户无法操作此仪器。

本公司不对任何由未经批准的修改所引起的故障负责，修正这种故障由用户自行承担。

六、在通电的情况下，连接线的正负极板严禁直接接触。

开机前，应检查正负极板接线及安放位置以及导线与主机连线是否正确，即：与主机正极连接的阳极板（接线插口为红色）与NaOH溶液（阳极）接触，与主机负极连接的阴极板（接线插口为黑色）与NaCl溶液（阴极）接触。

阴阳极板的安放位置请参照后续章节。

注：主机输出的正极、导线正极以及阳极板的正极均用红色表示，主机输出的负极、导线负极以及阴极板的负极均用黑色表示，试验时不能出现“红－黑”相连的情况。

某通道电流（液晶屏显示或电脑软件显示）如超过400mA，应立即停止试验，关闭主机，并检查原因。

仪器在正常实验室环境条件下保存和使用，当需要在室外使用时，应避免曝晒和雨淋。

如需维修应找本公司专业维修人员。

如果您需要混凝土耐久性其它检测产品，请致电建研建材有限公司仪器设备销售部：彭经理 010-******** 139******** 刘经理 010-******** 139********或登陆仪器设备网站：建筑材料研究所 建研建材有限公司 结合国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》、行业标准《混凝土抗冻试验设备》、《混凝土试验用搅拌机》、《混凝土氯离子电通量测定仪》等标准规范的制修订，中国建筑科学研究院建筑材料研究所开发研制了一系列混凝土耐久性试验/检测仪器设备，由中国建筑科学研究院下属公司——建研建材有限公司负责生产和销售。

rcm氯离子扩散系数机理RCM氯离子扩散系数机理，是指通过数学模型，解释了氯离子在混凝土中扩散的规律，这个模型包括了以三州模型为主要基础的数学方程式，以及考虑了混凝土孔隙结构、环境温度、湿度等影响因素的系数。

本文将通过多方面的介绍，深入探讨RCM氯离子扩散系数机理。

1. RCM氯离子扩散系数简介RCM（Rapid Chloride Migration）氯离子迁移试验是一种准确测量混凝土中氯离子扩散速度的实验方法。

在这个实验中，利用直流电场推动混凝土中的氯离子从阴极向阳极方向迁移，同时记录时间、电荷、氯离子的移动速度等参数。

通过这个实验可以了解到混凝土中氯离子的扩散系数，进而根据扩散系数和混凝土性能等指标来评估混凝土的耐久性。

2. RCM氯离子扩散系数机理2.1 三州模型三州模型是RCM氯离子扩散系数机理的基本理论。

该模型假设混凝土可以分为三个不同的区域，即粘结带、过渡带和孔隙水带，如下图所示。

![image.png](其中，粘结带是最靠近钢筋的区域，以钢筋周围宏观观察到的硬化混凝土为界，粘结带内存在着新生的晶体和致密的无气孔混凝土；而过渡带是介于粘结带和孔隙水带之间的区域，过渡带内的混凝土因含气孔率更高而密度较低，该区域又可分为两个子区域，即溶解带和溶解-再沉淀带。

溶解带是钢筋周围一段离钢筋近的混凝土区域，该区域的混凝土会因暴露在氯离子浓度较高的区域而发生溶解。

溶解-再沉淀带是介于溶解带和孔隙水带之间的区域，该区域的混凝土含有溶解后再溶出的盐和沉淀后脱落的氯化物等。

孔隙水带是距离钢筋最远的混凝土区域，主要存在水分、孔隙和混合的氯离子等化学物质。

根据三州模型，氯离子在混凝土中的扩散过程，可以分为两个阶段。

第一阶段是氯离子从孔隙水带进入过渡带的过程，该过程中氯离子会与混凝土中的水团结合成为离子态。

第二阶段是氯离子从过渡带进入粘结带的过程，该过程中氯离子会与钢筋表面的锈层和水解的水结合，形成硬度较高的晶体，从而在嵌入在混凝土内的氯离子流动路径中形成障碍。

混凝土氯离子扩散系数快速测定方法RCM法混凝土氯离子扩散系数是评估混凝土抗氯离子渗透性能的一个重要指标，常用的测定方法有比色法、电导率法和等效扩散法等。

其中，RCM法（Rapid Chloride Migration）是一种快速测定混凝土氯离子扩散系数的方法，该方法采用电流法，通过施加电压和测量经过混凝土试样的氯离子迁移量来计算氯离子扩散系数。

RCM法的测定原理是利用克服氯离子在混凝土中迁移所需的总电荷来计算氯离子的迁移率，并由此推算出混凝土的氯离子扩散系数。

具体实施步骤如下：1. 试样准备：根据需要测定的混凝土构件尺寸和要求，制备规定尺寸的混凝土试样。

通常使用圆柱形或长方体形试样，直径或边长一般为100mm，高度一般为40mm。

2.试样处理：将试样浸泡在盐水中约2-4周，使混凝土与盐水达到平衡。

盐水的浓度根据混凝土结构的具体情况来确定，通常为3%-30%。

3.水化抑制：将盐水从试样中撤出，用淡水冲洗试样，将表面的盐水冲走，以防止试样水化过程的继续进行。

4.封闭试样：用密封材料将试样封闭，以确保试样内外水分的平衡，并防止氯离子的扩散。

5.施加电压：将两个电极夹持在试样两头，施加直流电压，在试样端面施加一个较低但持续的电压（通常为60-90V），使盐水在试样内侧移动。

6.测量电流：将电流计与试样相连，测量电流值（mA）。

7.计算氯离子迁移量：根据测得的电流值和电极上施加的电压，利用法拉第电解定律计算氯离子迁移量。

8.计算氯离子扩散系数：根据氯离子迁移量、试样尺寸和施加电压等参数，通过扩散方程计算出混凝土的氯离子扩散系数。

利用RCM法进行混凝土氯离子扩散系数的测定具有以下特点：1.快速测定：相比传统方法，RCM法可以在短时间内得到较为准确的氯离子扩散系数，节约了实验时间。

2.高精度：RCM法采用电流法，能够精确测量氯离子迁移量，从而提高测定结果的准确性。

3.利用率高：RCM法的试验过程较简单，所需试样数量较少，适合于现场测定和大批量测定。

混凝土抗氯离子渗透性（RCM法）试验方法研究摘要：通过快速氯离子迁移系数的方法（RCM法）对高钙粉煤灰和低钙粉煤灰在混凝土之中掺用的时候，抗氯离子扩散能力区别的研究。

