CN111595768A - 一种外渗电加速钢筋锈蚀测试装置及搭建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种外渗电加速钢筋锈蚀测试装置及搭建方法，属于钢筋锈蚀过程监测技术领域，将钢筋切开后在其内部挖出凹槽，并在凹槽内均匀贴上带有导线的微型应变片，之后将钢筋重新粘贴在一起，放入模具浇筑混凝土，形成带有凹槽的试件；填满电解质溶液的试件凹槽内放置有与电源负极连接的不锈钢片，电源正极连接钢筋，加速钢筋锈蚀；微型应变片连接应变采集仪，应变采集仪、温湿度传感器均连接PC机，PC机利用分析软件分析应变值数据和温湿度数据，获取不同温湿度情况下的钢筋锈蚀状况；试件放置于铺设有海绵垫的玻璃槽内，不仅方便观察试件开裂情况而且避免了玻璃槽底部对试件的约束，锈蚀模拟更加符合实际情况，监测结果准确可靠。
Description
技术领域
本发明属于钢筋锈蚀过程监测技术领域，尤其涉及一种外渗电加速钢筋锈蚀测试装置及搭建方法。
背景技术
混凝土中钢筋的锈蚀过程是很漫长的，至少需要几年的时间，这给钢筋锈蚀研究带来了很大的困难。因而，如何在实验室环境下快速准确地模拟混凝土中钢筋锈蚀过程是目前研究中面临的一个主要问题。目前常用的钢筋锈蚀检测方法主要包括人工观测法、超声波检测法、雷达探测法、红外热成像法、光学测量法等；传统的检测方法中对于钢筋锈蚀环境的构建具有局限性，不能做到模拟最真实的钢筋锈蚀环境，其检测结果不具有普遍适应性；依靠这些方法只能够检测出钢筋是否锈蚀以及钢筋的锈蚀程度，不能在此基础上对钢筋不同部位的锈蚀程度进行检测，使用不方便。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种外渗电加速钢筋锈蚀测试装置及搭建方法，将应变片与传感器结合，对钢筋锈蚀情况进行全程监测，搭建的整个测试装置更加贴近于真实的钢筋锈蚀环境，具有普遍适用性，且测试装置结构简单，搭建方便。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种外渗电加速钢筋锈蚀测试装置，包括内部设有钢筋的试件，钢筋内部设有多个带导线的微型应变片，导线从钢筋一端引出到外部并与应变采集仪连接，应变采集仪与PC机连接；试件顶部设有装满电解质溶液的凹槽，凹槽内放置与电源负极连接的不锈钢片，电源正极与钢筋连接；测试装置还包括与PC机信号连接的温湿度传感器。
进一步地，所述钢筋由两根半圆柱体钢筋拼接而成，每根半圆柱体钢筋内部均设有多个贴有微型应变片的半圆柱形凹槽。
进一步地，所述两根半圆柱体钢筋内的微型应变片位置一致。
进一步地，所述试件放置于底部铺设有海绵垫的玻璃槽内。
进一步地，所述温湿度传感器设置在玻璃槽内。
一种上述测试装置的搭建方法，包括如下步骤：
对钢筋进行预处理，在预处理后的钢筋内部贴上带导线的微型应变片，导线从钢筋一端伸出到外部；制作模具并将钢筋放入模具中浇筑制成顶部带有凹槽的试件，在试件凹槽中注满电解质溶液并放入不锈钢片，电源正极连接钢筋，负极连接不锈钢片；将由钢筋一端延伸出的导线与应变采集仪信号连接，应变采集仪与PC机信号连接，PC机还与温湿度传感器信号连接。
进一步地，所述钢筋预处理过程为：将钢筋除锈后沿轴向切开为两个半圆柱体钢筋，每个半圆柱体钢筋内部均挖出多个半圆柱形凹槽，半圆柱形凹槽内均匀贴有微型应变片，重新捆扎钢筋并进行环氧封口处理。
