CN103983565B - 一种混凝土结构钢筋锈蚀可视化试验装置及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种混凝土结构钢筋锈蚀可视化试验装置及其操作方法，包括试验箱和能与试验箱密封盖合的箱盖，试验箱和箱盖均由透明材料制成，试验箱内设置有透明导流板,透明导流板交错设置将试验箱内部空间隔成曲折空间，试验箱内设置有用于固定参比电极的参比电极固定座和用于固定测试件的测试件固定座,测试件固定座能够移动安装位置,参比电极和测试件分别通过监测连接线与测试仪相连接。使用时，将固定有测试件的测试件固定座放置于合适的位置，再将试验溶液倒入试验箱内，通过调整试验溶液的纯度和液路曲折长度实现对不同混凝土电导率的模拟，通过调整试验溶液中氢氧化钙、氢氧化钾等的含量，实现对不同混凝土空隙液氢离子浓度指数pH值的模拟；其试验方法简单，参数调节方便。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土结构钢筋锈蚀试验技术领域，尤其指一种混凝土结构可视化钢筋锈蚀试验装置及其操作方法。
背景技术
钢筋混凝土在现代土木工程中大量使用，在满足结构承载力要求的同时，混凝土耐久性同样不容忽视。在众多影响混凝土耐久性因素中，混凝土钢筋锈蚀是影响混凝土耐久性的主要因素，钢筋锈蚀引起结构构件性能衰退，构件承载能力下降，从而对整个结构的长期适用性构成威胁。混凝土中钢筋锈蚀是一个复杂过程，包含钢筋锈蚀电化学反应和锈胀力的物理作用过程。钢筋锈蚀受环境因素的影响，氯化物等腐蚀环境和一般大气碳化反应引起钢筋的锈蚀；钢筋锈蚀生成的锈蚀产物对周围混凝土形成挤压力，即锈胀力；混凝土材料对钢筋锈蚀速度也有很大影响，混凝土内部密实干燥，则混凝土电阻抗大，腐蚀电流密度小，钢筋锈蚀慢；密实的混凝土抗碳化能力强，碱储量不易流失；混凝土构件承载力在锈后会衰减，锈后混凝土截面尺寸损伤、钢筋有效截面减少、钢筋屈服强度降低、特别是混凝土与钢筋之间粘结退化，构件承载力随锈蚀的发展快速下降。
钢筋混凝土体系中，钢筋锈蚀涉及到界面环境、混凝土空隙液特性、介质在混凝土中输送等众多因素。钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀试验存在工作量大、可视性差的缺点，特别是无法观察锈蚀产物的动态变化与演进；在试验过程中，为了观察锈蚀变化会将部分试件破型观察，这样不仅麻烦，而且势必影响试验的客观性与准确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种结构简单、能观察锈蚀产物动态变化、测试效率高的一种混凝土结构钢筋锈蚀试验装置及其操作方法，其测试方法简便、参数调节方便。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种混凝土结构钢筋锈蚀试验装置，包括试验箱和能与试验箱密封盖合的箱盖，其中，试验箱和箱盖均由透明材料制成，试验箱内设置有透明导流板,透明导流板交错设置将试验箱内部空间隔成曲折空间，试验箱内设置有用于固定参比电极的参比电极固定座和用于固定测试件的测试件固定座,测试件固定座能够移动安装位置,参比电极和测试件分别通过监测连接线与测试仪相连接。
优化的技术措施还包括：
上述的试验箱内设置有导流板固定板,透明导流板置于导流板固定板上，并与所述导流板固定板拆卸配合。
上述的导流板固定板共二块，分别为上导流板固定板和下导流板固定板,上导流板固定板固定于从上至下的五分之一处，下导流板固定板固定于从下至上的五分之一处。
上述的透明导流板的数量为三块或更多，分别为第一导流板、第二导流板和第三导流板,第一导流板、第二导流板和第三导流板所在平面将试验箱内部空间横向四等分或更多。
上述的第一导流板和第三导流板位于试验箱的下边与上导流板固定板之间，第二导流板位于试验箱的上边与下导流板固定板之间。
上述的参比电极固定座固定于所述试验箱的右下角。
上述的透明材料的玻璃或者耐腐蚀的透明有机玻璃。
一种混凝土结构钢筋锈蚀试验装置的操作方法，包括以下步骤：
步骤一：将参比电极固定于参比电极固定座上，将测试件固定于测试件固定座上，并调整测试件固定座的位置；
步骤二：调配用于模拟腐蚀环境的混凝土透明空隙溶液，并将试验溶液倒入试验箱内；根据溶液电导率和导流长度选择导流板块数；根据溶液溶解氧浓度选定装置的密闭程度；
