CN105203449A - 一种模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池，通过对工作电极与模拟液间接触方式的合理调整，能够实现短时间内对混凝土中钢筋的钝化行为与腐蚀行为进行定量评估，改变了以往费时费力的钢筋锈蚀测试。不仅能进行光圆钢片的评估，也能对螺纹钢筋的肋条进行腐蚀测试，能更好地接近实际情况，对钢筋混凝土结构的寿命预测起到关键作用。

Description

一种模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池

技术领域

本发明涉及钢材性能测试设备，特别是一种用于评估钢筋锈蚀的腐蚀池。

背景技术

目前，海洋环境下大型基础设施均面临着钢筋混凝土结构耐久性不足而过早失效破坏的问题，而耐久性问题的关键是钢筋的锈蚀问题。钢筋锈蚀后的腐蚀产物膨胀会导致混凝土保护层开裂、剥落，直至结构失效垮塌。因此，钢筋锈蚀的定量评估与机理分析，并探索延缓或抑制钢筋锈蚀的措施是混凝土耐久性研究工作的关键所在。以往的研究仅局限于对钢筋腐蚀情况的目测与失重测试，这两种方法不能表征钢筋的腐蚀机理，也不能准确判断钢筋的耐蚀性。因此，探索用腐蚀电化学的方法解决以上方法的不足。然而，现有的电化学测试所需的三电极中工作电极需要通过封装的方法制备，制备方法繁琐，且不便于评估螺纹钢筋肋条与表面氧化皮的耐蚀性。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池，用于解决现有的钢筋腐蚀方法中采用目测与失重测试法无法准确反映腐蚀机理以及准确判断钢筋的耐腐蚀性，而采用腐蚀电化学法又存在制备繁琐且不便于评估螺纹钢筋肋条与表面氧化皮的耐腐蚀性等技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池，包括溶液池和固定支架；所述溶液池具有向上的开口，且溶液池的侧壁上设置有与外部连通的测试孔；所述固定支架至少有一个且设置于溶液池的外部，固定支架之间彼此互不接触；所述固定支架上配套设置有支撑架，待测试件一端抵在支撑架上、另一端通过溶液池上的测试孔与溶液池内的腐蚀液接触。

本发明采用便携的工作电极即待测试件与混凝土模拟液接触方式，突破以往繁琐的工作电极封装方法。不仅能快速评估不同金属耐蚀性的差异，适用于对金属成分与结构进行优化，以满足不同环境下的耐蚀性要求。同时还能长期保证电极与混凝土模拟液间接触的稳定性，适用于金属长期腐蚀行为的测试。

进一步的，在本发明中，还包括盖板结构，所述盖板结构包括上盖和隔离槽，所述上盖位于整个溶液池的上方并将溶液池的开口完全覆盖，所述隔离槽设置于上盖的下方且完全位于溶液池内，且隔离槽与溶液池的侧壁共同将溶液池内部划分为不连通的2个区域，其中一个为隔离区，另一个为非隔离区；所述上盖上与隔离区对应的区域内设置有2个固定孔分别用于固定参比电极和辅助电极，参比电极和辅助电极用于进行三电极电化学测试。对待测试件进行测试，需要将参比电极、辅助电极和待测试件即工作电极放置于同一个区域(即隔离区)中的腐蚀液里，而考虑到本装置的扩展性，故利用隔离槽将整个溶液池隔离开来，使得位于非隔离区的其他暂时不需要进行测试的待测试件不受影响。并且有了上盖的覆盖，在电化学测试过程中能够隔绝空气，防止腐蚀液被碳化。

进一步的，在本发明中，所述支撑架为工字型，工字型的两端分别为操作端和待测试件支撑端，两端通过工字型的中间连杆连接；所述固定支架上设有支撑架固定孔，所述支撑架的中间连杆穿过支撑架固定孔从而设置于固定支架上，且测试件支撑端靠近溶液池侧壁上的测试孔。通过操作端可以调节待测试件支撑端与测试孔之间的距离，适用于固定不同尺寸的待测试件。

进一步的，在本发明中，溶液池的外侧壁位于测试孔的位置处围绕测试孔设置有橡胶圈。若是要对待测试件的端面进行测试，则需要将待测试件的端面紧贴在橡胶圈上，与测试孔正对的区域接触到腐蚀液进行腐蚀，橡胶圈起密封作用能保证腐蚀液不外露。

