GB/T 42272-2022 水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法

　　ICS 91 . 100 . 10 CCS Q 1 1

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 42272—2022

　　水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法

　　The method for determining the chloride diffusion coefficient for

　　cement mortar

　　2022-12-30 发布 2023-04-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 42272—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国建筑材料联合会提出 。

　　本文件由全国水泥标准化技术委员会(SAC/TC184)归口 。

　　本文件起草单位:中国建筑材料科学研究总院有限公司 、腾达建设集团股份有限公司 、福建磊鑫(集团)有限公司 、中建协和建设有限公司 、宁波工程学院 、阜阳市嘉泰钢结构有限公司 、安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司 、武汉市市政建设集团有限公司 、河南交院工程技术集团有限公司 、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 、浙江意诚检测有限公司 、北京工业大学 、北京耐尔得智能科技有限公司 、长沙理工大学 、宁夏公路工程质量检测中心(有限公司) 、深圳市水务工程检测有限公司 、深圳大学 、中国葛洲坝集团第三工程有限公司 、苏交科集团股份有限公司 、松花江水力发电有限责任公司丰满大坝重建工程建设局 、山东省公路桥梁检测中心有限公司 、中交四航工程研究院有限公司 、贵州顺康检测股份有限公司 、贵州宏信创达工程检测咨询有限公司 、中铁京诚工程检测有限公司 、中铁十一局集团第五工程有限公司 、广西大学 、中交四航局第三工程有限公司 、中铁十九局集团有限公司 、福建省交通规划设计院有限公司 、江西省城建建设集团有限公司 、中国石油集团工程技术研究院有限公司 、山东竣鸿环保科技有限公司 、广信检测认证集团有限公司 、贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 、四川省城工工程质量检测有限公司 、广西交科集团有限公司 、山西佳维新材料股份有限公司 、新疆建设工程质量安全检测中心(有限责任公司) 、中交一公局厦门工程有限公司 、安徽马钢嘉华新型建材有限公司 、中铁九局集团工程检测试验有限公司 、中铁二十三局集团第六工程有限公司 、中建二局第三建筑工程有限公司 、北京中交桥宇科技有限公司 、中交天津港湾工程研究院有限公司 、大元建业集团股份有限公司 、中冶建筑研究总院有限公司 、浙江中富建筑集团股份有限公司 、中建商品混凝土有限公司 、中铁四局集团有限公司 、中国路桥工程有限责任公司 、中钢集团郑州金属制品研究院股份有限公司 、江苏省建筑工程质量检测中心有限公司 、中铁建设集团南方工程有限公司 、山东公路技师学院 、河北科析仪器设备有限公司 、中大建设股份有限公司 、大连理工大学 、辽宁省建设科学研究所有限责任公司 、乌海市西水水泥有限责任公司 、乌海赛马水泥有限责任公司 、中铁建设集团华北工程有限公司 。

　　本文件主要起草人:王昕 、张金山 、汪雅珊 、杨九如 、王振地 、王贵 、苏龙辉 、刘晨 、蔡景润 、邵景干 、黄运军 、毛文华 、洪秀君 、卢泓尧 、王飞 、朋茜 、吴平平 、陈修和 、肖铭钊 、卢吉 、崔素萍 、王剑锋 、张卉伊 、王磊 、马亚飞 、黎鹏平 、殷祥南 、冉贵良 、蒋永垒 、张猛 、尚尔海 、陈晓炜 、陈欣 、李松勤 、毕亚丽 、路海宁 、董必钦 、郑旭 、杜勇 、刘伟 、洪舒贤 、杨绿峰 、汪文桥 、艾学良 、梁波 、杨力 、刘亚莲 、胡云鹤 、黄江明 、郭云飞 、刘华庆 、杨建冲 、毕莉莉 、刘深 、马世雄 、王克蓥 、张成平 、艾四芽 、张必胜 、周洪 、齐奉忠 、翟萌 、刘辉 、唐志 、黄婷 、覃振洲 、沈勇 、刘彦 、王英维 、陆小军 、马淮北 、黄斌 、龚明子 、赵鲁卿 、王宗森 、杨元奎 、纪凯 、王峰 、李小军 、姚元朝 、何杰 、姜宏维 、王娜 、李沛 、郑培壮 、荣华 、任兴祥 、高飞 、章国辉 、吴崇贤 、杨小刚 、徐铜鑫 、钮慧娟 、张明明 、孙道建 、王文茹 、吕尚军 、彭海生 、王宝民 、韩瑜 、葛树奎 、于智军 、刘洋 、程志敏 。

