CN107607463B - 一种混凝土污水管腐蚀检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土污水管腐蚀检测方法，包括先选取基准平面，将混凝土试块置于与Photogrammetry成像技术配套的坐标平面中，从设定的五个方向进行拍照；向管道主体腔内注入污水，通入硫化氢；腐蚀期间定期取样，以检测pH、腐蚀产物中硫的种类及浓度、腐蚀产物形貌及成分以及微生物种类等；腐蚀结束后拍照；根据混凝土表面上的点距环氧树脂及不锈钢框架所在基准平面的边缘的相对距离，分别建立腐蚀前后混凝土表面的三维模型；利用Photogrammetry软件得出以高度变化表示的混凝土腐蚀速率；根据三维模型计算出混凝土表面积变化，计算硫化氢吸收速率，间接反映混凝土腐蚀程度。本发明实现了实验室条件下高效、可控的混凝土污水管道腐蚀研究，大大提高了试验的简便性及可操作性。

Description

一种混凝土污水管腐蚀检测方法

技术领域

本发明属于模拟管道装置检测方法技术领域，主要涉及一种混凝土污水管腐蚀检测方法。

背景技术

市政排水管网是重要的城市基础设施，对城市的发展建设，人民生活水平的提高，以及生态环境的维护意义重大。管网腐蚀严重影响着城市输水安全，一方面由于腐蚀产物的释放而影响输送水质，另一方面腐蚀产物在管壁的累积会造成输水能力的下降、能耗的增加甚至引发爆管、污染环境。重力自流混凝土管(非满流)作为一种典型的排水管道，在污水、污泥及气态硫化氢的作用下腐蚀问题极为严重。其中，在高湿度、高硫化氢浓度的腐蚀性气体作用下，混凝土重力管内管道顶部及污水界面处最易发生腐蚀，造成原有水化硅酸钙和氢氧化钙转变为钙矾石和石膏两种主要腐蚀产物，结构疏松，机械强度低，极易产生破损、地面塌陷、污水泄漏等事故，造成严重的环境污染。然而，国内外关于混凝土污水管道腐蚀的研究大多局限于对现役管道内壁腐蚀产物进行定性取样分析，取样困难、不确定性大。现有研究难以实现实验室条件下可控的腐蚀试验，以同时模拟实际污水管道中管顶及污水界面处的腐蚀情况，进而定量表征腐蚀现象、深入理解腐蚀机理、全面探索防腐措施。因此，寻找一种行之有效的混凝土污水管道模拟装置的腐蚀研究方法、解析混凝土管的腐蚀行为迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术存在的缺陷，提供一种混凝土污水管腐蚀检测方法，打破传统混凝土污水管道腐蚀研究的局限性，同时模拟实际污水及气态硫化氢环境下管道顶部及污水界面处混凝土的腐蚀。

为解决上述背景技术中技术问题，本发明提出一种技术方案是：一种混凝土污水管腐蚀检测方法，采用模拟管道装置，包括管道主体，所述管道主体内设置有中空支架，以及倒置于中空支架顶部的混凝土试块，其用于非浸没状态下的气相腐蚀研究；所述中空支架的下方设置有一混凝土试块，其用于半浸没状态下的腐蚀研究；所述用于非浸没状态下的气相腐蚀研究的混凝土试块的下表面、下表面以上30-40cm处的壁面固封于环氧树脂内,所述环氧树脂上表面的两侧、侧壁以及底面采用不锈钢框架包裹；所述管道主体两端设置有密封盖，两端所述密封盖上分别设置有污水进出口，在所述管道主体的顶部开设有顶盖，所述管道主体上设置有硫化氢传感器和理化性质检测孔，该方法步骤如下:

(1)、选取基准平面，判定混凝土试块腐蚀前后的厚度变化：选取环氧树脂上表面及两侧边缘不锈钢框架所在平面；

(2)、腐蚀开始前，将混凝土试块置于与Photogrammetry成像技术配套的坐标平面中，从设定的五个方向进行拍照；

(3)、向管道主体腔内注入污水，深度为40-60mm，半浸没混凝土试块浸没深度为35-55mm，向管道内通入硫化氢，污水液面上方的气体浓度为50-200ppm；

(4)、腐蚀期间，定期刮取混凝土表面腐蚀产物进行取样，以检测pH、腐蚀产物中硫的种类及浓度、腐蚀产物形貌及成分以及微生物种类；

(5)、腐蚀结束后，将混凝土试块取出，利用高压水枪去除表面疏松的腐蚀产物，60-70℃烘干3-5天，置于与上述步骤(2)相同的Photogrammetry成像技术配套的坐标平面，从设定的五个方向进行拍照；