进一步的，在本发明中，所述溶液池的材料为有机玻璃。具体尺寸和形状可根据需要调整，如制成长宽高为10cm*10cm*10cm的立方体形，在溶液池上还可以设置刻度，以便于观察腐蚀液的多少。

进一步的，在本发明中，所述固定支架的材料为不锈钢，具有耐腐蚀性好、强度大的特点。

进一步的，在本发明中，所述上盖的材料为有机玻璃。

有益效果：

本发明提供的一种能进行短期与长期腐蚀行为测试的电化学腐蚀池，与传统的腐蚀测试装置相比，本发明具有以下突出的优点：

1、避免了传统繁琐的工作电极封装过程。由于不同的封装材料与工作电极间的结合程度不同，不便于不同实验间的结果比较。此外，长时间腐蚀浸泡后工作电极与镶样间的缝隙也会影响电化学测试的结果；而利用本发明装置，可以将工作电极固定在工作池内直接与腐蚀液接触，不会存在封装工作电极具有的问题。

2、溶液池设置有多个固定支架，可以同时进行多个平行试样的电化学测试，不但保证了工作电极处于同一腐蚀溶液中，也通过多个平行试样确保了实验结果的可靠性。

3、腐蚀池的开口设计非常便于在腐蚀过程中注入与提取溶液，添加不同化学物质；此外，由于具备盖板结构，避免了长时间腐蚀过程中腐蚀溶液的蒸发以及空气对腐蚀溶液的碳化作用。

4、区别于以往的电化学腐蚀方法只能对平面工作电极进行耐腐蚀评估，该腐蚀池不仅能对平面工作电极进行耐蚀性评估，也能对不规则表面工作电极(如螺纹钢筋肋条)进行腐蚀行为测试；也区别于费时费力的钢筋锈蚀测试，本发明的腐蚀池能同时满足快速测试与长期腐蚀行为的实时跟踪，实现了短时间内对混凝土中钢筋的钝化行为与腐蚀行为进行定量评估，能更好地接近实际情况，对钢筋混凝土结构的寿命预测起到关键作用。

附图说明

图1为本发明结构的俯视图；

图2为发明结构的左视图；

图3为发明结构的主视图；

图4为盖板部分的结构示意图；

图5图4的左视图；

图6为图4的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1～3所示，为一种具有四接头的腐蚀池结构，包括位于中心的立方形溶液池1和分别位于四个侧面的4个固定支架2；所述溶液池1的材料为有机玻璃且设置有刻度，固定支架2的材料为不锈钢，且溶液池1具有向上的开口；所述溶液池1的四个侧壁上的设置有与外连通的测试孔，测试孔外设置有一圈橡胶圈；各个固定支架2之间彼此互不接触；所述固定支架2配套设置有支撑架3，支撑架3为工字型，工字型的两端分别为操作端和待测试件支撑端，两端通过工字型的中间连杆连接；所述固定支架2上设有支撑架固定孔，所述支撑架3的中间连杆穿过支撑架固定孔从而设置于固定支架2上，且测试件支撑端靠近溶液池1侧壁上的测试孔。通过支撑架3支待测试件，使得待测试件通过测试孔与腐蚀液接触。

上述装置可进行4个待测试件的测试，将4个待测试件安装到位，然后需要通过盖板结构实现依次进行。如图4～6所示，所述盖板结构包括上盖4和隔离槽5，所述上盖4位于整个溶液池1的上方并将溶液池1的开口完全覆盖，所述隔离槽5设置于上盖4的下方且完全位于溶液池1内，且隔离槽5与溶液池1的侧壁共同将溶液池1内部划分为不连通的2个区域，其中一个为隔离区，另一个为非隔离区；所述上盖4上与隔离区对应的区域内设置有2个固定孔分别用于固定参比电极和辅助电极。当需要对其中一个待测试件进行测试时，调整盖板结构的摆放方向，使得即将进行测试的待测试件恰好位于隔离槽与侧壁形成的隔离区中，而其余的3个待测试件位于非隔离区中。