　　I

　　GB/T 42272—2022

　　水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法

　　1 范围

　　本文件规定了水泥胶砂氯离子扩散系数检测方法的仪器设备 、材料 、试验室条件 、试体成型 、试体养护 、氯离子扩散系数检测 、试验结果与处理 、检测允许偏差和性能评价。

　　本文件适用于通用硅酸盐水泥 、海工硅酸盐水泥及其他指定采用本文件的水泥。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中 , 注 日期的引用文件 , 仅该日期对应的版本适用于本文件。 不注日期的引用文件 , 其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB 175 通用硅酸盐水泥

　　GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法

　　GB/T 17671 水泥胶砂强度检验方法(ISO法)

　　JC/T 681 行星式水泥胶砂搅拌机

　　JC/T 723 水泥胶砂振动台

　　JC/T 726 水泥胶砂试模

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义。

　　4 方法概要

　　将按固定灰砂比和水灰比成型并养护至 28 d 的水泥胶砂试体 , 在真空饱盐设备负压条件下静置 一定时间后 , 在一定浓度的氯化钠(NaCl)溶液中浸泡 18 h 。将试体擦干后 , 通过检测试体电导率 , 基于Nernst-Einstein方程计算得到水泥胶砂氯离子扩散系数。

　　5 仪器设备

　　5 . 1 水泥胶砂搅拌机

　　应符合 JC/T 681 的规定。

　　5 . 2 水泥胶砂振动台

　　应符合 JC/T 723 的规定。

　　5 . 3 试模

　　试模由隔板 、端板 、底板 、紧固装置及定位销组成 , 如图 1 所示。 试模可同时成型 3 条 100 mm ×

　　1

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　　100 mm× 50 mm 试体且可拆卸 。试模总质量为(8 . 75±0 . 25)kg, 其他技术要求应符合 JC/T 726 的规定 。

　　单位为毫米

　　a) 侧视图 b) 俯视图标引序号说明 :

　　1 — 隔板 ;

　　2 — 端板 ;

　　3 — 紧固装置 ;

　　4 — 底座 ;

　　5 — 定位销 。

　　图 1 水泥胶砂试模结构示意图

　　5 . 4 下料漏斗

　　漏斗整体材质宜为镀锌板 , 厚度为(0 . 5±0 . 1)mm 。漏斗模套及其紧固卡臂材质应为 45 号钢 , 厚度为 12 mm 。下料漏斗结构和规格要求如图 2 所示 。

　　单位为毫米

　　a) 正视图 b) 侧视图标引序号说明 :

　　1 — 漏斗 ;

　　2 — 模套 ;

　　3 — 紧固卡臂 。

　　图 2 下料漏斗结构示意图

　　5 . 5 天平

　　最大量程不小于 2 000 g , 分度值不大于 1 g 。

　　2

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　　5 . 6 真空饱盐装置

　　5 . 6 . 1 基本组成

　　主要由饱盐容器和真空泵及其控制装置等部分组成 , 基本结构如图 3 所示 。

　　标引序号说明 :

　　1 — 进/出水口 ;

　　2 — 抽气口 ;

　　3 — 饱盐容器 ;

　　4 — 氯化钠溶液 ;

　　5 — 试体 ;

