采用熒光染料測(cè)定水泥基材料表面防護(hù)劑的滲透深度及滲透量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種采用熒光染料測(cè)定水泥基材料表面的防護(hù)劑滲透深度及滲透量 的方法，特別適用于反映表面改性水泥基材料中防護(hù)劑的滲透量及滲透深度，屬于建筑材 料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥基表面密實(shí)的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)于抵御外界環(huán)境中有害物質(zhì)的侵襲具有非常重要 的意義。表層是水泥基材料的薄弱環(huán)節(jié)，水泥基材料的表層暴露在環(huán)境中，長(zhǎng)期經(jīng)受外界環(huán) 境的不斷侵蝕而變得疏松多孔或出現(xiàn)裂紋，這樣外界環(huán)境中的有害物質(zhì)會(huì)侵入水泥基材料 內(nèi)部，從而破壞水泥基材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為了減少或杜絕這一現(xiàn)象的發(fā)生，需要對(duì)水泥基材 料進(jìn)行修補(bǔ)。隨著我國(guó)建筑行業(yè)的規(guī)?；粩嗉哟?，對(duì)水泥基材料耐久性的要求越來越高。 我國(guó)每年因水泥基材料的修補(bǔ)問題而產(chǎn)生的修補(bǔ)費(fèi)用巨大，所以尋找一種可以密實(shí)混凝土 結(jié)構(gòu)，又不至于對(duì)混凝土其他性能造成影響的物質(zhì)至關(guān)重要。長(zhǎng)期以來，人們致力于用表面 改性的方法獲得致密的表面結(jié)構(gòu)，在水泥基材料表層形成屏障，預(yù)防外界有害物質(zhì)的侵襲 從而改善混凝土的耐久性，延長(zhǎng)混凝土的服役時(shí)間。
[0003] 經(jīng)過大量的研究，研究人員得出對(duì)水泥基材料表層結(jié)構(gòu)的致密化作用比較有效果 的防護(hù)劑包括納米二氧化硅、硅質(zhì)憎水防護(hù)劑、正硅酸乙酯等。其中正硅酸乙酯對(duì)密實(shí)結(jié)構(gòu) 的作用尤為突出。正硅酸乙酯的密實(shí)結(jié)構(gòu)的機(jī)理是，正硅酸乙酯溶液進(jìn)入孔結(jié)構(gòu)，孔內(nèi)部提 供的水分讓正硅酸乙酯發(fā)生水解生成可以參與火山灰反應(yīng)的二氧化硅和對(duì)水泥基材料沒 有危害的乙醇，二氧化硅進(jìn)而與水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成C-S-H凝膠，下是 反應(yīng)方程式
從上面的介紹可以看出，在進(jìn)行表面處理時(shí)，正硅酸乙酯或其他防護(hù)劑進(jìn)入水泥基材 料中的量對(duì)密實(shí)結(jié)構(gòu)起至關(guān)重要的作用。對(duì)防護(hù)劑定量測(cè)定能夠明確防護(hù)劑在水泥材料中 的分布，進(jìn)而指導(dǎo)防護(hù)劑在水泥基材料表面經(jīng)濟(jì)、合理的利用。因此，如何定量檢測(cè)正硅酸 乙酯或其他防護(hù)劑進(jìn)入水泥基材料中的量成為人們?cè)絹碓疥P(guān)注的問題。
[0004] 現(xiàn)在有關(guān)滲透深度的測(cè)定方法也有很多，比如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210010833. 7的"一 種混凝土中碘離子滲透深度的測(cè)量方法"專利，公開的方法是：1 :劈裂試件：試件做完電迀 移試驗(yàn)后，劈成兩半；2 :噴灑試劑：在混凝土的劈裂面上噴灑碘酸鉀溶液，再噴灑淀粉懸浮 液；3 :酸化表面：步驟2完成后，當(dāng)混凝土的劈裂面表面稍干時(shí)，噴灑弱酸溶液；4 :測(cè)量滲 透深度：碘離子滲透到的地方顯示褐色，待混凝土的劈裂面顯色后，測(cè)量碘離子滲透深度。 又如申請(qǐng)?zhí)枮?US19990330660 Non-destructive in-situ method and apparatus for determining radionuclide depth in media的專利，他的測(cè)試方法是基于原位伽瑪能譜 學(xué)來測(cè)定在混凝土等介質(zhì)中的放射性污染物的深度。他是根據(jù)原位伽瑪能譜結(jié)果中未碰撞 的峰值的信息，再根據(jù)一種特定的算法來預(yù)測(cè)滲透深度的。
[0005] 上述專利只能定性地分析滲透深度，不能對(duì)所測(cè)的物質(zhì)進(jìn)行定量測(cè)定。第一件專 利中，樣品的制備相對(duì)復(fù)雜，劈開過程中，要保證截面垂直地面以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性有一定 的難度。對(duì)于第二件專利中，通過變色來辨別滲透深度，精確性不夠。
