CN101122558A - 一种低温干湿循环侵蚀装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温干湿循环侵蚀装置，由定时闹钟、声控延时开关、隔声密封盒、冷藏箱、篮筐、侵蚀溶液槽、电子阀门和水泵组成，冷藏箱顶部分布有两个隔声密封盒，每个隔声密封盒内设有定时闹钟和声控延时开关，冷藏箱内设有上侵蚀溶液槽和下侵蚀溶液槽，上侵蚀溶液槽和下侵蚀溶液槽内均设有篮筐；电子阀门位于上侵蚀溶液槽底部，水泵进水口位于下侵蚀溶液槽一侧，且高于下侵蚀溶液槽底面一定的距离以保持下侵蚀溶液槽中的试样始终浸泡在侵蚀溶液中，水泵出水口位于上侵蚀溶液槽一侧上方；电子阀门和水泵的电源分别连接两个声控延时开关。本发明使试样反复处于“干燥和浸泡侵蚀溶液”之间的循环，该装置能够模拟低温环境下干湿循环对水泥基制品的侵蚀作用。

Description

一种低温干湿循环侵蚀装置

技术领域

本发明涉及一种低温干湿循环侵蚀装置。

背景技术

在我国北方的海工工程中，潮差区混凝土遭受的海水侵蚀破坏是威胁工程耐久性的最严重问题，其原因在于海水中的硫酸盐随着海水不断侵入混凝土结构内部，然后不断析晶并形成结晶压，最终产生膨胀破坏，这种结晶、膨胀破坏在低温环境和干湿交替条件下要比在较高温度环境或非干湿交替条件下严重的多。

硫酸盐的溶解度变化对温度比较敏感，温度越低则溶解度越低，在含有同样浓度硫酸盐的海水中产生的结晶量越多，膨胀压力越大；同时，在低温和潮湿环境下，硫酸盐与混凝土可能发生化学反应生成毫无强度的糊状产物，称为Tumsate破坏，严重破坏混凝土结构，而这种破坏在高温条件下较少发生。潮差区(或称浪溅区)的混凝土处于干湿循环状态，涨潮时硫酸盐随海水浸入混凝土结构，落潮时由于蒸发、干燥使硫酸盐结晶并停留在混凝土内部微孔中，随着湿度进一步降低，停留在混凝土表层孔隙中的晶体因干燥而收缩，使被堵塞的孔隙通道重新通畅，再涨潮时硫酸盐得以进入更深的混凝土内部，最终产生更严重的膨胀破坏。这是潮差区混凝土比完全浸泡于海水中的混凝土破坏更严重的一个重要原因。

关于混凝土抗海水侵蚀研究，主要方法一般参照ASTM C1012-02、ASTM C452-02、ASTM C1092-95A、GB/T749-01《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》和GB2420-81《水泥抗硫酸盐侵蚀快速试验方法》等。这些方法的共同特点是将试样连续浸泡于硫酸盐溶液中，然后采用各种测试方法研究试样被浸泡一定时期后的破坏程度。当考察在低温和干湿环境下的海水腐蚀情况时，一般利用人工在不同环境中搬动试块，研究效率低并且人为误差大。所以，研究一种模拟混凝土在低温条件下经受海水干湿循环侵蚀的自动实验装置，对开展我国北方海工程混凝土耐久性研究具有现实意义和理论指导价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温干湿循环侵蚀装置。

本发明提出的低温干湿循环侵蚀装置，由定时闹钟1、声控延时开关2、隔声密封盒

3、冷藏箱4、篮筐5、上侵蚀溶液槽7、下侵蚀溶液槽8、电子阀门9和水泵10组成，其结构如图1所示。其中，冷藏箱4顶部对称分布有两个隔声密封盒3，每个隔声密封盒3内设有定时闹钟1和声控延时开关2，冷藏箱4内设有上侵蚀溶液槽7和下侵蚀溶液槽8，上侵蚀溶液槽7和下侵蚀溶液槽8内均设有篮筐5；电子阀门9位于上侵蚀溶液槽7底部，水泵10进水口位于下侵蚀溶液槽8一侧，且高于下侵蚀溶液槽8底面一定的距离以保持下侵蚀溶液槽8中的试样始终浸泡在侵蚀溶液中，水泵10出水口位于上侵蚀溶液槽7一侧上方；电子阀门9和水泵10的电源分别连接两个声控延时开关2。