　　6 — 真空泵及其控制装置 。

　　图 3 真空饱盐装置结构示意图

　　5 . 6 . 2 饱盐容器

　　容器材质应为 304 等级以上不锈钢或玻璃材质 , 且容器密封性应良好 , 并通过阀门与真空泵相连 。

　　5 . 6 . 3 真空泵及其控制装置

　　应保证饱盐容器内部负压维持在 —0 . 080 Mpa~ —0 . 085 Mpa 。

　　5 . 7 水泥氯离子扩散系数检测装置

　　应符合附录 A 的有关规定 。

　　6 材料

　　6 . 1 标准砂和试验用水

　　符合 GB/T 17671 的规定 。

　　6 . 2 氯化钠(Nacl)溶液

　　用不低于分析纯的氯化钠与不低于 GB/T 6682 中要求的三级水配制 , 溶液浓度为 4 mol/L。

　　3

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　　7 实验室条件

　　实验室温度 、相对湿度要求应符合 GB/T 17671 的规定 。 氯离子扩散系数检测时实验室相对湿度应不小于 60% 。

　　8 水泥胶砂组成与成型

　　8 . 1 每组水泥胶砂需准确称取水泥(900±2)g, 中国 ISO标准砂两小袋共(2 700±10)g,水灰比为 0. 5 。中国 ISO标准砂应符合 GB/T 17671 的规定 。掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥 、火山灰质硅酸盐水泥 、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥成型时 , 水泥胶砂流动度应不小于 180 mm;否则 , 应按GB175 有关规定调整相应加水量 。

　　8 . 2 水泥胶砂搅拌按 GB/T 17671 的规定进行 。搅拌过程中可进行人工辅助加砂 。

　　8 . 3 成型前先将试模和下料漏斗卡紧在振动台中心 。再将搅拌好的胶砂分两次填入试模中 。第一次将约一半物料填入试模中 , 开启振动台振动(120±5)s;然后将余下物料加入试模中再振动(120±5)s 。

　　8 . 4 振动完毕后取下试模 , 按 GB/T 17671 中的规定刮平试体 , 标明试体编号 。

　　9 试体养护

　　试体养护按 GB/T 17671 的规定进行 , 养护龄期为 28 d 。

　　10 氯离子扩散系数检测

　　10 . 1 检测前准备

　　10 . 1 . 1 氯化钠(Nacl)溶液配制

　　氯离子扩散系数检测前应先配制氯化钠溶液(4 mol/L) , 且每次试验需制备 10 L 以上 。 每升氯化钠溶液的配制 , 需将准确称取的 234 g氯化钠(Nacl)置于烧杯中 , 加水溶解后转移至 1 L 容量瓶中 , 用水稀释至刻度 , 摇匀 。溶液配制好后需在(20±2)℃温度下静止 8 h 。

　　10 . 1 . 2 试体饱盐

　　将养护至龄期的待测试体垂直放在饱盐容器内 , 加盖密封并开启真空饱盐装置 , 启动真空泵 , 打开气路阀门 , 使其在 —0 . 080 Mpa~—0. 085 Mpa压力下抽吸 4 h 。然后 , 关闭气路 , 开启水路 , 使饱盐容器吸入配制好的氯化钠(Nacl)溶液 , 至液面距试体上表面高度不少于 2 cm 。然后 , 关闭水路 , 再开启气路并在—0 .080 Mpa~—0.085 Mpa压力下抽吸 2 h , 并保持饱盐容器压力恒定在 —0 . 080 Mpa~—0. 085 Mpa ,让试体在氯化钠溶液中静置 18 h 。

　　10 . 1 . 3 表面处理

　　检测前用潮湿洁净毛巾轻轻擦除试体测试区上下表面多余水分 , 使其表面没有明显溶液;同时用干毛巾或纸巾轻轻擦干试体侧壁 。

　　10 . 2 氯离子扩散系数检测

　　将饱盐后待测试体放在测试电极中间 , 并确保电极与试体表面紧密接触 。 开启符合附录 A要求的

　　4

　　GB/T 42272—2022

　　氯离子扩散系数自动检测装置进行检测 。扩散系数检测装置通过系统数据采集与处理会自动计算氯离子扩散系数 。在测试过程中 , 每块试体检测应在 15 min 内完成 。如果检测系统出现不正常现象 , 查明原因后可重新进行以上操作 。

　　1 1 试验结果与处理

　　1 1 . 1 试验结果

　　扩散系数检测结果由检测系统直接计算出来 , 检测结果精确至 0. 01 × 10 — 12 m2 /s 。

　　1 1 . 2 结果处理

　　以 3 块试体检测结果的平均值为氯离子扩散系数最终检测结果 。若 3 块试体中有 1 块检测结果与平均值相对偏差超过 10%时 , 应以余下 2 块试体结果平均值作为最终检测结果;若有 2 块试体检测结果与平均值偏差大于 10%时 , 则需重新进行检测 。