(6)、根据混凝土表面上的点距环氧树脂及不锈钢框架所在基准平面的边缘的相对距离，分别建立腐蚀前后混凝土表面的三维模型；

(7)、利用Photogrammetry软件分别定量计算出腐蚀前后混凝土表面到基准平面度的平均高度，两者相减即可得到混凝土厚度变化，再除以时间则得出以高度变化表示的混凝土腐蚀速率；

(8)、根据三维模型计算出混凝土表面积变化，计算硫化氢吸收速率，间接反映混凝土腐蚀程度。

所述步骤(3)采用可编程逻辑控制器，监测管道主体内硫化氢气体的浓度变化来控制污水流量及管段通风。

所述步骤(4)腐蚀期限为2-4年，在腐蚀初期1年内的1、3、6、9、12个月时进行取样，之后每半年取样一次。

与现有技术相比，本发明具有的优点：

(1)、本发明检测模拟装置实际污水及气态硫化氢环境下管道顶部及污水界面处两种不同条件下的混凝土腐蚀，便于对比分析，实现了实验室条件下高效、可控的混凝土污水管道腐蚀研究，大大提高了试验的简便性及可操作性。

(2)、本发明通过被环氧树脂固封并带有不锈钢框架的标准混凝土试块，其制作方法规范可行，反应面积方便计算；以不锈钢框架为基准面，通过构建表面腐蚀形貌的三围效果图，可实现混凝土腐蚀速率的定量检测，大大提高了混凝土腐蚀测量的准确性和规范性。

(3)、本发明实现了混凝土试块在污水液面以上气态环境中的腐蚀暴露试验，支架与试块成套置于模拟管道中，其位置、数量灵活可变，大大增强了检测方法灵活性及实用性。

附图说明

图1为混凝土污水管腐蚀研究用模拟管道装置的结构主视图。

图2为混凝土污水管腐蚀研究用模拟管道装置的结构俯视图。

图3为混凝土污水管腐蚀研究用模拟管道装置的横截面示意图。

图4为被环氧树脂固封并带有不锈钢框架的标准混凝土试块的结构三视图。

图5为混凝土试块支架的结构三视图。

附图标记如下：

1—管道主体 2—顶盖

3—把手 4—密封盖

5—污水进口 6—污水出口

7—防腐胶带 8—硫化氢传感器

9—理化性质监测孔 10—支撑条

11—混凝土试块 12—环氧树脂

13—不锈钢框架 14—中空支架

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。

本发明的技术方案是一种混凝土污水管腐蚀检测方法，采用模拟管道装置如图1、2和3所示，该方法步骤如下:

先选取基准平面，判定混凝土试块腐蚀前后的厚度变化：选取环氧树脂上表面及两侧边缘不锈钢框架所在平面；其次，腐蚀开始前，将混凝土试块置于与Photogrammetry成像技术配套的坐标平面中，从设定的五个方向进行拍照；然后，向管道主体腔内注入污水，深度为40-60mm，半浸没混凝土试块浸没深度为35-55mm，向管道内通入硫化氢，污水液面上方的气体浓度为50-200ppm，采用可编程逻辑控制器，监测管道主体内硫化氢气体的浓度变化，控制污水流量及管段通风；，腐蚀期限为2-4年，在腐蚀初期1年内的1、3、6、9、12个月时进行取样，之后每半年取样一次，之后每半年取样一次定期刮取混凝土表面腐蚀产物进行取样，以检测pH、腐蚀产物中硫的种类及浓度、腐蚀产物形貌及成分以及微生物种类；腐蚀结束后，将混凝土试块取出，利用高压水枪去除表面疏松的腐蚀产物，60-70℃烘干3-5天，置于与上述步骤(2)相同的Photogrammetry成像技术配套的坐标平面，从设定的五个方向进行拍照；最后，根据混凝土表面上的点距环氧树脂及不锈钢框架所在基准平面的边缘的相对距离，分别建立腐蚀前后混凝土表面的三维模型；利用Photogrammetry软件可分别定量计算出腐蚀前后混凝土表面到基准平面度的平均高度，两者相减即可得到混凝土厚度变化，再除以时间则得出以高度变化表示的混凝土腐蚀速率；根据三维模型计算出混凝土表面积变化，计算硫化氢吸收速率，间接反映混凝土腐蚀程度。

本发明检测方法所采用的混凝土污水管腐蚀研究用模拟管道装置，包括管道主体1，如图1、2所示，所述管道主体1为PVC管，如图3所示，所述管道主体1内设置有中空支架14，以及倒置于中空支架14顶部的混凝土试块11，其用于非浸没状态下的气相腐蚀研究；所述中空支架14的下方设置有一混凝土试块11，其用于半浸没状态下的腐蚀研究；如图5所示，所述中空支架14为设置有四个支脚的立体梯形结构，为PVC防腐材料，其顶部设置有方孔，用于架设混凝土试块11；如图4所示，所述混凝土试块11为立方体，所述用于非浸没状态下的气相腐蚀研究的混凝土试块11的下表面、下表面以上30-40cm处的壁面固封于环氧树脂12内,所述环氧树脂12上表面的两侧、侧壁以及底面采用不锈钢框架13包裹；所述用于半浸没状态下的腐蚀研究的混凝土试块无需设置环氧树脂及不锈钢框架结构。