[0006] 陳更新在《氯離子在水泥砂漿中的滲透深度和濃度分布》這篇文章里用染色法和 滴定法來確定氯離子的滲透深度和濃度分布。Shuzo Eto在光譜化學(xué)學(xué)報(bào)《激光誘導(dǎo)等離 子體光譜技術(shù)在定量測(cè)定加強(qiáng)混凝土中碳化和氯離子滲透》這篇文章里，用激光誘導(dǎo)等離 子體光譜技術(shù)來測(cè)量碳化和氯離子滲透深度和質(zhì)量。以上測(cè)量手段也存在弊端。陳更新的 方法中，要確定需要測(cè)定的某種物質(zhì)的深度，就要尋找能夠給這種物質(zhì)染色的染料，所以只 能對(duì)特定的物質(zhì)適用，不能適用到所有物質(zhì)，并且不能定量測(cè)量。Shuzo Eto的方法里，因?yàn)?樣品都是被劈開的，所以，裂紋的寬度會(huì)影響譜線的發(fā)射強(qiáng)度，從而使得出的結(jié)果不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中沒有對(duì)防護(hù)劑滲透量的有效測(cè)量方法以及對(duì)防護(hù)劑滲透深度測(cè) 試方法繁瑣、精確度不夠等缺陷，本發(fā)明提供了一種采用熒光染料測(cè)定水泥基材料表面的 防護(hù)劑滲透深度及滲透量的方法。該方法具有操作簡(jiǎn)單、原料易得、測(cè)量周期短、適用范圍 廣、測(cè)量準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 本發(fā)明創(chuàng)新性的提出以熒光材料為介質(zhì)檢測(cè)水泥基材料(例如混凝土、砂漿、凈漿 等）表面防護(hù)劑的滲透深度、在不同深度的滲透量，以及表面處理時(shí)間和方式對(duì)滲透量的影 響，實(shí)現(xiàn)了防護(hù)劑滲透性的定量檢測(cè)。這樣能更好地了解防護(hù)劑在水泥材料中的分布情況， 從而更好的指導(dǎo)防護(hù)劑的用量和作用時(shí)間和方式，以期達(dá)到用最佳的防護(hù)劑用量得到最佳 的防護(hù)效果，為實(shí)現(xiàn)最大程度提高水泥基材料的耐久性提供指導(dǎo)。
[0009] 本發(fā)明具體技術(shù)方案如下： 一種采用熒光染料測(cè)定水泥基材料表面的防護(hù)劑滲透深度及滲透量的方法，包括以下 步驟：在防護(hù)劑中摻入滿足測(cè)試量的熒光染料，將含有熒光染料和防護(hù)劑的混合物覆在水 泥基材料的表面，然后在水泥基材料的不同深度取樣，對(duì)各試樣進(jìn)行熒光光譜檢測(cè)，通過熒 光強(qiáng)度得出熒光染料的滲透深度以及在不同深度的濃度分布，通過熒光染料和防護(hù)劑的比 例關(guān)系得出防護(hù)劑在水泥基材料不同深度的滲透量。
[0010] 上述方法中，所用的防護(hù)劑是指所有以液體狀態(tài)覆到水泥基材料表面、通過滲透 的方法進(jìn)入水泥基材料內(nèi)部的、對(duì)水泥基材料具有密實(shí)填充、增強(qiáng)、修復(fù)等作用的單一物質(zhì) 或者混合物。例如，可以為原位反應(yīng)型防護(hù)劑、密實(shí)填充防護(hù)劑、孔壁成膜防護(hù)劑。所述原 位反應(yīng)型防護(hù)劑指的是：防護(hù)劑深入硬化混凝土內(nèi)部后與基體發(fā)生原位化學(xué)反應(yīng)，生成的 產(chǎn)物發(fā)揮防護(hù)作用的一類防護(hù)劑。進(jìn)一步的，原位反應(yīng)型防護(hù)劑有水玻璃、正硅酸乙酯、納 米二氧化娃溶膠等。
[0011] 上述方法中，防護(hù)劑和熒光染料應(yīng)該存在于均一溶液體系中，即防護(hù)劑和熒光染 料能夠混合成均勻溶液，或者防護(hù)劑和熒光染料在其他成分的存在下能夠形成均勻溶液， 從而使熒光染料在水泥基材料中的滲透規(guī)律與防護(hù)劑在水泥基材料中的滲透規(guī)律一致。
[0012] 上述方法中，所用的熒光染料是能發(fā)出熒光的染料，熒光染料發(fā)光是因?yàn)樵谖?可見光和紫外光后，能把紫外光轉(zhuǎn)變?yōu)椴ㄩL(zhǎng)較長(zhǎng)的可見光波而被發(fā)射回來。本發(fā)明中選擇 的熒光染料只要不跟防護(hù)劑發(fā)生反應(yīng)的熒光染料都可以。優(yōu)選發(fā)射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的熒光染料， 這樣樣品背景干擾較小。滿足本發(fā)明要求的熒光染料有很多，主要包括三大類：1、羅丹明 類熒光染料，比如羅丹明6G(R6G)、羅丹明B(RB)、乙基羅丹明B(ERB)、丁基羅丹明B(BRB) 等；2熒光酮類熒光染料，比如水揚(yáng)基熒光酮，苯基熒光酮，鄰氯苯基熒光酮，4, 5-二溴苯基 熒光酮等；3、菲啶染料，比如溴乙菲啶，氯化氮氨菲啶，菲啶溴紅等。
[0013] 本發(fā)明熒光染料摻加量較少，熒光染料與防護(hù)劑的質(zhì)量比為0.005-0.03 : 99. 995-99. 97,在僅含熒光染料和防護(hù)劑的混合物中，熒光染料的含量為0. 005-0. 03wt%， 防護(hù)劑的含量為99. 995-99. 97wt%。根據(jù)水泥基材料水灰比以及齡期的不同，熒光染料的用 量有適當(dāng)調(diào)整。隨著水灰比的增加，水泥基材料的孔徑增加，這種情況下用較少的熒光染料 即可檢測(cè)到明顯的熒光光譜，因此熒光染料的摻加量可以較少。同樣