本发明中，使用时将待测试试样6分别放置于上侵蚀溶液槽7和下侵蚀溶液槽8中。

本发明，两个定时闹钟1和两个声控延时开关2控制电子阀门9和水泵10每间隔一段时间交替启动一次。

本发明中，上侵蚀溶液槽7和下侵蚀溶液槽8内充满硫酸盐或氯盐侵蚀溶液，并且侵蚀溶液通过电子阀门9和水泵10在上侵蚀溶液槽7和下侵蚀溶液槽8之间循环。

本发明的工作过程如下：

将预先制备好的水泥砂浆或混凝土待测试样6分别放在两个篮筐5中，将两个篮筐5分别放在上侵蚀溶液槽7和下侵蚀溶液槽8中，上侵蚀溶液槽7通过一个中间带孔的隔板叠放在下侵蚀溶液槽8上，使上侵蚀溶液槽7中的侵蚀溶液可以通过电子阀门9流入下侵蚀溶液槽8中，将上、下侵蚀溶液槽7、8均放在冷藏箱4中，侵蚀溶液槽7、8中盛有按照设计配制的硫酸盐或氯盐等侵蚀溶液，调节冷藏箱4的温度在0℃-5℃之间。分别调节与电子阀门9和水泵10电源对应的、定时闹钟1的响铃时间，使其每隔固定的时间响铃一次，每次响铃接通延时开关2，使水泵10和电子阀门9每间隔一定的时间交替工作一次，完成侵蚀溶液“从下侵蚀溶液槽8中被水泵10抽进上侵蚀溶液槽7中-浸泡一段时间-被电子阀门9放回下侵蚀溶液槽8中-上侵蚀溶液槽7中的试样6干燥一段时间”的循环。

本发明的有益效果：

海工混凝土中最容易破坏的部位处于“浪溅区”或“潮差区”，尤其对于寒冷地区，该部位混凝土的破坏更加严重。过去对该类混凝土抗破坏研究的方法一般采用海水溶液在低温下浸泡混凝土试样，经过一段时间后通过检测混凝土强度、微观结构等性能来评价低温海洋环境对混凝土的破坏。实际上，“浪溅区”或“潮差区”混凝土的显著破坏特征还包括海水“干-湿”反复循环的破坏，极少数顾及到该破坏因素的研究是采用人工将试样从冰箱或冰柜中的溶液槽里搬进和搬出的方法来进行的，效率低且在搬运过程中使低温环境发生波动，影响了研究结果的准确性。本发明提供的装置不仅能够自动模拟实际破坏海工混凝土最严重的低温海水干湿循环侵蚀环境，并且可以通过调节闹钟响铃时间、侵蚀溶液中硫酸盐和氯盐等的浓度以及冷藏箱温度等，比较便利地调整干湿循环周期、硫酸盐侵蚀程度和温度环境，从而可以从中发现最严重的综合侵蚀条件，提高研究效率；同时，该装置设计的上、下侵蚀溶液槽能够分别模拟在连续浸泡和在干-湿循环条件作用下的侵蚀，从而对比得到这两种方法、即传统方法与实际工程条件对混凝土侵蚀情况的差别。

本发明提供的装置能够提高低温地区海工混凝土耐久性的研究效率和准确性。由于该装置采用的部件均为普通产品，易于配置且价格低廉，所以其制作和操作简便、成本较低。

本发明的有益效果：

采用本发明的装置与传统将试样直接浸泡于侵蚀溶液中的方法作对比实验，在相同的硫酸盐侵蚀溶液及其相同的侵蚀时间内，通过本发明装置得到的水泥砂浆试样受硫酸盐侵蚀破坏程度比传统方法更严重。这一方面显示，本发明的装置能够大幅度提高对水泥、混凝土抗硫酸盐侵蚀性研究的效率；同时也说明，本发明的装置由于能够模拟北方海工工程处于浪溅区部位的混凝土经历海洋溶液干湿循环腐蚀的环境，所以比传统将试样连续浸泡于侵蚀溶液中的方法更接近实际工程条件。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图，

图中标号：1为定时闹钟，2为声控延时开关，3为隔声密封盒，4为冷藏箱，5为篮筐，6为试样，7为上侵蚀溶液槽，8为下侵蚀溶液槽，9为电子阀门，10为水泵。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图进一步说明本发明。

实施例1：采用市售的定时闹钟1和声控延时开关2，延时时间为2分钟，负荷功率20W-200W；采用5cm厚的聚苯板制作隔声密封盒3，采用市售的220L冷藏箱4，采用不锈钢西条制作篮筐5，采用透明塑料箱作为上侵蚀溶液槽7和下侵蚀溶液槽8，采用市售的电子阀门9和水泵10，水泵扬程为5m，功率120W，将上述器件按照图1所示进行组装。其中，两组定时闹钟1和声控延时开关2分别放置在不同的隔声密封盒3内，电子阀门9和水泵10的电源分别接在两个声控延时开关2上，两个篮筐5分别放在上侵蚀溶液槽7和下侵蚀溶液槽8中，上、下侵蚀溶液槽7、8均放在冷藏箱4中，电子阀门9位于上侵蚀溶液槽7的底部，水泵10的进水口位于下侵蚀溶液槽8的侧部，高于下侵蚀溶液槽8底面一定的距离以保持下侵蚀溶液槽8中的试样始终浸泡在侵蚀溶液中，水泵的出水口位于上侵蚀溶液槽7的上部。

