CN108169114A - 钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置 - Google Patents

Abstract

一种钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置，包括自锁张紧单元、第一套筒单元和第二套筒单元，所述第一套筒单元和第二套筒单元连接形成供锈蚀钢筋装配的空间，所述的自锁单元由轴承部分、轴承固定钢丝和加强肋上的带有单向齿的定向控制孔构成；所述的第一套筒单元外伸有底板，在底板两侧分别设置加强肋，并在底板上设置有辅助电极定位孔；所述的加强肋上一侧预留定向控制孔，所述的加强肋上另一侧预留轴承架立孔。本发明提供一种体积小、操作简单、方法可靠、成本低廉，可以在模拟锈蚀试验过程中保持辅助电极张紧，保证电极间位置不发生改变的钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置。

Description

钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置

技术领域

本发明涉及水泥基材料耐久性测试技术领域，尤其涉及一种方便辅助电极自张紧装置，以保证钢筋模拟非均匀锈蚀试验过程中辅助电极处于张紧的状态，提高试验准确性

背景技术

由于混凝土结构在取材、成本、维护方面的优势，一直在土建工程中占有主导地位，在重大土木工程(大型建筑工程、桥梁工程、水工与港工工程)中有着非常广泛的应用。处于海洋环境和除冰盐环境条件下的混凝土结构，钢筋腐蚀是影响混凝土结构耐久性的主要因素。由混凝土结构耐久性所带来的经济损失，无论对发达国家还是发展中国家，均带来了巨大的经济损失，已引起国内外的广泛关注。针对钢筋锈蚀导致混凝土保护层锈胀开裂的研究，已经涌现出了大量的成果。试验研究是理论研究深入的辅助手段，而试验技术决定了试验研究的准确性。

钢筋锈蚀会对混凝土产生锈胀力，由此导致混凝土开裂从而降低混凝土结构的服役性能。研究不同钢筋、混凝土和锈蚀程度对混凝土锈胀开裂的影响具有重要意义。针对混凝土结构锈胀开裂过程的研究，目前所采用的试验方法主要有：自然锈蚀法、人工环境加速锈蚀法和基于电化学的通电加速锈蚀法。

自然锈蚀法通常需要在海洋环境中建立自然侵蚀暴露站，将钢筋混凝土构件或缩尺结构模型置于自然侵蚀环境，在不同时间对混凝土中钢筋锈蚀情况进行检测或检测，从而采集自然条件下钢筋锈蚀的一手数据。然而，通常情况下钢筋混凝土结构的设计寿命为几十年甚至上百年，要研究混凝土结构整个生命周期的钢筋锈蚀问题，需要几代人的共同努力，显然不能满足完善设计方法的需求。因此，采用强度等级较低的混凝土材料或降低混凝土保护层厚度以加快钢筋锈蚀速率的方法广为采用。采用自然锈蚀法存在很多困难，难以在短期内取得系统的研究成果。

环境条件是影响混凝土中侵蚀介质传输和钢筋锈蚀速率的重要因素。为了改善自然锈蚀法的不足，增加试验的可行性，通过人工气候环境法在试验室内加速侵蚀介质的传输，以达到缩短钢筋锈蚀时间的目的，进而建立人工加速锈蚀与自然锈蚀的关系。该方法仍然基于自然锈蚀的机理，所采用的加速侵蚀方法主要有：提高侵蚀介质的浓度、环境温度，以及通过盐雾环境或干湿循环环境改善混凝土内部的饱和度等。通过人工气候环境法所获取的数据对建立用于混凝土结构服役寿命预测的方法或模型具有很好的参考价值，试验时间通常为几个月至几年的时间，试验周期仍然较长，且人工模拟环境试验箱造价较高，仍然限制试验研究的广泛开展。