通过快速氯离子迁移系数的方法（RCM法）对掺有一定硅灰和硅渣微粉以及粉煤灰的混凝土抗氯离子扩散能力之间差异的研究。

本篇文章主要就是使用RCM法，研究了混凝土抗氯离子渗透性。

希望通过本篇文章的研究，能够在今后的工作上给行业内人士带来一定的帮助或者是借鉴作用。

关键词：混凝土；抗氯离子渗透性；RCM方法引言：在最近这一些年之中，随着我们国家经济的不断发展，社会不断进步。

高性能混凝土技术也得到了良好的发展，人们开始慢慢形成了一种共识：高性能混凝土的耐久性跟其强度相比，耐久性显得更加重要一些。

影响混凝土的耐久性的因素有非常的多，并且作用的机理也是及其的复杂，但是混凝土大部分的耐久性都是和混凝土本身的传质能力有着很大的关系。

混凝土材料受到腐蚀的情况，一般就是在水里面或者就是离子侵入进去的条件之下导致的。

混凝土的渗透性跟其耐久性有着非常紧密的关系。

可以这样说。

混凝土的抗渗性好坏能够在很大程度上反映出混凝土耐久性的好坏。

有关于混凝土抗渗性能的试验方法，经常看到的试验方法包括水渗透试验的方法、抗氯离子渗透试验的方法以及气体渗透性试验的方法等等。

气体渗透性试验的方法，是一种比较适用于在现场进行试验测试的方法，这一种方法在我们国家受到的应用是比较少的。

对于实验室来说，在试验过程中经常用到的测试方法主要就是以水渗透试验的方法跟抗氯离子渗透实验的方法为主。

在这其中的抗氯离子渗透性试验包含快速氯离子迁移系数的方法（RCM法）和电通量法两种。

快速氯离子迁移系数的方法（RCM法）的原理也就是外部的电势沿着轴的方向通过试件，推动试件外部氯离子向内部迁移，持续一定的时间过后，把试件沿着轴的方向劈开，再用硝酸银溶液喷洒在刚才劈开后的断面上面。

这个时候我们就能够通过可以看见的白色氯化银沉淀，去对氯离子渗透的深度进行精确的测量工作。

混凝土氯离子扩散系数rcm试验研究下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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抗氯离子渗透试验（RCM法）3D动画补充材料本动画配套《普通混凝土长期性能和耐久性性能试验方法标准》GB/T50082-2009中“抗氯离子渗透试验—快速氯离子迁移系数法（RCM法）”。

RCM法以NT Build 492-1999.11 “CHLORIDE MIGRATION COEFFICIENT FROMNON-STEADY-STATE MIGRATION EXPERIMENTS”（非稳态迁移试验得到的氯离子迁移系数法）方法为蓝本进行了适当文字修改而成，基本上为等同采用。

一试验主要器材列表1.混凝土搅拌机（图示：双卧轴混凝土试验用搅拌机）2.混凝土振动台3.混凝土氯离子扩散系数测定仪及试验用装置（注：应符合JG/T262相关规定）4.NaCl溶液&容器（注：质量浓度10%）5.NaOH溶液&容器（注：0.3mol/L）6.硝酸银溶液&容器（注：0.1mol/L）7.真空泵（图示：混凝土饱水仪，内置真空泵）8.试件切割机（注：水冷式金刚锯或碳化硅锯）9.游标卡尺10.压力试验机11.其他器材喷雾器尺子：最小刻度为1mm水砂纸：200#~600#扭矩扳手电吹风饱和氢氧化钠溶液二试验试件要求1.RCM试验用试件应采用直径为Φ100mm±1 mm，高度为50mm±2 mm的圆柱体试件。