利用上述装置，可进行待测试件横截面(平面)的电化学测试，也可以进行待测试件曲面电化学测试。具体方法有所差别，分别以下述两个例子进行说明：

1、钢筋横截面(平面)的装样与测试过程

在实验前将四接头腐蚀池用清水(切忌不能用酒精)洗净晾干后待用，一定确保连溶液池1上的测试孔部位干燥。将打磨抛光后的钢筋电极片与溶液池1侧壁上的测试孔外部的橡胶圈紧密贴合，钢筋电极片的总面积为需保证完全封住测试孔，并且为保证腐蚀的有效性，需确保待测试的工作电极的暴露面积为1cm²及以上。待四个钢筋电极片均安装好后，往溶液池1内注入混凝土模拟液作为腐蚀液，根据溶液池1的刻度来确定混凝土模拟液体积。待混凝土模拟液注入后一定时间后(电化学体系稳定后)，将上盖4盖上，可分别依次进行相应的电化学测试。每进行完一个电化学实验后，利用一个不开孔的薄板将盖在溶液池1上，确保外界空气不能使腐蚀液碳化以及减缓腐蚀液的蒸发。在需要进行下一个电化学实验时，将薄板换成盖板结构并调整至恰当位置进行实验。待4个钢筋电极片的电化学测试全部结束后，倒出混凝土模拟液，并取出上述4个钢筋电极片。

本腐蚀池也方便进行钢筋破钝时氯离子临界值的测试，可在混凝土模拟液中规律性添加氯盐，并定期测试电化学参数。根据混凝土模拟液体积、氯盐添加量以及不同电化学指标来综合评估钢筋的氯离子临界值。

2、钢筋外表面(曲面)的装样与测试过程

由于钢筋外表面带有肋条，因此不能直接贴紧在小孔处。必须对钢筋做相应处理。通过车床将钢筋加工成圆柱体，横截面与测试孔适配，圆柱体一端为含肋条测试端，另一端为与支撑架3的待测试件支撑端接触的平面，四周均用环氧树脂封装。将加工好的圆柱体插入溶液池1的测试孔中，使带肋条测试端处于溶液池1的内部，含肋条测试端的实际工作面积根据肋条的实际情况计算。与支撑架3接触的一端与支撑架3紧密搭接，保证导电。待装样完成后，注入混凝土模拟液，电化学测试过程与平面电极试样相同，此处不再赘述。

Claims (7)

1.一种模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池，其特征在于：包括溶液池(1)和固定支架(2)；所述溶液池(1)具有向上的开口，且溶液池(1)的侧壁上设置有与外部连通的测试孔；所述固定支架(2)至少有一个且设置于溶液池(1)的外部，固定支架(2)之间彼此互不接触；所述固定支架(2)上配套设置有支撑架(3)，待测试件一端抵在支撑架(3)上、另一端通过溶液池(1)上的测试孔与溶液池(1)内的腐蚀液接触。

2.根据权利要求1所述模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池，其特征在于：还包括盖板结构，所述盖板结构包括上盖(4)和隔离槽(5)，所述上盖(4)位于整个溶液池(1)的上方并将溶液池(1)的开口完全覆盖，所述隔离槽(5)设置于上盖(4)的下方且完全位于溶液池(1)内，且隔离槽(5)与溶液池(1)的侧壁共同将溶液池(1)内部划分为不连通的2个区域，其中一个为隔离区，另一个为非隔离区；所述上盖(4)上与隔离区对应的区域内设置有2个固定孔分别用于固定参比电极和辅助电极。

3.根据权利要求1所述模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池，其特征在于：所述支撑架(3)为工字型，工字型的两端分别为操作端和待测试件支撑端，两端通过工字型的中间连杆连接；所述固定支架(2)上设有支撑架固定孔，所述支撑架(3)的中间连杆穿过支撑架固定孔从而设置于固定支架(2)上，且测试件支撑端靠近溶液池(1)侧壁上的测试孔。

4.根据权利要求1至3中任意一条所述模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池，其特征在于：溶液池(1)的外侧壁位于测试孔的位置处围绕测试孔设置有橡胶圈。

5.根据权利要求1至3中任意一条所述模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池，其特征在于：所述溶液池(1)的材料为有机玻璃。

6.根据权利要求1至3中任意一条所述模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池，其特征在于：所述固定支架(2)的材料为不锈钢。

7.根据权利要求2所述模拟混凝土孔溶液中钢筋锈蚀测试的腐蚀池，其特征在于：所述上盖(4)的材料为有机玻璃。