可见，根据钢筋锈蚀发展的自然规律，基于自然锈蚀的试验方法只能在一定范围内加速钢筋锈蚀速率，缩短研究周期。将电化学电解原理应用到加速混凝土中钢筋锈蚀试验，建立基于电化学的通电加速锈蚀法，无疑是大大缩短试验周期的有效途径。通电加速锈蚀方法是将混凝土中待锈蚀钢筋作为阳极，用不锈钢或铜片作阴极，结合混凝土材料的多孔性特征，以混凝土中的孔溶液为介质，通过控制电流强度与通电时间，根据法拉第定律，人为控制钢筋的目标锈蚀量。由于通电法具有钢筋锈蚀速度快，易于控制钢筋锈蚀程度的优点，因此在钢筋锈蚀试验中得到了广泛的应用。然而，根据电化学原理，将钢筋混凝土构件置于盐水溶液中进行通电加速锈蚀，会使得钢筋产生均匀锈蚀，这与自然条件下面向混凝土保护层一边首先出现半月形的锈蚀并导致保护层一边混凝土开裂的事实不符。显然，基于此试验方法的研究成果不能有效的用于钢筋混凝土结构耐久性预测。

中国专利申请公布号CN201620173681.6、申请公布日是2016年11月23号，名称为“模拟混凝土中钢筋自然非均匀锈蚀的试验装置”，中国专利授权公告号CN201610129924.0，授权公告日是2016年7月6号，名称为“模拟混凝土中钢筋自然非均匀锈蚀的试验方法及试验装置”，两件发明中提出了一种试验周期短、成本低、能有效模拟自然环境下钢筋混凝土中钢筋非均匀锈蚀的加速锈蚀方法，采用钢筋及不锈钢丝分别作为电解池的阳极和阴极，利用较大电极面积比和较小的电极距离以达到钢筋非均匀锈蚀的结果。但也正由于电极比较大和较小的电极距离，导致所需的辅助电极直径只有0.5-1mm左右，电极间距也只有5-10mm左右，申请人经过大量的试验发现，这样细的辅助电极柔软又难以张紧，电极间距不能有效控制，导致试验结果多出现离散性。因此，辅助电极和钢筋之间的间距控制是决定试验成败的关键！

可见，系统完善中国专利申请公布号CN201620173681.6和中国专利授权公告号CN201610129924.0中涉及的试验技术，为有效张紧辅助电极和控制电极间距提供一种钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器及自锁张拉方法是十分具有必要的。

可见，系统完善中国专利申请公布号CN201620173681.6和中国专利授权公告号CN201610129924.0中涉及的试验技术，为有效张紧辅助电极和控制电极间距提供一种钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器及自锁张拉方法是十分具有必要的。

发明内容

为了克服现有非均匀通电锈蚀方法无法在实验过程中保持辅助电极张紧的不足，本发明提供一种体积小、操作简单、方法可靠、成本低廉，可以在模拟锈蚀试验过程中保持辅助电极张紧，保证电极间位置不发生改变的钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置，包括自锁张紧单元、第一套筒单元和第二套筒单元，所述第一套筒单元和第二套筒单元连接形成供锈蚀钢筋装配的空间，所述的自锁张紧单元由轴承部分、轴承固定钢丝和加强肋上的带有单向齿的定向控制孔构成；所述的第一套筒单元外伸有底板，在底板两侧分别设置加强肋，并在底板上设置有辅助电极定位孔；所述的加强肋上一侧预留定向控制孔，所述的加强肋上另一侧预留轴承架立孔。

进一步，所述自锁张紧单元一端设置定向控制轮和六角螺帽，另一端预留轴承锁定孔，中部预留辅助电极固定孔，轴承直径与轴承架立孔直径相对应，定向控制轮直径与定向控制孔直径相对应。

所述的定向控制轮相对于张紧轴承直径较大。

所述的辅助电极一端通过穿过辅助电极固定孔的方式固定在张紧轴承上。

所述的张紧轴承具有自锁功能，由于定向控制轮与定向控制孔上的单向齿作用，张紧轴承只能朝一个方向旋紧，从而带动辅助电极，达到张紧辅助电极的作用，六角螺丝相对于张紧轴承直径较大。