2.在试验室制作试件时，宜使用Φ100mm×100mm或Φ100mm×200mm试模。

骨料最大公称粒径不宜大于25mm。

试件成型后应立即用塑料薄膜覆盖并移至标准养护室。

试件应在（24±2）h内拆模，然后应浸没于标准养护室的水池中。

3.试件的标准养护龄期应为28d。

非标养护龄期可根据设计要求选用56d或84d。

4. 应在抗氯离子渗透试验前7d 加工成标准尺寸的试件。

当使用Φ100mm×100mm试件时，应从试件中部切取高度为（50±2）mm圆柱体作为试验用试件，并应将靠近浇筑面的试件端面作为暴露于氯离子溶液中的测试面。

第40卷第1期2021年1月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.40㊀No.1January,2021氯离子扩散系数快速测试方法综述施跃毅,郭增伟,郭瑞琦(重庆交通大学,省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室,重庆㊀400074)摘要:氯离子扩散系数是评价混凝土结构抗氯离子渗透性能和使用寿命的重要指标,选择一种快速㊁准确的测试方法至关重要㊂本文以非稳态电迁移实验(Rapid Chloride Migration,RCM)为基准,与国内外常用的几种氯离子扩散系数快速测试法比较,总结每种方法的特点及适用范围,建立RCM 法与其他测试方法的相关性㊂结果表明:与国内现行的标准方法RCM 相比,Permit(Permeation Migration)法主要用于现场无损检测;NEL 法及ACMT(Accelerated Chloride Migration Test)法主要用于测量氯离子稳态扩散系数,若实验结果用于寿命预测,采用ACMT 法更为合适,若实验结果用于质量验收或耐久性设计,采用NEL 法更为合适㊂一些学者通过实验建立了RCM 法与其他测试方法的换算关系,但仅适用于各自所研究的混凝土,对于其他混凝土是否适用待进一步研究㊂关键词:氯离子扩散系数;快速测试法;混凝土;渗透性中图分类号:TU528.33㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2021)01-0001-12Review of Rapid Test Methods for Chloride Diffusion CoefficientSHI Yueyi ,GUO Zengwei ,GUO Ruiqi(State Key Laboratory of Mountain Bridge and Tunnel Engineering,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China)Abstract :Chloride diffusion coefficient is an important parameter to evaluate the anti-permeability of chloride ion and residual life of concrete structures,hence it is essential to choose a fast and accurate test method to acquire chloride diffusion coefficient.Chloride migration coefficient from non-steady-state migration experiments (Rapid Chloride Migration,RCM)was taken as a benchmark method,and contrasted with the other common test methods at home and abroad.The characteristics and application scope of these methods,as well as their conversion relations with RCM method were concluded.The results show that compared with the RCM method proposed by current specifications,Permit (PermeationMigration)method is mainly used in onsite non-destructive testing,NEL and ACMT (Accelerated Chloride Migration Test)methods are usually used to measure chloride diffusion coefficient in steady-state migration.ACMT method is more suitable used for residual life prediction,while NEL method is preferred for quality acceptance and durability design.Some scholars have established some conversion relationships between RCM method and the other test methods through experiments,but it is only applicable to the concrete in those studies,and whether it is applicable to other concrete needs further study.Key words :chloride diffusion coefficient;rapid test method;concrete;permeability 收稿日期:2020-08-24;修订日期:2020-10-21基金项目:国家自然科学基金(51878106);重庆市自然科学基金面上项目(cstc2019jcyj-msxmX0818);重庆市教委科学技术研究重点项目(KJZD-K201900705);桥梁结构抗震技术交通行业重点实验室开放基金(201501)作者简介:施跃毅(1997 ),男,硕士研究生㊂主要从事混凝土耐久性方面的研究㊂E-mail:shiyueyi411@通信作者:郭增伟,教授㊂E-mail:zengweiguo@ 0㊀引㊀言氯盐环境下钢筋锈蚀导致混凝土结构承载力下降,使用寿命减少㊂氯离子进入混凝土到达钢筋-混凝土界面主要通过四种方式,分别为对流㊁扩散㊁电化学迁移㊁毛细吸附(通常为几种方式的组合)[1]㊂当氯离子达到临界浓度时,就会破坏钢筋表面钝化膜,只要提供充足的水和氧气,就会导致钢筋锈蚀㊂氯离子扩散系数可用于评价混凝土结构抗氯离子渗透性能和使用寿命,在过去几十年里,无论是计算理论还是实验方法,都取得了长足的发展(测试方法主要包括稳态扩散实验㊁非稳态扩散实验㊁稳态迁移实验㊁非稳态迁移实验㊂2㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷计算理论主要包括Fick 定律㊁Nernst-Planck 方程㊁Nernst-Einstein 方程)㊂根据所需时间的长短,氯离子扩散系数的测试方法可分为慢速法和快速法㊂慢速法主要是将混凝土试件长期浸泡于氯盐溶液中,然后通过钻取或切片的方法,借助于化学分析,测量氯离子在混凝土中的浓度分布[2],根据Fick 定律进行最小二乘拟合得到表观氯离子扩散系数[3]㊂不同于瞬时氯离子扩散系数,表观氯离子扩散系数为整个暴露时间内扩散系数的平均值,不能很好地反映环境变化对混凝土渗透性能的影响,当使用表观氯离子扩散系数来预测混凝土结构的使用寿命时,潜在的条件是实际环境与测试环境相同,当环境发生改变时,实验结果会出现较大偏差[4-6]㊂该方法理论成熟且浅显易懂,考虑了复杂的运输机制(扩散㊁对流㊁氯离子结合),得到的氯离子扩散系数具有较高的可靠性,常用于验证快速法的实验结果㊂但其测试周期常为数月或数年,且操作步骤复杂,对实验设备要求很高,可重复性差,目前工程中极少采取此方法进行测试㊂此类方法主要包括扩散槽法[7]㊁自然浸泡法[8]㊁暴露实验法[9]等㊂为了克服慢速法实验周期长的弊端,满足实际工程需要,快速法成为了测量氯离子扩散系数及评价混凝土抗渗性能的主要方法,其中发展最迅速㊁应用最广泛的便是电测法,其通过施加外电场来加快混凝土中氯离子的迁移速率,再由化学分析得到氯离子浓度-距离-时间曲线,基于Nernst-Planck 或Nernst-Einstein 方程,计算得到氯离子扩散系数㊂该方法实验周期短,在工程中应用广泛,但由于计算理论及实验条件偏理想化,实验结果不能准确反映氯离子在混凝土中的迁移特性,并且与慢速法得出的氯离子扩散系数存在一定差异,故受到了不少学者的批评和质疑㊂此类方法主要包括电通量法[10]㊁RCM 法[11]㊁NEL 法[12]㊁Permit 法[13]㊁交流阻抗谱技术[14]等㊂虽然确定氯离子扩散系数的方法有很多,但由于实验原理及实验条件的不同,测试结果往往存在较大差异,所以有必要对氯离子扩散系数的测试方法进行梳理㊂本文以RCM 法为基准,总结其他方法与之相比的特点及适用范围,建立RCM 法与其他测试方法的相关性,并提出需要进一步解决的问题,为氯盐环境下混凝土结构的耐久性设计及寿命预测提供参考㊂1㊀实验方法介绍1.1㊀RCM法图1㊀RCM 法实验装置[17]Fig.1㊀RCM experimental device [17]1992年Tang 教授等[15]首次提出CTH(ChalmersUniversity of Technology)法,后在此基础上形成了北欧标准Nordtest NT Build 492[16],同时,德国亚琛工业大学建筑材料研究所基于CTH 法提出了RCM 法㊂RCM法是我国现行的测量水泥基材料中氯离子非稳态扩散系数的标准方法,曾被‘混凝土结构耐久性设计与施工指南“CCES 01 2004㊁‘公路工程混凝土结构防耐久性设计规范“JTG/T 3310 2019㊁‘普通混凝土长期性能和耐久性性能试验方法标准“GB /T 50082 2006等众多规范及标准推荐使用,实验装置如图1所示[17]㊂其测试的基本原理是外加电场作用下氯离子在混凝土中的迁移速率加快,利用AgNO 3显色法可测试混凝土中氯离子的渗透深度,再基于Nernst-Planck 方程,根据式(1)计算得到氯离子非稳态扩散系数㊂该方法的实验步骤为:(1)制备直径(100ʃ1)mm㊁高(50ʃ2)mm 的圆柱体混凝土试件并养护至实验龄期;(2)将试件侧面用胶带密封;(3)将试件浸没于含0.3mol /L NaOH 及10%(质量分数)NaCl 的溶液中,并置于塑料斜撑上,其目的是排除实验过程中阳极板可能产生的气泡;(4)实验温度控制在(20ʃ5)ħ,给试件两端施加30~40V 的直流电压,通电时间与初始电流有关,如表1所示,记录电流变化情况及阳极溶液初始温度值及最终温度值;(5)取出混凝土试件并使用压力试验机将其劈成两半,采用浓度为0.11mol /L 的AgNO 3溶液测试氯离子渗透深度㊂D RCM =0.0239ˑ(273+T 1)L (U -2)t (X d -0.0238)(273+T 1)LX d U -2(1)式中:D RCM 为RCM 法测定的氯离子扩散系数,m 2㊃s -1;U 为施加的电压值,V;T 1为所测阳极溶液初始温度㊀第1期施跃毅等:氯离子扩散系数快速测试方法综述3与最终温度的平均值,K;L为混凝土试件厚度,m;t为通电时长,s;X d为AgNO3显色法所测氯离子渗透深度平均值,m㊂表1㊀初始电流与实验时间关系Table1㊀Relationship between initial current and experimental timeInitial current I0/mA<55~1010~3030~6060~120ȡ120 Time t/h16896482484RCM法的主要优点有:(1)简单实用,理论基础较好,Nernst-Planck方程的解析解定量描述了外加电场作用下氯离子的迁移特性;(2)能反映氯离子在混凝土中的真实迁移过程,所得氯离子扩散系数与NT Build443的结果具有较好的相关性,可用于氯盐环境下混凝土结构耐久性设计及寿命预测;(3)具备较完善的实验装置及实验标准㊂RCM法的主要缺点有:(1)与其他电测法相比,其测试时间较长,人为因素影响较大㊂(2)氯离子显色边界浓度受混凝土材料影响较大,AgNO3显色法测试结果的准确性还饱受争议[18-20]㊂(3)混凝土为多孔结构,低等级混凝土孔隙率较大,RCM法忽略了毛细作用吸入的氯离子,使实测的氯离子渗透深度偏大,高等级混凝土孔隙率较小,氯离子迁移难度加大,使实测的氯离子渗透深度偏小[21],该方法适用于测试C50~ C70的混凝土,特别是掺硅灰的混凝土㊂(4)忽略了对流及氯离子结合的影响[22-23]㊂干湿交替环境下,混凝土试件表面在饱和与不饱和间交替变化,对流会加快氯离子在混凝土中的迁移速率[24-26]㊂氯离子结合是指混凝土中自由氯离子与水化产物间发生物理吸附或化学反应的现象,其中,发生化学反应生成弗里德尔盐的过程称为化学键合,在硅酸钙水化物(C-S-H)表面物理吸附的过程称为物理键合,氯离子结合降低了混凝土孔隙溶液中游离氯离子的浓度,此外,弗里德尔盐使混凝土孔结构减少,进一步减慢了游离氯离子的运输[27],实验表明,氯离子结合会减少普通硅酸盐水泥表观氯离子扩散系数约40%[28]㊂(5)采用RCM法进行实验,需要对饱水后的混凝土试块施加30~40V的电压,通电时间为4~168h,实验过程中溶液的离子浓度不断变化,而电迁移方程适用于粒子浓度恒定的稀电解质溶液㊂(6)式(1)由理想溶液模型推导而来,忽略了分子㊁离子及其他微粒的相互作用,不完全适用于混凝土等水泥基材料㊂(7)受碳化作用或氯盐侵蚀的混凝土不能采用RCM法测定氯离子扩散系数[29],针对这个问题,Lay等[30]改进了RCM法,将碘化物作为阴极的渗透离子,指示剂采用碘化盐-淀粉乙酸,即RIM法,可用于测量现场取芯得到的混凝土试件㊂很多实验表明,RCM法测得的氯离子扩散系数高于浸泡实验[31-32],针对这个问题,WANG等[11]在Fick 第二定律的基础上,建立浸泡实验中表观氯离子扩散系数(D a)与瞬时氯离子扩散系数(D INS)的关系,推导D INS时变模型,并通过人工模拟海洋环境下的氯离子自然扩散试验和RCM实验,分别建立了D INS和D RCM的时变模型㊂对比分析D INS和D RCM,提出用RCM修正因子f(t)来量化D RCM(t)和D INS(t)之间的关系,建立了D RCM的修正模型㊂目前RCM法主要用于测量普通硅酸盐水泥体系(由实验室制作或由现场取芯获得的骨料粒径不大于25mm的混凝土试件)中的氯离子非稳态扩散系数,是否适用于其他材料,学者们进行了一系列研究㊂Elfmarkova等[33]为研究RCM法测试水泥砂浆中氯离子扩散系数的准确性,采用基本RCM测试模型进行了实验,Spiesz等[34-35]提出的扩展模型以及浸泡实验测试了4种含不同掺合料砂浆中的氯离子扩散系数,并验证了AgNO3显色法测试氯离子渗透深度的可靠性㊂结果表明,AgNO3显色法测定氯离子渗透深度对不同类型粘结剂(粒化高炉矿渣粉(GGBS)㊁粉煤灰(FA)和硅灰(SF))砂浆的可靠性较好,RCM法是测定不同掺合料水泥砂浆中氯离子扩散系数的合适方法㊂1.2㊀RCPT法RCPT法也称为电通量法,由Whiting[36]于1981年提出,曾被编入美国公路桥梁设计规范(AASSTO T277)及美国材料与实验协会标准(ASTM C1202),实验装置如图2所示[37]㊂其测试的基本原理是氯离子在外加电场作用下迁移速率加快,每隔一段时间记录一次流经试件的电流,由实验结果绘制时间-电流曲线,并积分得到6h内通过试件的总电量,以此为依据可定性评价混凝土抗氯离子渗透性能㊂该方法的实验步骤如下:(1)制备ϕ100mmˑ50mm的混凝土试件,并进行真空饱水;(2)将试件一端置于0.3mol/L的NaOH4㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷图2㊀电通量法实验装置[37]Fig.2㊀Experimental device of electric flux method (20mesh =900μm)[37]溶液中用作正极,另一端置于质量分数为3.0%的NaCl 溶液中用作负极;(3)在两电极池中引入铜电板,并施加(60ʃ0.1)V 的直流电压;(4)通电时长6h,电流情况每30min 记录一次,绘制时间-电流函数曲线并通过积分预测6h 内通过试件的总电量,根据表2列出的渗透等级可快速评价混凝土的渗透性能㊂北京工业大学的谭志催等[38]利用国内众多学者的实验数据,给出了氯离子扩散系数和电通量的拟合关系式:D =9.3627e -4Q +0.13642(2)式中:D 为氯离子扩散系数,cm 2/a;Q 为电通量,C㊂式(2)可以将电通量指标转换为氯离子扩散系数,且相关系数高达0.91,利用公式(2)可实现混凝土生命周期预测㊂表2㊀混凝土氯离子渗透等级Table 2㊀Chloride ion penetration grade of concreteElectric flux /C >40002000~40001000~2000100~1000<100Permeability Ignore Very low Low Medium High与RCM 法相比,RCPT 法通过混凝土电导来判断其抗氯离子渗透性能,操作简单,实验时间短,可重复性好,现已用于研究矿物掺合料㊁集料㊁养护条件㊁孔径等对氯离子渗透性的影响㊂但其实验结果的准确性受到了不少学者的批评和质疑,主要包括如下几个方面:(1)测量结果反映的不仅仅是氯离子的运动,而是孔液中所有离子运动的总和,实验结果精度较差且无法定量评价混凝土抗氯离子渗透性能;(2)对于抗氯离子渗透性较好的高性能混凝土,电通量与扩散系数之间的关系不明显[39],且不适用于评价掺有导电材料(如钢纤维及亚硝酸盐等)混凝土的抗氯离子渗透性能;(3)采用较高电压会产生较强电流,使试件和溶液温度升高,导致混凝土试件劣化而影响实验结果[40];(4)掺入粉煤灰㊁硅粉等掺合料后,所测电通量急剧下降,含掺合料混凝土抗氯离子渗透性能被夸大[41];(5)实验结果往往大于浸泡实验且二者相关性差,仅适用于评价水灰比在0.35~0.6及电通量在1000~3000C 混凝土的抗氯离子渗透性能,且必须先建立所测混凝土电通量与渗透性能之间的相关性[42]㊂为了建立RCPT 法与RCM 法的相关性,许多学者进行了平行实验㊂冯仲伟等[43]的实验结果表明,当水灰比㊁单位体积的水泥用量及矿渣粉掺量变化时,所得氯离子扩散系数与电通量相关性较好,当粉煤灰掺量及含气量变化时,所得氯离子扩散系数与电通量相关性较差;陆晗等[44]的实验结果表明,对于渗透性能较低的混凝土,所得电通量与氯离子扩散系数相关性较差;杨清泉等[45]的实验结果表明,电通量与氯离子扩散系数的线性关系不随混凝土龄期的变化而变化,且相关系数随着混凝土龄期的增加而增加㊂1.3㊀ACMT法图3㊀ACMT 