步骤三：将监测连接线分别与参比电极和测试件连接，按选定要求做好箱盖密封，将监测连接线从箱盖上引出与测试仪相连接；
步骤四：启动测试仪开始试验。
本发明的一种混凝土结构钢筋锈蚀试验装置，其试验箱和箱盖均由透明材料制成，使试验者能够清晰看到试验装置中测试件的锈蚀变化，克服了现有试验装置可视性差的缺点；试验箱内用交错设置的透明导流板将试验箱内部空间隔成曲折空间，在有限的空间内，增加了液路曲折长度，而且测试件固定座能够移动安装位置，这样不仅提高了实验室的空间利用率，而且提高了对不同混凝土电导率的模拟，使本试验装置的试验范围更广。
本试验装置在使用时，将固定有测试件的测试件固定座放置于合适的位置，再将试验溶液倒入试验箱内，通过调整试验溶液的纯度和液路曲折长度实现对不同混凝土电导率的模拟，通过调整试验溶液中氢氧化钙、氢氧化钾等的含量，实现对不同混凝土空隙液氢离子浓度指数pH值的模拟，通过调整试验溶液的熟度和物理封闭程度实现对不同溶解氧含量的模拟；其试验方法简单，参数调节方便。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中试验箱的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图2所示为本发明的结构示意图，
其中的附图标记为：试验箱1、箱盖2、第一导流板31、第二导流板32、第三导流板33、参比电极固定座4、参比电极41、测试件固定座5、测试件51、上导流板固定板61、下导流板固定板62、监测连接线7。
如图1至图2所示，
一种混凝土结构钢筋锈蚀试验装置，包括试验箱1和能与试验箱1密封盖合的箱盖2，其中，试验箱1和箱盖2均由透明材料制成，试验箱1内设置有透明导流板,透明导流板交错设置将试验箱1内部空间隔成曲折空间，试验箱1内设置有用于固定参比电极41的参比电极固定座4和用于固定测试件51的测试件固定座5,测试件固定座5能够移动安装位置,参比电极41和测试件51分别通过监测连接线7与测试仪相连接。
所述的参比电极41由铂钛合金制成。
实施例中，试验箱1内设置有导流板固定板,透明导流板置于导流板固定板上，并与所述导流板固定板4拆卸配合。
实施例中，导流板固定板共二块，分别为上导流板固定板61和下导流板固定板62,上导流板固定板61固定于从上至下的五分之一处，下导流板固定板62固定于从下至上的五分之一处。
导流板固定板的高度为试验箱1高度的二分之一，这样不仅不会影响液路内试验溶液的分别，也保证了透明导流板安装的稳定性。
实施例中，透明导流板的数量为三块，分别为第一导流板31、第二导流板32和第三导流板33,第一导流板31、第二导流板32和第三导流板33所在平面将试验箱1内部空间横向四等分。
实施例中，第一导流板31和第三导流板33位于试验箱1的下边与上导流板固定板61之间，第二导流板32位于试验箱1的上边与下导流板固定板62之间。
导流板固定板的设置，使透明导流板的安装更加方便。导流板固定板横向设置，透明导流板纵向设置，两者相互垂直。
三块透明导流板上下交错设置，而将试验箱1的内部空间分隔呈蛇形的曲折空间，如此设置，在有限的空间内增加了液路的长度，从而能够模拟更多的锈蚀环境，也从一定程度上增加了实验室的空间利用率。
实施例中，参比电极固定座4固定于所述试验箱1的右下角。
将参比电极固定座4固定于一个角落，即整个曲折液路的一端，而测试件固定座5的安装位置能够移动，能够根据试验需要，调整安装位置，从而使测试件51和参比电极41之间的距离发生改变。
实施例中，透明材料的玻璃或者耐腐蚀的有机玻璃；本试验装置制作成本低，制作方便。
一种混凝土结构钢筋锈蚀试验装置的操作方法，包括以下步骤：
步骤一：将参比电极41固定于参比电极固定座4上，将测试件51固定于测试件固定座5上，并调整测试件固定座5的位置；
步骤二：调配用于模拟混凝土腐蚀环境的试验溶液，并将试验溶液倒入试验箱1内；
步骤三：将监测连接线7分别与参比电极41和测试件51连接，盖上箱盖2并密封，将监测连接线7从箱盖2上引出与测试仪相连接；
步骤四：启动测试仪开始试验。测试仪启动后，自动采集并记录试验数据。