工作原理：本发明在张紧轴承上设有定向控制轮与辅助电极固定孔，由标准尺寸模具一体成型，在将张紧轴承安装在定向控制孔和轴承架立孔上后，轴承固定钢丝穿过张紧轴承上轴承锁定孔对轴承进行固定，定向控制轮表面的单向齿将与定向控制孔上预设的锁紧齿对应，导致张紧轴承只能往一个方向旋转，反方向旋转被单向齿卡死，辅助电极通过轴承上预设的辅助电极固定口固定在轴承上，使用六角扳手转动张紧轴承一端的六角螺帽使张紧轴承单向转动，带动辅助电极绕着轴承缠绕，由于轴承只能单向旋转，所以达到自锁张紧的效果。

本发明的有益效果主要表现在：

1.加载装置可以克服模拟非均匀锈蚀试验中辅助电极难以张紧的困难，结构简单，成本低，质量稳定；

2.试验装置体积小，几乎不额外占用空间，能保持辅助电极的张紧状态，能保证非均匀锈蚀试验中辅助电极张紧、电极间距保持不变的要求；

3.轴承一端设置有六角螺帽，需要张紧时，只需使用六角扳手旋转六角螺帽便可以完成张紧工作，省时省力。

附图说明

图1为张紧装置示意图，其中，1为自锁张紧单元，2为第一套筒单元，3为第二套筒单元；

图2为图1的侧视图。

图3为张紧装置组成图，2为第一套筒单元，3为第二套筒单元，3-1为塑料扎带，2-1为塑料扎带扣，2-2为塑料底板，2-3为塑料加强肋，2-4为辅助电极定位孔，2-5为轴承架立孔，2-6为定向控制孔；

图4为自锁张紧单元组成图，其中，1-1为轴承固定钢丝，1-2为轴承锁定孔，1-3为辅助电极固定孔，1-4为定向控制轮，1-5为六角螺帽，2-6为定向控制孔，2-5为轴承架立孔。

图5为图4中轴承部分的细部图

图6为图4中定向控制孔示意图

图7为实施例2实验结果图

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照图1～图3，一种钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置，包括自锁张紧单元1、第一套筒单元2和第二套筒单元3，所述第一套筒单元和第二套筒单元连接形成供锈蚀钢筋装配的空间，所述的自锁张紧单元由轴承部分1-2～1-5、轴承固定钢丝1-1和加强肋2-3上的带有单向齿的定向控制孔2-6构成；所述的第一套筒单元2外伸有塑料底板2-2，在底板两侧分别设置塑料加强肋2-3，并在底板上设置有辅助电极定位孔2-4；所述的加强肋2-3上一侧预留定向控制孔2-6，另一侧预留轴承架立孔2-5。

进一步，所述的所述自锁张紧单元1一端设置定向控制轮1-4和六角螺帽1-5，另一端预留轴承锁定孔1-2，中部预留辅助电极固定孔1-3，轴承直径与轴承架立孔2-5直径相对应，定向控制轮直径与定向控制孔2-6直径相对应。

更进一步，所述的定向控制轮相对于张紧轴承直径较大。转动时受力较小，对单向齿及锁紧齿强度要求较低。

再进一步，所述的辅助电极一端通过穿过辅助电极固定孔1-3的方式固定在张紧轴承上。不需要另外增加螺丝。

所述的张紧轴承具有自锁功能，由于定向控制轮与定向控制孔上的单向齿作用，张紧轴承只能朝一个方向旋紧，从而带动辅助电极，达到张紧辅助电极的作用，由于六角螺丝相对于张紧轴承直径较大，张紧旋转力臂较大，张紧方便。

所述的装置各部件采用塑料一体注塑，工艺简单，成本低廉，质量稳定。

实施例1，一种自锁张紧装置，包括张紧单元、轴承固定钢丝1-1、定向控制孔2-6和轴承架立孔2-5，张紧轴承依次穿过定向控制孔2-6和轴承架立孔2-5，使设置在张紧单元上的定向控制轮1-4上的单向齿与定向控制孔2-6上的单向齿对应，并用轴承固定钢丝1-1穿过张紧轴承上轴承锁定孔1-2对轴承进行固定。