实验装置[46]Fig.3㊀ACMT experimental device (20mesh =900μm)[46]ACMT 法即加速氯离子迁移实验,实验装置如图3所示[46]㊂其测试的基本原理是在试件两端施加较低的直流电压以加快氯离子在混凝土中的迁移,定期测量阳极池中的氯离子数量,以获得氯离子浓度随时间的变化曲线㊂氯离子在混凝土中的扩散包含稳态扩散和非稳态扩散两个阶段,其中非稳态扩散阶段氯离子尚未到达阳极池㊂基于Fick 第二定律,根据阳极池中氯离子浓度显著增加的时间可确定氯离子非稳态扩散系数,但由于该时间很难测得且误差较大,因此一般不使用ACMT 法测量氯离子非稳态扩散系数㊂基于第1期施跃毅等:氯离子扩散系数快速测试方法综述5㊀Nernst-Planck,根据阳极池中氯离子浓度变化率(稳态阶段为常量)可计算氯离子稳态扩散系数[47]㊂该方法的实验步骤为[48]:(1)试件制备(30mm 厚的混凝土试件);(2)将试件侧面涂上环氧树脂后真空饱水,并在试件末端放置网状电极;(3)将试件两端分别置于4500mL 质量分数为5%的NaCl 溶液中及4500mL 0.3mol /L 的NaOH 溶液中;(4)在试件两端施加24V 直流电压,并记录通过试件的电流值(每隔5min 记录一次,实验时长9h)及NaOH 溶液的温度值;(5)定期测量阳极中的氯离子数量,并使用Metrohm 792离子色谱仪进行氯离子浓度分析㊂ACMT 由RCPT 改进而来,其存在以下优势:(1)采用更低的直流电压可减小电极反应;(2)增加溶液体积可减少焦耳效应对测试结果的影响;(3)可真实模拟氯离子在混凝土中的稳态及非稳态迁移过程㊂与RCM 法相比,ACMT 法实验周期短,主要用于测量氯离子稳态扩散系数(所得氯离子非稳态扩散系数与浸泡实验结果的相关性较差),适用于评价高性能混凝土(HPC)的抗氯离子渗透性能㊂但其需要定期测量阳极中氯离子浓度,数据采集难度大,很难通过氯离子穿过试件的时间获得非稳态扩散系数㊂现阶段国内很少采用ACMT 法测量氯离子扩散系数,缺乏相关的实验仪器及实验标准㊂研究表明:稳态条件下,ACMT 法测得的氯离子扩散系数与通过的电荷相关性较好,若通过电流-时间曲线可计算得到氯离子稳态扩散系数,将大大降低数据采集难度㊂1.4㊀NEL法图4㊀NEL 法实验装置[51]Fig.4㊀NEL experimental device [51]NEL 法由清华大学Lu 教授[49]提出,也可称为饱盐直流电导率法,是一种稳态电迁移实验,类似于Streicher 和Alexander [50]基于Nernst-Einstein 方程提出的实验方法,实验装置如图4所示[51]㊂其测试的基本原理是:根据Nernst-Einstein 方程,如果将混凝土视为固体电解质,则带电粒子i在混凝土中的扩散系数与其偏电导σi 有关,在此基础上,如果已知离子i 的浓度C i 及偏电导σi ,那么很容易求得离子i 的扩散系数(假定氯离子迁移系数为1,混凝土孔隙液中的氯离子浓度为C i )㊂该方法的实验步骤为[52]:(1)制作混凝土试件,在标准养护条件下养护28d,将表面层切去2cm 后制成100mm ˑ100mm ˑ50mm 或ϕ100mm ˑ50mm 且上下表面平整的试件;(2)将试件进行真空饱盐处理(真空条件下6h 后注入4mol /L 的NaCl 溶液浸泡18h),使混凝土试件成为线性电学原件,仅含有氯离子一种导电离子;(3)真空饱盐后取出试件,擦去侧面盐水,固定于两个紫铜电极之间,采用NEL 测试仪施加1~10V 直流电压进行实验;(4)由施加的电压值及流过试件的电流值计算混凝土的电导率,再代入式(3)可得到粒子i 的扩散系数,利用表3可评价混凝土渗透性能㊂D i =R Tσi Z 2i F 2C 2i (3)式中:D i 为带电粒子i 的扩散系数,m 2/s;σi 为带电粒子i 的偏电导率,S /m;C i 为带电粒子i 的浓度,mol /L;Z 为电荷数或价数;R 为气体常数,J /(mol㊃K);F 为Faraday 常数,常取96500C /mol;T 为绝对温度,K㊂表3㊀NEL 法混凝土渗透性能评价标准Table 3㊀Evaluation standard of concrete permeability by NEL methodChloride diffusion coefficient /(10-14m 2㊃s -1)Permeability grade of concrete Evaluation of concrete permeability >1000I Very high 500~1000II High 100~500III Medium 50~100IV Low 10~50V Very Low <10VI Ignore6㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷与RCM 法相比,NEL 法具有以下优势:(1)实验时间很短,是目前电测法中最快的一种,通常在混凝土饱盐后5~8min 便可完成测量;(2)采用1~10V 的低电压可以很大程度地减小电极的不良反应,使测得的溶液温度及电量等更加准确;(3)既适用于评价普通等级混凝土的渗透性能,也适用于评价高等级混凝土的渗透性能;(4)混凝土试件进行真空饱盐处理,可以减小其他离子的迁移对实验结果产生的影响,也可以消除氯离子和水泥水化物的反应,使实验结果充分反映氯离子在混凝土中的迁移特性;(5)可灵敏反映混凝土渗透性能的微小变化及矿物掺合料㊁养护条件等对混凝土渗透性能的影响㊂但NEL 法也存在以下几点不足:(1)混凝土试件在真空饱盐过程中会产生微裂纹,损害原有的孔结构,使其渗透性增加;(2)对真空饱盐设备要求较高,且很难保证渗透性较低的高性能混凝土或较厚的混凝土内部完全饱和;(3)氯离子在混凝土中的迁移系数无法确定,此处假定为1,与实际情况不符;(4)NEL 法测得的氯离子扩散系数为稳态条件下的自由氯离子扩散系数,研究表明,对于不同类型的混凝土,其自由氯离子扩散系数是NEL 法测试结果的80%~95%,故NEL 法测试结果偏于保守,不能用于氯盐环境下混凝土结构寿命预测,常作为检测依据或耐久性设计指标;(5)不能准确评价掺粉煤灰混凝土的抗氯离子渗透性能㊂为了建立NEL 法与RCM 法的相关性,王宝民等[53]进行平行实验研究了橡胶混凝土的抗氯离子渗透性能,结果表明,RCM 