CN109655398A - 一种用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，包括箱体的底部的冷却装置，在冷却装置的顶部设置加热装置，试件放置在加热装置的顶部，加热装置上设置有冷却通道，冷却装置通过冷却通道对试件的底部进行降温，湿度调控装置和温度调控装置设置在箱体的内部，分别用于调节箱体内的温度和湿度，电流检测装置用于对试件进行导电性能检测；本发明利用电流强度和钢材腐蚀程度的联系，通过测试不同环境因素和工作条件下流经承载试件的电流强度，能够判断承载试件腐蚀的程度，可广泛用于室内外试验关于钢桥面腐蚀行为的研究，其结构合理，操作简单，具有很强实用性。
Description
技术领域
本发明属于道路工程领域，涉及钢桥面板锈蚀行为研究，具体涉及一种用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置及测量方法。
背景技术
钢桥面板体系凭借其构件质量轻、施工周期短、侧向抗风能力强等优点被广泛应用，浇注式沥青混凝土GA因具有优良的防水、抗老化性和抗疲劳性成为钢桥面铺装材料首选。试验研究以及工程实践表明，浇注式导电沥青混凝土钢桥面铺装除具备以上特征外还兼具导电性能，在冬季融雪化冰、交通智能化运营管理等方面有巨大研究价值与应用前景。但由于浇注式导电沥青混凝土工作时必须接通电源，因此它在通电工作时很可能会腐蚀钢桥面板。为浇注式导电沥青混合料融雪化冰技术在钢桥面铺装领域的进一步推广应用，浇注式导电沥青混合料对钢桥面板腐蚀的影响需要被系统研究。
影响钢桥面钢板腐蚀的因素有很多，如桥梁所处气候环境恶劣、材料处理及施工不当、后期维修管理不足等，且是众多因素共同作用的结果。浇注式导电沥青混凝土钢桥面铺装因其特殊的作用及使用环境，除上述因素外，电流密度、温湿度、通电次数及时长等也是导致其钢板腐蚀的重要因素，而目前该方面的研究尚属空白。
因此，设计一种结构简单、易于操作，可满足综合模拟浇注式导电沥青混凝土钢桥面板锈蚀环境的试验装置显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置及测量方法。其结构简单操作方便，针对浇注式导电沥青混凝土钢桥面铺装结构特殊的作用及使用环境，综合模拟电流密度、温湿度、通电次数及时长等因素对钢桥面板锈蚀的影响，可广泛用于浇注式导电沥青混凝土钢桥面铺装钢板锈蚀行为的试验研究。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，包括箱体、电流检测装置、湿度调控装置、温度调控装置、加热装置和冷却装置；
其中，冷却装置设置在箱体的底部，加热装置设置在冷却装置的顶部，承载试件放置在加热装置的顶部，加热装置上设置有冷却通道，冷却装置通过冷却通道对承载试件的底部进行降温，湿度调控装置和温度调控装置设置在箱体的内部，分别用于调节箱体内的温度和湿度；
电流检测装置用于对承载试件进行导电性能检测，包括时长控制器、电压控制器和正负电极块，正负电极块与承载试件连接，时长控制器和电压控制器分别用于控制正负电极块的通电时间和电压。
优选的，所述加热装置为电热基板，电热基板中预埋有发热电阻丝，多个冷却通道间隔设置在电热基板上，且垂直贯穿电热基板。
优选的，所述正负电极块包括正极电极块和负极电极块，正极电极块和负极电极块分别设置箱体的两侧，正极电极块和负极电极块的表面分别与承载试件的两个侧壁接触实现电路联通。
优选的，所述正极电极块通过固定块固定在箱体的侧壁上，正极电极块和固定块之间设置有弹簧。
优选的，所述冷却装置为风冷装置，风冷装置产生的冷却空气通过冷却通道对承载试件的底部冷却。
优选的，所述湿度调控装置安装包括水泵、喷头和流量控制阀；
所述喷头安装在箱体的顶部，喷头与水箱连接，水泵设置在水箱中，流量控制阀设置在水箱上，用于调节湿度调控装置水分喷出量。
优选的，还包括设置在箱体顶部的温湿度测定装置，其包括湿度检测仪和温度检测仪。
优选的，所述温度调控装置为微型高低温交变试验机或微型生化培养箱。
本发明还提供了一种用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置的测量方法，包括以下步骤；
S1、将承载试件放置在电热基板上，承载试件一侧与负极电极块连接，另一端与正极电极块连接；
S2、通过时长控制器和电压控制器设定测试时长和测试电压；
S3、当模拟承载试件底部温度低于表层温度的导电性能时，则通过温度调控装置调节箱体内的温度至设定温度，同时打开风冷装置，使承载试件底部降温至设定温度；
当模拟承载试件底部高于表层温度高的导电性能时，则通过温度调控装置调节箱体内的温度至设定温度，同时启动电热基板，使承载试件底部降温至设定温度；
