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龙图腾网获悉河海大学申请的专利一种快速高效水化硅酸钙凝胶氯离子扩散系数预测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116539483B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310306630.0，技术领域涉及：G01N13/04；该发明授权一种快速高效水化硅酸钙凝胶氯离子扩散系数预测方法是由汪鑫;沈德建;曹徐阳;陶思婕设计研发完成，并于2023-03-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种快速高效水化硅酸钙凝胶氯离子扩散系数预测方法在说明书摘要公布了：一种快速高效水化硅酸钙凝胶氯离子扩散系数预测方法，属于混凝土建筑技术领域。本发明通过稳态电迁移试验和微分有效介质法预测水化硅酸钙凝胶中氯离子有效扩散系数，先通过对硬化硅酸三钙浆体进行稳态电迁移试验，获得其氯离子扩散系数，再将硅酸三钙浆体假定为两相材料结构，利用微分有效介质法和扫描电镜技术预测出水化硅酸钙凝胶中的氯离子扩散系数。本发明所述方法可直接基于硅酸三钙浆体中氯离子扩散系数逆推出水化硅酸钙中氯离子扩散系数，而不需要改变氯离子的扩散路径和湿度平衡，因而可以快速高效地获得水化硅酸钙凝胶中的扩散系数。

本发明授权一种快速高效水化硅酸钙凝胶氯离子扩散系数预测方法在权利要求书中公布了：1.一种快速高效水化硅酸钙凝胶氯离子扩散系数预测方法，其特征在于，通过稳态电迁移试验和微分有效介质法预测水化硅酸钙凝胶中氯离子有效扩散系数，步骤如下： 步骤一.将搅拌好的硅酸三钙浆体放入圆盘状橡胶模具中得到硅酸三钙水化浆体，然后对浆体进行养护，养护完成后取出两块圆盘状的硬化浆体，一块进行氯离子稳态电迁移试验，另一块用于扫描电镜拍摄微观图像； 步骤二.在稳态电迁移试验中采用硝酸银滴定法测量阳极试验槽中氯离子浓度，然后利用线性拟合得到氯离子稳态扩散情况下浓度随时间变化的斜率，最后根据简化的能斯特-普朗克方程计算得到硅酸三钙硬化浆体中氯离子的有效扩散系数： ； 式中表示硅酸三钙硬化浆体的氯离子有效扩散系数，m2·s-1；L表示圆盘状硬化浆体的厚度，m；VAT表示阳极溶液的体积，m3；ΔC1表示阳极试验槽中氯离子浓度的变化量，mol·L-1；ΔE表示电势差，V；Cs表示阴极试验槽中氯离子的初始浓度，mol·L-1；A表示试件扩散面的表面积，m2；Δt表示时间变量，s；Z表示氯离子电荷的绝对值，取1；F表示法拉第常数，取9.65×10000C·mol-1；E表示电势，V；R表示理想气体常数，取8.314J·mol-1·K-1；T表示环境温度，K； 步骤三.在拍摄扫描电镜时，将圆盘状硬化浆体切割并打磨成5mm×5mm×5mm的小立方体，任意选取一个面进行扫描； 步骤四.对所获得的扫描电镜图像进行处理，先将扫描电镜进行灰度处理，利用MATLAB软件得到图片的灰度分布直方图，然后根据灰度直方图峰值划分不同物相的灰度阈值，之后根据灰度阈值对图片中的物相进行划分，得到未水化硅酸三钙、水化硅酸钙凝胶、氢氧化钙和毛细孔四个物相的分布，最后统计图片中的各个物相对应的像素个数计算每种物相的面积分数，假定面积分数与体积分数相等，得到未水化硅酸三钙的体积分数、水化硅酸钙凝胶、氢氧化钙和毛细孔的体积分数； 步骤五.将硅酸三钙硬化浆体简化为两相结构，将未水化硅酸三钙和氢氧化钙假定为夹杂相，水化硅酸钙凝胶和毛细孔假定为基质相，根据微分有效介质近似法，得到夹杂相、基质相以及复合后材料的有效扩散系数之间关系如下式，根据该式可解出： ； 式中表示水化硅酸钙凝胶和毛细孔复合在一起后的氯离子有效扩散系数，m2·s-1；表示未水化硅酸三钙与氢氧化钙复合在一起的氯离子有效扩散系数，m2·s-1；表示硅酸三钙硬化浆体的氯离子有效扩散系数，m2·s-1；表示未水化硅酸三钙与氢氧化钙体积分数的和； 将水化硅酸钙凝胶和毛细孔组成的复合材料简化为两相结构，其中水化硅酸钙凝胶假定为基质相，毛细孔假定为夹杂相，再次利用微分有效介质近似法得到毛细孔中的氯离子有效扩散系数、水化硅酸钙凝胶中的有效扩散系数以及它们复合后材料总的有效扩散系数之间的关系如下式，根据该式可解出： ； 式中表示在毛细孔中的氯离子有效扩散系数，m2·s-1；表示水化硅酸钙凝胶的氯离子有效扩散系数，m2·s-1；表示毛细孔的体积分数，定义为毛细孔体积比上毛细孔与水化硅酸钙体积的和。

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