所述的张紧轴承一端设置有表面带有单向齿的定向控制轮1-4和六角螺帽，另一端预留轴承锁定孔1-2，中部预留有辅助电极固定孔1-3，轴承直径与轴承架立孔2-5直径相对应，定向控制轮直径与定向控制孔直径相对应。

所述的定向控制孔2-6上设置有单向齿与定向控制轮1-4表面的锁紧齿对应。

所述的辅助电极一端通过穿过辅助电极固定孔1-3的方式固定在张紧轴承上。

所述的张紧轴承具有自锁功能，通过转动六角螺丝使轴承单向旋转，带动辅助电极绕轴承缠绕使辅助电极张紧。

实施例2

下面以测定水灰比0.53、配合比为水泥：水：砂子：粗骨料＝1：0.53：2.0:3.0的混凝土在内置不锈钢丝后通电锈蚀为例，对本发明的工作做具体说明。

该实施例拌制混凝土的原材料为：水泥为P.I 52.5级波特兰水泥，砂采用细度模数2.5～2.6的河砂，粗骨料采用连续级配的碎石(最大粒径20mm)，水采用自来水。试件尺寸为100×100×400，在试件中预埋待锈蚀钢筋和不锈钢丝。钢筋型号采用HPB300，保护层厚度为20mm。钢筋和不锈钢丝直径分别为12mm和1mm，两者净距为6mm。

在试件浇筑前，按照分别安装钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器的端部张紧器、端部锁紧器和中部限位器在钢筋两侧和中间，将各部分固定在钢筋上；利用中部限位器对辅助电极进行定位，利用端部锁紧器将辅助电极的一端锁紧，最后将辅助电极还未固定的一端留取一定长度剪断，将辅助电极自由端引入辅助电极固定孔1-3，利用六角扳手转动六角螺帽1-5，使辅助电极在随着张紧轴承旋紧，完成辅助电极张紧的工作。

对浇筑完成的试件沿钢筋长度方向进行切片表明，如附图7，采用本发明的钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器及自锁张拉方法，不锈钢电极与钢筋表面的最近距离与设置距离6mm相比，误差均在0.5mm以内，证明辅助电极沿长度方向与钢筋的距离可以非常有效的进行控制。

具体实现时，本发明对具体的器件型号不做限制，对混凝土试件尺寸、钢筋和不锈钢丝直径及两者净距不做限制，只要能对应完成上述功能的非均匀锈蚀辅助电极自锁张紧装置均可。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.一种钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置，其特征在于：包括自锁张紧单元、第一套筒单元和第二套筒单元，所述第一套筒单元和第二套筒单元连接形成供锈蚀钢筋装配的空间，所述的自锁张紧单元由轴承部分、轴承固定钢丝和加强肋上的带有单向齿的定向控制孔构成；所述的第一套筒单元外伸有底板，在底板两侧分别设置加强肋，并在底板上设置有辅助电极定位孔；所述的加强肋上一侧预留定向控制孔，所述的加强肋上另一侧预留轴承架立孔。

2.如权利要求1所述的钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置，其特征在于：所述的所述自锁张紧单元一端设置定向控制轮和六角螺帽，另一端预留轴承锁定孔，中部预留辅助电极固定孔，轴承直径与轴承架立孔直径相对应，定向控制轮直径与定向控制孔直径相对应。

3.如权利要求1或2所述的钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置，其特征在于：所述的定向控制轮相对于张紧轴承直径较大。

4.如权利要求1或2所述的钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置，其特征在于：所述的辅助电极一端通过穿过辅助电极固定孔的方式固定在张紧轴承上。

5.如权利要求1或2所述的钢筋非均匀锈蚀辅助电极限位器自锁张紧装置，其特征在于：所述的张紧轴承具有自锁功能，由于定向控制轮与定向控制孔上的单向齿作用，张紧轴承只能朝一个方向旋紧，从而带动辅助电极，达到张紧辅助电极的作用，六角螺丝相对于张紧轴承直径较大。