S4、启动电流检测装置，记录设定环境下的承载试件的电流值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，包括箱体以及设置其内部的电流检测装置、湿度调控装置、温度调控装置、加热装置和冷却装置，通过调节电流密度、温湿度、通电次数和时长实现承载试件腐蚀环境的综合模拟，解决了现有装置单一因素模拟的弊端，利用电流强度和钢材腐蚀程度的关系，通过测试不同环境因素和工作条件下流经承载试件的电流强度，能够判断承载试件腐蚀的程度，可广泛用于室内外试验关于钢桥面腐蚀行为的研究。
附图说明
图1为本发明试验装置轴测图；
图2为本发明试验装置结构示意图。
图中：1箱体、2电流检测装置、2-2时长控制器；2-3变压器、2-5正负电极块、3湿度调控装置、3-1水泵、3-2水阀、3-4喷头、3-5流量控制阀、4温度调控装置、5温湿度测定装置、5-1湿度检测仪、5-2温度检测仪、6电热基板、7风冷装置、8承载试件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1-2所示，一种用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，包括箱体1以及安装在其内部的电流检测装置2、湿度调控装置3、温度调控装置4、温湿度测定装置5、电热基板6和风冷装置7。
风冷装置7的底部固定安装在箱体1的底板上，电热基板6顶部用于承载试件8，电热基板6安装在风冷装置7的顶部，电热基板6用于对承载试件8进行加热，风冷装置7用于对承载试件8进行风冷降温。
电热基板6中内置电阻丝，实现对承载试件8底部的加热，电热基板6上均布有多个通风孔道，风冷装置7产生风通过通风孔道对承载试件8的底部进行降温，模拟高温环境下承载试件底部温度低于表层温度时，承载试件内部温度梯度变化。电热基板6内置的电阻丝，可实现对试件底部的加热，可模拟低温环境下试件底部高于表层温度高时，承载试件内部温度梯度变化。
电流检测装置2用于对承载试件8导电性能进行检测，包括电子显示屏2-1、时长控制器2-2、电压控制器2-3、正负电极块2-5和开关2-6。
正负电极块2-5包括正极电极块和负极电极块，正极电极块和负极电极块分别设置在承载试件8的两侧，正极电极块和负极电极块的表面设置有突出的防水电极头，防水电极头与承载试件8的侧壁接触实现电路联通。
正极电极块通过固定块固定在承载试件8的左侧，正极电极块和固定块之间设置有弹簧，在弹力的作用下使正极电极块和负极电极块充分与承载试件8接触。
电流检测装置2的控制箱设置箱体1的外侧，时长控制器2-2、电压控制器2-3和开关2-6设置在控制箱上，可通过旋转时长控制器2-2刻度调节施加给承载试件8的通电时长，通过旋转电压控制器2-3刻度给试件施加的输入电压；控制箱上的显示屏用于显示设定电压与通电时长条件下试件的电流检测值；控制箱上的指针用于标定时长控制器2-2和电压控制器2-3设置的刻度值。
湿度调控装置3安装在箱体顶部的一侧，包括水泵3-1、水阀3-2、喷淋导管、喷头3-4和流量控制阀3-5。喷头3-4安装在箱体的顶部，喷头3-4通过喷淋导管与水箱连接，水箱悬挂在箱体的侧壁上，水泵3-1设置在水箱中，水箱的顶部与箱体的顶板连接，水阀3-2设置在顶板上，流量控制阀3-5设置在水箱上，用于调节湿度调控装置3水分喷出量，达到不同的潮湿效果。
温湿度测定装置5安装在箱体侧壁的顶部，包括湿度检测仪5-1和温度检测仪5-2。温度调控装置4设置在箱体上，通过湿度检测仪5-1检测的箱体内部温度，对箱体进行升温或降温。
温度调控装置4为微型高低温交变试验机或微型生化培养箱。
下面对本发明提供的一种用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置的测试方法进行详细的阐述。
将试件放置在电热基板6上，试件一侧与负极电极块连接，另一端与正极电极块连接，弹簧受力保证正极电极块与试件充分接触，接通电源。
旋转时长控制器2-2与电压控制器2-3，指针指向的刻度即为旋转设定的通电时长与施加电压。
根据需要打开湿度调控装置3、温度调控装置4，按需要调整至需要的条件，同时可调节流量控制阀，获取需要的湿度效果。
如需模拟高温环境，则打开温度调控装置3升高箱体内的温度，同时打开风冷装置，对试件底部降温，达到试件底部较表面温度低的效果，模拟高温环境下承载试件底部温度低于表层温度，承载试件内部温度梯度变化时的导电性能；
如需模拟低温环境，则打开温度调控装置降低箱体内的温度，同时启动电热基板电源，实现对试件底部加热，达到试件底部较表面温度高的效果，模拟低温环境下试件底部高于表层温度高，承载试件内部温度梯度变化时的导电性能。
高温环境为0°-60°，低温环境为-20°-0°。
启动电流检测装置，记录设定环境下的试件电流值。采用本装置测量和计算钢筋腐蚀电流密度，以此来评价钢桥面铺装中钢板腐蚀程度。通过对比腐蚀电流密度对不同试验环境下的钢筋腐蚀速率进行判断，且预测保护层出现损伤的年限，见表1。
表1钢筋腐蚀电流密度与腐蚀速率的对应关系
注：