所述管道主体1两端设置有密封盖4，所述密封盖由聚四氟乙烯材料构成，两端所述密封盖4上分别设置有污水进出口5、6，在所述管道主体1的顶部开设有顶盖2，所述管道主体1切缝处设置有支撑条10，用于防止顶盖2陷落入腔体内，所述顶盖2与所述管道主体1的切缝采用防腐胶,7粘合，所述顶盖2的弧长为所述管道主体1周长的1/3；所述顶盖2设置有两个，两个所述顶盖2之间设置有硫化氢传感器8和理化性质检测孔9。

以下对本发明给出一个具体实施例来详细说明：

本发明与可编程逻辑控制器(PLC)联用，通过监测PVC管段内硫化氢气体的浓度，进而控制污水流量及管段通风操作。

下面以研究气态、半浸没状态下混凝土污水管道腐蚀速率及腐蚀产物为例，本装置于管段中的污水液面以上和污水中分别放置了8块混凝土试块，以模拟实际污水管道中管顶和污水界面处的混凝土腐蚀。管段中硫化氢气体浓度为150-200ppm，管道内气体温度25℃，污水pH 6-7。在腐蚀进行1、3、6个月时进行取样。结果表明，气态下混凝土表面pH为3-6，污水界面处混凝土表面pH为2-4，随着时间的推移，pH由原来的12逐渐下降；两种情况下混凝土厚度变化均为1-2mm，但半浸没状态下混凝土腐蚀形貌更为显著。两者的腐蚀产物均以石膏和钙矾石为主，硫还原菌在混凝土腐蚀过程中起主要作用。这与文献^[1]中结果是基本一致的。

应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

相关文献：

[1].周学章,宋佩娣,倪桂华.硫化氢导致的混凝土污水管腐蚀机理及预防措施[J].混凝土,2008(4):100-101.

Claims (3)

1.一种混凝土污水管腐蚀检测方法，采用模拟管道装置，包括管道主体，所述管道主体内设置有中空支架，以及倒置于中空支架顶部的混凝土试块，其用于非浸没状态下的气相腐蚀研究；所述中空支架的下方设置有一混凝土试块，其用于半浸没状态下的腐蚀研究；所述用于非浸没状态下的气相腐蚀研究的混凝土试块的下表面、下表面以上30-40cm处的壁面固封于环氧树脂内,所述环氧树脂上表面的两侧、侧壁以及底面采用不锈钢框架包裹；所述管道主体两端设置有密封盖，两端所述密封盖上分别设置有污水进出口，在所述管道主体的顶部开设有顶盖，所述管道主体上设置有硫化氢传感器和理化性质检测孔，其特征在于，该方法步骤如下:

(1)、选取基准平面，判定混凝土试块腐蚀前后的厚度变化：选取环氧树脂上表面及两侧边缘不锈钢框架所在平面；

(2)、腐蚀开始前，将混凝土试块置于与Photogrammetry成像技术配套的坐标平面中，从设定的五个方向进行拍照；

(3)、向管道主体腔内注入污水，深度为40-60mm，半浸没混凝土试块浸没深度为35-55mm，向管道内通入硫化氢，污水液面上方的气体浓度为50-200ppm；

(4)、腐蚀期间，定期刮取混凝土表面腐蚀产物进行取样，以检测pH、腐蚀产物中硫的种类及浓度、腐蚀产物形貌及成分以及微生物种类；

(5)、腐蚀结束后，将混凝土试块取出，利用高压水枪去除表面疏松的腐蚀产物，60-70℃烘干3-5天，置于与上述步骤(2)相同的Photogrammetry成像技术配套的坐标平面，从设定的五个方向进行拍照；

(6)、根据混凝土表面上的点距环氧树脂及不锈钢框架所在基准平面的边缘的相对距离，分别建立腐蚀前后混凝土表面的三维模型；

(7)、利用Photogrammetry软件分别定量计算出腐蚀前后混凝土表面到基准平面度的平均高度，两者相减即可得到混凝土厚度变化，再除以时间则得出以高度变化表示的混凝土腐蚀速率；

(8)、根据三维模型计算出混凝土表面积变化，计算硫化氢吸收速率，间接反映混凝土腐蚀程度。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(3)采用可编程逻辑控制器，监测管道主体内硫化氢气体的浓度变化来控制污水流量及管段通风。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(4)腐蚀期限为2-4年，在腐蚀初期1年内的1、3、6、9、12个月时进行取样，之后每半年取样一次。

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