采用相同配合比制备2组4×4×16cm的水泥砂浆试样，每组3条试块；在20℃±1℃和湿度为90％的标准环境中养护28天后将其中一组试样继续标准养护并作为空白试样；另2组试样分别放置在本发明的实验装置的上、下侵蚀溶液槽中的两个篮筐5中，槽中装有4％硫酸镁+4％硫酸钠的侵蚀溶液，上溶液槽7中的试样通过本发明方法进行侵蚀，下溶液槽8中的试样通过传统连续浸泡方法侵蚀，称为传统方法的低温连续浸泡侵蚀试样；上侵蚀溶液槽7通过一个中间带孔的隔板叠放在下侵蚀溶液槽8上，作为本发明方法的低温条件下胳湿循环侵蚀试样，使上侵蚀溶液槽7中的侵蚀溶液可以通过电子阀门9流入下侵蚀溶液槽8中；将上、下侵蚀溶液槽均放在冷藏箱4中，调节冷藏箱4的温度在0℃-5℃之间；调节定时闹钟1每天每隔4小时响铃一次，并且与电子阀门9及水泵10对应闹钟的响铃时间相错2小时，每次响铃接通延时开关2，使水泵10和电子阀门9每间隔4小时交替工作一次，完成侵蚀溶液“从下侵蚀溶液槽8中被水泵10抽进上侵蚀溶液槽7中-浸泡一段时间-被电子阀门9放回下侵蚀溶液槽8中-上侵蚀溶液槽7中的试样6干燥一段时间”的循环。

循环侵蚀6个月后将2组受侵蚀试样和1组空白试样取出、晾干，分别测试其抗折强度。分别用2种实验试样的抗折强度除以空白试样的抗折强度，得到2种抗折强度的比值，该比值是评判试样抗硫酸盐侵蚀能力的依据，比值越高，表示抗硫酸盐能力越强或者硫酸盐的侵蚀破坏越弱。实验及计算结果如表1所示。

表1通过本发明装置进行硫酸盐侵蚀的对比实验结果

	抗折强度/MPa
										空白试样			本发明方法试样			传统方法试样
	试样1	试样2	试样3	试样1	试样2	试样3	试样1	试样2	试样3
										测试值	10.12	10.49	10.41	7.1	7.3	7.2	8.4	8.7	8.5
平均值	10.34			7.20			8.53
										比值	1			0.70			0.83

从表1的实验结果可以看出，在相同的硫酸盐侵蚀溶液及其相同的侵蚀时间内，通过本发明装置得到的试样受硫酸盐溶液干、湿循环侵蚀后抗折强度与空白试样抗折强度的比值明显小于采用传统将试样连续浸泡于侵蚀溶液中方法得到的试样抗折强度与空白试样抗折强度的比值，即采用本发明装置得到的水泥砂浆试样受硫酸盐侵蚀破坏程度比传统方法更严重。这一方面显示，本发明的装置能够大幅度提高对水泥、混凝土抗硫酸盐侵蚀性研究的效率；同时也说明，本发明的装置由于能够模拟我国北方低温环境中由于潮汐引起的干湿循环环境，比传统将试样连续浸泡于侵蚀溶液中的方法更接近实际工程条件。

Claims (4)

1.一种低温干湿循环侵蚀装置，由定时闹钟(1)、声控延时开关(2)、隔声密封盒(3)、冷藏箱(4)、篮筐(5)、上侵蚀溶液槽(7)、下侵蚀溶液槽(8)、电子阀门(9)和水泵(10)组成，其特征在于冷藏箱(4)顶部对称分布有两个隔声密封盒(3)，每个隔声密封盒(3)内设有定时闹钟(1)和声控延时开关(2)，冷藏箱(4)内设有上侵蚀溶液槽(7)和下侵蚀溶液槽(8)，上侵蚀溶液槽(7)和下侵蚀溶液槽(8)内均设有篮筐(5)；电子阀门(9)位于上侵蚀溶液槽(7)底部，水泵(10)进水口位于下侵蚀溶液槽(8)一侧，且高于下侵蚀溶液槽(8)底面一定的距离以保持下侵蚀溶液槽(8)中的试样始终浸泡在侵蚀溶液中，水泵(10)出水口位于上侵蚀溶液槽(7)一侧上方；电子阀门(9)和水泵(10)的电源分别连接两个声控延时开关(2)。

2.根据权利要求1所述的低温干湿循环侵蚀装置，其特征在于待测试试样(6)分别放置于上侵蚀溶液槽(7)和下侵蚀溶液槽(8)中。

3.根据权利要求1所述的低温干湿循环侵蚀装置，其特征在于两个定时闹钟(1)和两个声控延时开关(2)控制电子阀门(9)和水泵(10)每间隔一段时间交替启动一次。

4.根据权利要求1所述的低温干湿循环侵蚀装置，其特征在于上侵蚀溶液槽(7)和下侵蚀溶液槽(8)内充满硫酸盐或氯盐侵蚀溶液，并且侵蚀溶液通过电子阀门(9)和水泵(10)在上侵蚀溶液槽(7)和下侵蚀溶液槽(8)之间循环。

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