本试验装置采用透明材料制成，试验者能够清晰看到试验装置中测试件51的锈蚀变化，克服了现有试验装置可视性差的缺点，也避免了为了观察锈蚀情况而将试验装置破形的麻烦，节约了试验的时间。由于混凝土结构钢筋锈蚀试验的试验时间较长，为了全面观察测试件51的锈蚀变化，可以用录像机透过试验箱1拍摄测试件51的整个锈蚀过程的变化。
本试验装置参数调节方便，在混凝土结构钢筋锈蚀过程中，三个最为重要的影响因素分别为混凝土电导率、混凝土空隙液氢离子浓度指数pH值和溶解氧含量：
(1)模拟混凝土电导率：通过调整试验溶液的纯度和液路曲折长度（增减导流板）实现；
(2)模拟混凝土空隙液氢离子浓度指数pH值：通过调整试验溶液中氢氧化钙、氢氧化钾等的含量来实现；
(3)模拟溶解氧含量：通过调整试验溶液的熟度和物理封闭程度来实现。
钢筋锈蚀其实就是一个电化学反应过程，曲折液路中的试验溶液便是电解液。
参比电极固定座4上设置有两个参比电极41安装位置，本试验装置还能用于对比不同参比电极41的功能特性。在测试件固定座5上固定两个相同材质和相同加工工艺的测试件51，并分别与对应的参比电极41相连接，试验设备准备完成后，启动测试仪记录试验数据，通过分析试验数据便可相比得出两种参比电极41的优劣。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。
Claims (5)
1.一种混凝土结构钢筋锈蚀可视化试验装置，包括试验箱(1)和能与试验箱(1)密封盖合的箱盖(2)，其特征是：所述的试验箱(1)和箱盖(2)均由透明材料制成，所述的试验箱(1)内设置有透明导流板,所述的透明导流板交错设置将试验箱(1)内部空间隔成曲折空间，所述的试验箱(1)内设置有用于固定参比电极(41)的参比电极固定座(4)和用于固定测试件(51)的测试件固定座(5),所述的测试件固定座(5)能够移动安装位置,所述的参比电极(41)和测试件(51)分别通过监测连接线(7)与测试仪相连接；所述的试验箱(1)内设置有导流板固定板,所述的透明导流板置于导流板固定板上，并与所述导流板固定板(4)拆卸配合；试验装置参数调节分别为混凝土电导率、混凝土空隙液氢离子浓度指数pH值和溶解氧含量；
所述的导流板固定板共二块，分别为上导流板固定板(61)和下导流板固定板(62),所述的上导流板固定板(61)固定于从上至下的五分之一处，所述的下导流板固定板(62)固定于从下至上的五分之一处；所述的透明导流板的数量为三块，分别为第一导流板(31)、第二导流板(32)和第三导流板(33),所述的第一导流板(31)、第二导流板(32)和第三导流板(33)所在平面将试验箱(1)内部空间横向四等分。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土结构钢筋锈蚀可视化试验装置，其特征是：所述的第一导流板(31)和第三导流板(33)位于试验箱(1)的下边与上导流板固定板(61)之间，所述的第二导流板(32)位于试验箱(1)的上边与下导流板固定板(62)之间。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土结构钢筋锈蚀可视化试验装置，其特征是：所述的参比电极固定座(4)固定于所述试验箱(1)的右下角。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土结构钢筋锈蚀可视化试验装置，其特征是：所述的透明材料的玻璃或者耐腐蚀的透明有机玻璃。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土结构钢筋锈蚀可视化试验装置的操作方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一：将参比电极(41)固定于参比电极固定座(4)上，将测试件(51)固定于测试件固定座(5)上，并调整测试件固定座(5)的位置；
步骤二：调配用于模拟混凝土腐蚀环境的试验溶液，并将试验溶液倒入试验箱(1)内；
步骤三：将监测连接线(7)分别与参比电极(41)和测试件(51)连接，盖上箱盖(2)并密封，将监测连接线(7)从箱盖(2)上引出与测试仪相连接；
步骤四：启动测试仪开始试验，测试仪启动后自动采集并记录试验数据。
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