本发明属于硬化水泥浆体固液平衡测试，尤其涉及一种碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试装置及测试方法。
背景技术：
1、在喀斯特地区，地下混凝土结构如地铁、隧道衬砌、桩基础等在地下水中的钙溶出是一个值得关注的问题。一般来说，孔隙溶液与环境水之间的浓度梯度导致溶解的钙从孔隙溶液向周围水扩散。一旦孔溶液钙浓度降低，固体骨架中的钙，主要是氢氧化钙(ch)和水化硅酸钙(c-s-h)，会逐渐溶解。这些过程会增加孔隙度，从而增加渗透率，降低水泥基质的强度。由于土壤、植物根系的生物作用释放的co2溶解于岩溶地下水中而形成了低ph环境。相比于软水，岩溶地下水的低ph环境在一定程度上加速了钙溶出的速率，这种加速机制取决于水中co2浓度以及钙从孔隙溶液向周围水扩散的速率。
2、岩溶地下水中溶解的co2主要取决于气体分压、温度等因素。在地下封闭系统中，二氧化碳不能与大气交换，水中co2溶解度与该气体分压成正比。此外，岩溶地下水通常位于几百米深度内，温度低于20℃，这两个因素都导致co2溶解度增加，从而导致co2在地下水中的溶解度非常高。一般来说，压力的影响先于温度，岩溶地下水在735kpa压力下溶解co2可达到1000mg/l。孔隙溶液中的钙离子浓度对水泥浆体的钙溶出速率有显著影响。碳酸水与水泥浆体反应的钙溶解在孔隙溶液中，当外部溶液为静水时，孔隙溶液中的钙在浓度梯度作用下缓慢溶出，而当溶液为动态水时，加速了孔隙溶液的钙的溶出，进而加速了水泥浆体与碳酸水的反应。
3、目前固液平衡曲线的适用性仅在去离子水和硝酸铵溶液中得到验证，关于钙离子的浸出曲线是否可以用来描述水泥浆体在碳酸水溶液中的浸出行为还没有得到验证。基于此，有必要提供一种碳酸水环境下水泥浆体的固液平衡测试装置及测试方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提出了一种碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试装置及测试方法，以解决现有技术中存在的缺陷。
2、本发明提供了一种碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试装置，包括：
3、反应釜；
4、co2储气瓶，其与所述反应釜连通，用于向所述反应釜内通入co2；
5、搅拌机构，位于所述反应釜内。
6、优选的，所述反应釜包括：
7、釜体；
8、釜盖，所述釜盖盖设于所述釜体上，所述釜盖上开设有加液口；
9、所述co2储气瓶与所述釜体连通。
10、优选的，所述搅拌机构包括：
11、搅拌杆，其下端位于所述釜体内；
12、搅拌电机，其位于所述釜体外，所述搅拌杆上端穿过所述釜盖后并与所述搅拌电机转轴连接。
13、优选的，所述釜体上还设有ph计，用于监测釜体内的ph值；
14、所述釜体上还设有压力表，用于监测釜体内的压力。
15、优选的，所述co2储气瓶与所述反应釜之间通过进气管连通。
16、优选的，所述釜体下端还设有排料口；
17、所述釜盖上设有排气阀。
18、第二方面，本发明还提供了一种碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试方法，包括以下步骤：
19、提供所述的固液平衡测试装置；
20、将水或碳酸氢钙溶液和硬化水泥浆体粉末加入至反应釜内；
21、向反应釜内通入co2，开启搅拌机构，进行固液平衡实验。
22、优选的，向反应釜内通入co2使得反应釜内压力达到恒定值，反应釜内压力范围为0～1mpa；
23、开启搅拌机构并固定搅拌速率，搅拌速率范围为0～600r/min。
24、优选的，水或碳酸氢钙溶液和硬化水泥浆体的体积质量比为1.5l:(0.1～10)g。
25、优选的，所述碳酸氢钙溶液的浓度为0～3.5mmol/l。
26、本发明的一种碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试装置及测试方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
27、1、本发明的碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试装置，包括反应釜、co2储气瓶、搅拌机构；通过co2储气瓶可向反应釜内通入co2，利用搅拌机构可对反应釜内的物料进行搅拌；目前固液平衡曲线的适用性仅在去离子水和硝酸铵、氯化铵等常压溶液中得到验证，关于钙离子的浸出曲线是否可以用来描述硬化水泥浆体在碳酸水溶液中(加压、酸性溶液)的浸出行为还没有得到验证；此外，去离子水和硝酸铵溶液环境下的固液平衡实验只需要配置相应的化学溶液，在常压环境下的简单容器内进行。本发明需要制备不同co2浓度并保持相对稳定的碳酸水溶液，因此设计了co2储气瓶，通过控制通入的co2气体的压力来制备不同浓度(对应不同ph值)的碳酸水，同时还能及时补充在反应过程中消耗的碳酸；此外，为满足硬化水泥浆体粉末在不同流速下的溶解平衡，本发明设计了一种可在反应釜内进行不同速率的搅拌机构；通过本发明的装置可模拟不同压力碳酸水及不同钙离子浓度的模拟孔隙溶液对硬化水泥浆体粉末的溶解速率；利用硬化水泥浆体粉末与模拟孔隙溶液的溶解平衡，实验得到了硅酸盐水泥体系在碳酸水溶液中的固液平衡曲线；为分析和研究混凝土在碳酸型地下水环境下的溶蚀规律奠定基础，对综合分析和评估地下混凝土结构的耐久性具有重要的学术意义和工程应用价值；
28、2、本发明的碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试方法，针对硬化硬化水泥浆体缺乏在碳酸水环境下进行钙溶出的固液平衡试验，通过co2储气瓶和搅拌装置分析不同浓度、不同流速的碳酸水环境条件下硬化水泥浆体中不同水化产物，主要是氢氧化钙和水化硅酸钙的溶解过程，为考虑碳酸水侵蚀环境下的钙浸出过程提供经验模型。
1.一种碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试装置，其特征在于，所述反应釜包括：
3.如权利要求2所述的碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试装置，其特征在于，所述搅拌机构包括：
4.如权利要求2所述的碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试装置，其特征在于，所述釜体上还设有ph计，用于监测釜体内的ph值；
5.如权利要求1～4任一所述的碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试装置，其特征在于，所述co2储气瓶与所述反应釜之间通过进气管连通。
6.如权利要求2～4任一所述的碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试装置，其特征在于，所述釜体下端还设有排料口；
7.一种碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试方法，其特征在于，向反应釜内通入co2使得反应釜内压力达到恒定值，反应釜内压力范围为0～1mpa；
9.如权利要求7所述的碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试方法，其特征在于，水或碳酸氢钙溶液和硬化水泥浆体的体积质量比为1.5l:(0.1～10)g。
10.如权利要求7所述的碳酸水环境下硬化水泥浆体的固液平衡测试方法，其特征在于，所述碳酸氢钙溶液的浓度为0～3.5mmol/l。