法测得的氯离子扩散系数高于NEL 法测得的氯离子扩散系数,但能够较好地服从线性分布,即D RCM =1.74547D NEL -1.35287,相关系数高达0.98(D NEL 为NEL 法测得的氯离子扩散系数)㊂1.5㊀Permit 法Permit 法也称饱水电导率实验法,由Basheer 教授等[13]基于稳态电迁移实验原理提出,是目前最简单的现场无损检测方法[54],实验装置如图5㊁图6所示㊂其测试的基本原理是利用Permit 离子迁移仪外室中的导电探针监测外室溶液的电导值,待电导-时间曲线斜率恒定时(达到稳态阶段),根据氯离子浓度与电导率的关系,考虑温度的影响进行修正,从而得到氯离子浓度-时间曲线,并将氯离子浓度变化率代入Nernst-Plank 方程,计算得到氯离子扩散系数㊂Permit 离子迁移仪包含主机和电子控制器两部分,其中,主机由内室和外室组成,可以对混凝土构件平整的顶面以及侧面进行测试㊂实验的具体步骤为:(1)将425mL 0.55mol /L 的NaCl 溶液注入内室(阴极),同时在外室中注入650mL 蒸馏水(阳极);(2)在内室和外室间施加60V 直流电压,内室(阴极)NaCl 溶液中的氯离子在外加电场作用下向阳极溶液迁移;(3)测量外室溶液的电导值,绘制电导-时间曲线;(4)待曲线平稳变化后,计算氯离子浓度-时间曲线,将氯离子浓度变化率带入式(4)求得氯离子扩散系数㊂D Permit =k B T Z i e 0l A V UC d C d t (4)式中:D Permit 为Permit 法测得的氯离子扩散系数,m 2/s;k B 为Boltzmann 常数,J /K;T 为绝对温度,K;V 为外室体积,m 3;Z i 为离子i 化合价数;d C /d t 为氯离子浓度随时间变化率,mol /(L㊃s)㊃s;e 0为电子电量,C;A 为迁移面面积,m 2;U 为施加的电压值,V;C 为氯离子溶液浓度,mol /L;l 为平行板电极间距,m㊂图5㊀Permit 实验装置[13]Fig.5㊀Permit experimental device [13]图6㊀Permit 实验装置示意图[13]Fig.6㊀Schematic diagram of Permit experimental device [13]㊀㊀采用Permit 法测试氯离子稳态扩散系数时,必须注意以下几点:(1)测试前需要检查主机与测试面是否密封完好,具体做法为,测试面选定后,将仪器通过螺栓或夹钳固定,分别往内外室中注入蒸馏水,若溶液不第1期施跃毅等:氯离子扩散系数快速测试方法综述7㊀侧漏则继续饱水24h,完成后将两室溶液抽出;(2)混凝土电导率采集时间间隔视混凝土的密实性而定,一般为5~10min;(3)氯离子在混凝土中是否达到稳态扩散阶段可通过溶液电导率的变化情况来判断,当3组以上数据的电导率梯度在ʃ0.1%以内时,便认为达到了稳态阶段㊂Permit 法与RCM 法测得的氯离子扩散系数相关性较好,且具有以下优势:(1)实验速度快,数据采集难度低,设备操作简单且便于携带;(2)是目前最常用的现场无损检测方法;(3)可用于测试渗透性能较低的混凝土,氯离子扩散系数介于1ˑ10-14~1ˑ10-8m 2/s 时可采用Permit 法测定㊂但Permit 法也存在以下几点不足:(1)理论与规范不够成熟,Permit 离子迁移仪需要从国外进口,价格较高,现阶段主要用于科学研究;(2)仅对距混凝土表层15mm 范围内有较高的测试精度,难以用于评价混凝土结构的内部性能;(3)孔隙溶液组成会影响混凝土的导电性能,使Permit 法的应用范围受到限制,特别是对于含有矿物掺合料的混凝土,经验系数需要进一步通过实验确定;(4)不同研究人员得出的电导率梯度与氯离子浓度梯度的换算系数存在不小的差异,两者换算的普适系数还待进一步研究㊂为了建立Permit 法与RCM 法的相关性,吴立朋[55]进行了平行实验,得到了两者的线性换算关系,即D Permit =0.3D RCM ,相关系数高达0.98;Ming 等[56]用两种方法测得的氯离子扩散系数呈线性关系,并拟合出了经验公式,相关系数高达0.92㊂1.6㊀EIS 法EIS 法即交流阻抗谱技术,是研究系统稳态及瞬态过程的有力工具㊂水泥基材料是一种多孔材料,氯离子扩散特性与材料的微结构密切相关,交流阻抗谱技术可用于研究水泥基材料的宏观和微观特性[57-58],通过电阻率可间接测量混凝土试件的孔隙率及扩散系数[59]㊂Lu [49]发现阻抗是衡量水泥基材料渗透性能的重要指标,Díaz 等[60]建立了扩散系数㊁EIS 阻抗与离子迁移率之间的关系㊂该方法的基本原理为:当以正弦波信号作为干扰信号施加到系统时,系统将产生具有相同频率的响应信号,通过不同频率下干扰信号与响应信号之比,可以得到不同频率下阻抗的模量值和相位角,进一步可求得复阻抗计算公式中的实部和虚部,研究由实部和虚部构成的复阻抗平面图(即Nyquist 图)及频率与相角或模值构成的Bode 图可获得体系内部的有用信息㊂采用交流阻抗谱技术测量氯离子扩散系数时,所得的Nyquist 图一般呈如图7所示的Randles 曲线[61],等效电路模型如图8所示㊂氯离子扩散系数可按式(5)进行计算[62],式中σW 为扩散阻抗系数或Warburg 阻抗系数,可参考文献[14]求得㊂同时,当溶液中存在其他离子或在水头荷载作用下,要考虑对流与扩散的共同作用,必须对公式(5)进行修正,见参考文献[63-64]㊂具体实验过程见参考文献[65]㊂D WI =R 2T 22A 21F 4σ2W C 2(5)式中:D WI 为EIS 法测得的氯离子扩散系数,m 2/s;R 为气体常数,J /(mol㊃K);T 为绝对温度,K;A 1为电极面积,m 2;F 为Faraday 常数,常取96500C /mol;σW 为扩散阻抗系数或Warburg 阻抗系数,Ω㊃m 2㊃s -12;C 为氯离子溶液浓度,mol /L㊂图7㊀Randles 等效电路的Nyquist 图[14]Fig.7㊀Nyquist diagram of Randles equivalent circuit [14]图8㊀等效电路模型[14]Fig.8㊀Equivalent circuit model [14]㊀㊀与RCM 相比,EIS 法在研究材料微结构和化学反应机理方面有独特优势,主要包含以下几个方面:(1)施加的交变电流幅值小,一般仅为几十毫伏,氯离子在混凝土中的迁移主要是通过扩散作用,大大减小。