　　12 检测方法允许偏差

　　12 . 1 重复性

　　同一样品由同一实验室 、同一操作人员用相同设备短时间内检测结果的相对允许偏差不应超过 10% 。

　　12 . 2 再现性

　　同一样品由不同实验室 、不同人员用不同设备检测结果的相对允许偏差不应超过 20% 。

　　13 水泥胶砂氯离子渗透性能评价

　　水泥胶砂抗氯离子渗透能力可按表 1 进行评价 。

　　表 1 水泥胶砂抗氯离子渗透性能评价

　　氯离子扩散系数/( × 10 — 12 m2 /s)

　　抗氯离子渗透能力

　　≥3 . 50

　　低

　　2 . 00~<3 . 50

　　中

　　0. 50~<2 . 00

　　高

　　<0 . 50

　　极高

　　5

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　　附 录 A

　　(规范性)

　　水泥氯离子扩散系数检测装置

　　A. 1 基本结构

　　检测装置主要由测试电极 、直流稳压电源 、电压和电流数据采集与处理系统几部分组成 , 其基本结构如图 A. 1 所示 。

　　标引序号说明 :

　　1 — 测试电极 ;

　　2 — 待测试体 ;

　　3 — 直流稳压电源 ;

　　4 — 数据采集与处理装置 。

　　图 A. 1 氯离子扩散系数检测装置结构示意图

　　A. 2 技术要求

　　A. 2 . 1 测试夹具

　　测试夹具由绝缘材料制成 , 具有上下对中的两个紫铜电极 , 或者为左右对中且带有溶液槽的两个有机玻璃体 , 溶液槽直径为 Φ50 mm , 中间固定有直径 Φ(50±0 . 1) mm 铜板电极 , 溶液槽内装满 4 mol/L氯化钠溶液 , 溶液槽与接线端口相连 。两个紫铜电极或有机玻璃体的间距可以调整 , 以便于取放试体 。

　　A. 2 . 2 测试电极

　　测试电极应为紫铜材料制成 , 表面需经抛光处理 , 其直径为 Φ(50±0 . 1)mm , 厚度(25±0 . 5) mm 。当测试夹具为带有溶液槽的有机玻璃体时 , 测试电极为直径 Φ(50±0 . 1) mm 表面穿孔的铜电极板 , 厚度(0 . 5±0 . 1) mm 。

　　A. 2 . 3 直流稳压电源

　　直流稳压电源 0 v~10 v , 电压可自动进行调节 。

　　A. 2 . 4 测试电压

　　测试电极两端电压 0 v~10 v , 精确到 ±0 . 1 v 。

　　A. 2 . 5 测试电流

　　测试电流范围 0 mA~300 mA, 精确到 ±0 . 1 mA。

　　6

　　GB/T 42272—2022

　　A. 2 . 6 仪器校准

　　试体检前或仪器设备出现故障时应进行仪器校准 。 仪器校准时 , 将 0. 1%精度标称阻值为 300 Ω、 1 000 Ω 和 2 000 Ω 的精密电阻依次接入检测设备的测试端 , 测试电压和测试电流精度应满足本文件要求 。

　　A. 2 . 7 数据采集与处理方法

　　在检测过程中 , 检测装置的测试电压应控制在 0 v~10 v 范围内 , 以每分钟增大 1 v 的频率检测通过试体的电流 , 且有效电流检测数目应不少于 9 个 , 测试电压与电流应有良好的线性关系 。检测装置能自动采集和保存测试电压与电流数据 。检测结束后 , 数据处理系统按公式(A. 1) 自动计算试体氯离子扩散系数 , 并显示计算结果 。 每块试体的检测结果以与平均值偏差在 5%以内的检测数据的平均值计算 。

　　Di ………………………………( A. 1 )

　　式中:

　　Di — 氯离子扩散系数 , 即单位时间单位面积上氯离子通过数量 , 单位为平方米每秒(m2 /s) ;

　　R — 气体常数 , 8. 314 , 单位为焦耳每摩尔开(J/mol . K) ;

　　T — 环境温度 , 单位为开(K);如环境温度为 25 ℃ , T=273 K+25 K=298 K;

　　σ i — 试件的电导率 , 单位为西门子每米(s/m) ;

　　zi — 粒子电荷数或价数 ;

　　F —Faraday 常数 , 为 96 500 库每摩尔(c/mol) ;

　　c i — 氯离子浓度 , 单位为摩尔每升(mol/L) 。