式中：D——电流密度；I——电流值；S——试件横截面积。
使用结束后，关闭装置电源即可。
本发明提供的一种用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置可有效解决钢桥面腐蚀因素单一模拟的弊端，通过调节电流密度、温湿度、通电次数和时长实现浇注式导电沥青混凝土钢桥面板腐蚀环境的综合模拟。
2、该装置可实现承载试件温度的梯度调控，更加契合道路不同结构层在冬季及夏季的实际温度梯度变化。
3、钢材腐蚀的实质是在阳极区和阴极区之间，钢筋上有电子流动，介质中有离子流动，阴极区接受来自阳极区的自由电子，进行阴极反应，使阳极反应得以继续进行。本发明利用电流强度和钢材腐蚀程度的联系，通过测试不同环境因素和工作条件下流经承载试件的电流强度，能够判断承载试件腐蚀的程度，可广泛用于室内外试验关于钢桥面腐蚀行为的研究，其结构合理，操作简单，具有很强实用性。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，其特征在于，包括箱体(1)、电流检测装置(2)、湿度调控装置(3)、温度调控装置(4)、加热装置和冷却装置；
其中，冷却装置设置在箱体(1)的底部，加热装置设置在冷却装置的顶部，承载试件放置在加热装置的顶部，加热装置上设置有冷却通道，冷却装置通过冷却通道对承载试件的底部进行降温，湿度调控装置(3)和温度调控装置(4)设置在箱体的内部，分别用于调节箱体内的温度和湿度；
电流检测装置(2)用于对承载试件进行导电性能检测，包括时长控制器(2-2)、电压控制器(2-3)和正负电极块(2-5)，正负电极块(2-5)与承载试件连接，时长控制器(2-2)和电压控制器(2-3)分别用于控制正负电极块(2-5)的通电时间和电压。
2.根据权利要求1所述用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，其特征在于，所述加热装置为电热基板(6)，电热基板(6)中预埋有发热电阻丝，多个冷却通道间隔设置在电热基板(6)上，且垂直贯穿电热基板(6)。
3.根据权利要求1所述用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，其特征在于，所述正负电极块(2-5)包括正极电极块和负极电极块，正极电极块和负极电极块分别设置箱体的两侧，正极电极块和负极电极块的表面分别与承载试件(8)的两个侧壁接触实现电路联通。
4.根据权利要求3所述用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，其特征在于，所述正极电极块通过固定块固定在箱体的侧壁上，正极电极块和固定块之间设置有弹簧。
5.根据权利要求1所述用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，其特征在于，所述冷却装置为风冷装置(7)，风冷装置(7)产生的冷却空气通过冷却通道对承载试件(8)的底部冷却。
6.根据权利要求1所述用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，其特征在于，所述湿度调控装置(3)安装包括水泵(3-1)、喷头(3-4)和流量控制阀(3-5)；
所述喷头(3-4)安装在箱体的顶部，喷头(3-4)与水箱连接，水泵(3-1)设置在水箱中，流量控制阀(3-5)设置在水箱上，用于调节湿度调控装置(3)水分喷出量。
7.根据权利要求1所述用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，其特征在于，还包括设置在箱体顶部的温湿度测定装置(5)，其包括湿度检测仪(5-1)和温度检测仪(5-2)。
8.根据权利要求1所述用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置，其特征在于，所述温度调控装置(4)为微型高低温交变试验机或微型生化培养箱。
9.一种权利要求1-8任一项所述用于测试导电混凝土钢桥面板腐蚀的装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤；
S1、将承载试件放置在电热基板(6)上，承载试件一侧与负极电极块连接，另一端与正极电极块连接；
S2、通过时长控制器(2-2)和电压控制器(2-3)设定测试时长和测试电压；
S3、当模拟承载试件底部温度低于表层温度的导电性能时，则通过温度调控装置(3)调节箱体内的温度至设定温度，同时打开风冷装置，使承载试件底部降温至设定温度；
当模拟承载试件底部高于表层温度高的导电性能时，则通过温度调控装置(3)调节箱体内的温度至设定温度，同时启动电热基板，使承载试件底部降温至设定温度；
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