rcm,混凝土,氯离子扩散系数章节一：RCM的概念及历史RCM，全称为Reinforced Concrete Material，即钢筋混凝土材料，是一种由混凝土和钢筋组成的复合材料。

RCM的发明和应用是近代建筑史上的一大突破，它的出现使得建筑结构更加牢固、稳定，也为建筑师提供了更多的设计空间。

RCM最早的应用可以追溯到19世纪末，当时的建筑师们开始意识到传统的砖石结构在承受大型建筑物的重量时存在着严重的问题。

1892年，法国建筑师Francois Hennebique发明了一种新型的建筑结构，他将钢筋和混凝土结合起来，形成了一种新型的建筑材料，即RCM。

这种新型材料的优点在于：混凝土可以承受压力，而钢筋可以承受拉力，两者结合起来可以形成更加坚固的结构。

随着RCM的应用不断推广，建筑师们开始尝试将它应用于更加复杂的建筑结构中，比如高层建筑、桥梁、隧道等等。

RCM的应用不仅提高了建筑物的稳定性和安全性，也为建筑师们提供了更多的设计空间。

章节二：混凝土的组成和性质混凝土是由水泥、砂子、骨料和水按一定比例混合而成的一种人造材料。

混凝土的主要特点是具有很强的耐久性、抗压强度高、施工方便等特点。

混凝土的组成和性质主要包括以下几个方面：1. 水泥：水泥是混凝土的主要胶凝材料，它能够与水反应生成水化硅酸钙胶体，使混凝土具有一定的强度和硬度。

2. 砂子：砂子是混凝土中的一种细颗粒骨料，它的作用是填充水泥和骨料之间的空隙，增加混凝土的密实性和强度。

3. 骨料：骨料是混凝土中的一种粗颗粒骨料，它的作用是增加混凝土的强度和稳定性。

4. 水：水是混凝土的一种重要成分，它能够使混凝土中的水泥和骨料充分反应，形成坚固的混凝土结构。

混凝土的性能主要包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、耐久性等方面。

混凝土的强度和耐久性取决于其组成材料的质量和配合比例。

章节三：氯离子扩散系数的意义和测定方法氯离子扩散系数是指氯离子在混凝土中扩散的速度，它是衡量混凝土耐久性的重要指标之一。

非稳态氯离子扩散系数试验仪使用说明书中交武汉港湾工程设计研究院有限公司混凝土氯离子扩散系数快速测定方法（RCM 法）参照DuraCrete 非稳态电迁移试验原理 ( Rapid Chloride Migration Method of Concrete, Compliance Testing for Probabilistic Design Purposes, The European Union-Brite EuRam III, March 1999 ) 制定。

1 试验目的定量评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力，为氯离子侵蚀环境中的混凝土结构耐久性设计以及使用寿命的评估与预测提供基本参数。

2 适用范围本试验方法适用于骨料最大粒径不大于25 mm （一般不宜大于20 mm ）的试验室制作的或者从实体结构取芯获得的混凝土试件，试验数据可以用于氯离子侵蚀环境耐久混凝土的配合比设计和作为混凝土结构质量检验评定的依据。

3 试验设备和化学试剂3.1 唐氏RCM 测定仪，原理图见图F.3.1。

（内径100,外径114～KOHKOH+Cl橡胶筒120，高150～170）（高15～20)-3.2 含5% NaCl 的 0.2 mol/L KOH 溶液；0.2 mol/L KOH 溶液。

3.3 显色指示剂；0.1 mol/L AgNO 3溶液。

3.4 水砂纸（200～600#）；细锉刀；游标长尺（精度0.1 mm ）。

3.5 超声浴箱；电吹风（2000W ）；万用表；温度计（精度0.2℃）。

3.6 扭矩板手（20～100 N·m ，测量误差±5%）。

4 试件准备4.1 标准试件尺寸为ф100±1 mm ，h =50±2 mm 。

4.2 试件在试验室制作时，一般可使用ф100 mm ×300 mm 或150 mm ×150 mm ×150 mm 试模。

快速氯离子迁移系数法（RCM法）一、试验原理利用外加电场的作用使试件外部的的氯离子向试件内部迁移。

经过一段时间后，将该试件沿轴向劈裂，在新劈开的断面上喷洒硝酸银溶液，根据生成的白色氯化银沉淀测量氯离子渗透的深度，以此计算出混凝土氯离子扩散系数。

二、取样取样应在施工现场进行，应随机从同一车（盘）中取样，并不宜在首车（盘）混凝土中取样。

从车中取样时，应将混凝土搅拌均匀，应在卸料量1/4~3/4之间取样。

三、试件制作标准试件的尺寸是一致的，都是直径100±1mm，高度50±2mm的圆柱体试件。

但是制件方法有区别。

RCM法规定了两种种制作方法。

但是都是使用圆柱试模宜使用Φ100mm ×100mm或Φ100mm×200mm试模。

试件制作应在现场取样后30min内进行。

四、试件养护试件成型后应立即用塑料薄膜覆盖并移至标准养护室。

试件应在24±2h内拆模，然后应浸没于标准养护室的水池中五、试件安装试件安装在RCM装置前应采用电吹风冷风档吹干，表面应干净、无油污、灰沙和水珠。

六、溶液配制溶液（NaOH溶液、NaCL溶液）应至少提前24h配制，并应密封保存在温度为（20~25）℃的环境中。

阴极溶液要求，质量浓度10%NaCL溶液。

阳极溶液要求，摩尔浓度0.3mol/L NaOH溶液。

显色指示剂要求，摩尔浓度0.1mol/L AgNO3溶液。

七、温度要求试验室温度为（20~25）℃，溶液温度（20~25）℃，初始温度、最终温度测量的是阳极溶液，即NaOH溶液，要求温度计或热电偶的精确为0.2 ℃。

八、电迁移试验开启电源，调节电压到30±0.2V，记录每个通道的初始电流，根据初始电流，确定试验电压和通电时间。

九、氯离子渗透深度测定1.等分试件直径断面10等分。

标准中要求喷涂显色剂后再等分，因为显色剂属强氧化剂，操作起来不是很方便，建议在破型之前用蜡笔标出。

2.喷涂完显色剂后，15min后观察颜色，测量渗透深度，精确到0.1mm。

RCM-10混凝土氯离子扩散系数测定仪操作规程
一、将试验室温度调至20~25℃，试验前试验槽用凉开水冲洗干净。

二、用游标卡尺测量试件的直径和高度，精确至0.1mm。

将试件装入橡胶筒底部，将一个金属环箍置于筒底部并与其平齐，另一个金属环箍置于离筒底约50mm高度处并与试件齐高，每个金属环箍应拧紧，保证试件侧面处于密封状态。

用少许0.2mol/l的KOH溶液检查试件的密封情况。

三、把试验用支架放入试验槽中,在支架上放上阴极板，再把装有试件的橡胶筒放到阴极板上，阳极板安装在橡胶筒内试件上表面，然后往筒内注入约300ml的0.3mol/l的NaOH溶液，使阳极板和试件表面均浸入溶液中。

往阴极试验槽中注入12L含10%NaCl溶液直至与橡胶筒中的NaOH溶液液面齐平。

五、将电源的阳极用导线连至橡胶桶中的阳极板，并将阴极连接到试验槽中的阴极板。

四、打开电源开关，进入软件控制界面设定初始电压30±0.2V，并设定好各参数，后续电压根据初始电流值所处范围设置，按确认键开始试验。

七、试验结束后及时排除试验溶液，清洗试验槽的结垢或沉淀物，并用饮用水或洗涤剂将试验槽和橡胶套冲洗干净，然后用电吹风吹干。