进一步地，所述模具设计为顶部敞口的可拆卸矩形槽结构，模具两端挡板一和挡板二上均设有与钢筋相匹配的通孔，模具底板中间设有凸起。
进一步地，将所述试件放置在底部铺设有海绵垫的玻璃槽内进行检测。
进一步地，所述温湿度传感器设置在玻璃槽内。
本发明具有如下有益效果：
与现有技术相比，本发明通过不锈钢片、钢筋、电源构成了一个具有电加速效果的闭合回路，还在钢筋试件凹槽中加入了电解质溶液，共同实现加速钢筋锈蚀。通过在钢筋内部设置多个凹槽，且每个凹槽中均设置多个与应变采集仪连接的微型应变片，能够采集到钢筋不同部位的应变值数据，从而获取钢筋锈蚀情况；本发明还考虑到了周围环境因素对钢筋锈蚀的影响，由温湿度传感器检测试件周围温湿度数据，并上传至PC机，PC机将接收到的钢筋内部实时应变值数据与相应温湿度数据一一对应，结合分析并显示出来，使得监测结果更加直观准确，还能够获知外界温湿度情况对钢筋锈蚀的影响程度。本发明将试件放置在铺设有海绵垫的玻璃槽内，不仅方便观察钢筋外部混凝土开裂情况，而且，这也避免了玻璃槽底部对试件的约束力，能够保证试件在无约束状态下自然锈蚀开裂，对于钢筋锈蚀的模拟更加符合实际情况，普适性好。
附图说明
图1为本发明所述测试装置结构示意图；
图2为本发明所述微型应变片安装示意图；
图3为本发明所述模具挡板和底板结构示意图；
图4为本发明所述钢筋与模具挡板、底板装配示意图。
图中：1-试件；2-钢筋；3-微型应变片；4-半圆柱形凹槽；5-挡板一；6-挡板二；7-底板；8-凸起；9-凹槽；10-通孔；11-不锈钢片；12-电解质溶液；13-海绵垫；14-玻璃槽；15-应变采集仪；16-温湿度传感器；17-PC机；18-电源；19-半圆柱体钢筋。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1、2、3、4所示，本发明所述的外渗电加速钢筋锈蚀测试装置包括试件1、钢筋2、微型应变片3、模具、应变采集仪15、温湿度传感器16、PC机17、电源18。所述钢筋2由两根半圆柱体钢筋19拼接而成，每根半圆柱体钢筋19内部均设有多个半圆柱形凹槽4，每个半圆柱形凹槽4内均匀贴有多个带导线的微型应变片3，导线从钢筋2一端部引出到外部。将钢筋2放入顶部敞口的可拆卸矩形模具中并浇筑混凝土形成试件1，试件1为内部设有钢筋2的矩形混凝土块；模具的挡板一5和挡板二6上均设有与钢筋2两端相匹配的圆孔，方便架设钢筋2，模具底板7中间设有凸起8，保证混凝土块顶部能够形成凹槽9，凹槽9内装满电解质溶液12且放置有不锈钢片11。试件1放置在底部铺设有海绵垫13的玻璃槽14内，玻璃槽14内还设有温湿度传感器16。钢筋2接电源18正极，不锈钢片11接电源18负极，钢筋2一端延伸出的导线连接应变采集仪15，应变采集仪15、温湿度传感器16均与PC机17信号连接。
不锈钢片11、钢筋2、电源18构成的闭合回路以及电解质溶液12，均能够加速钢筋2的锈蚀过程；应变采集仪15采集钢筋2内部应变值，并将采集的数据传输至PC机17，装载有分析软件的PC机17对获取的数据进行处理并显示出来，同时，温湿度传感器16采集试件1周围环境的温湿度数据并上传至PC机17，PC机17将钢筋2内部应变值数据与相应的温湿度数据一一对应，实现对不同温湿度环境下的钢筋2锈蚀情况的监测。
本实施例以直径为30mm，长为200mm的普通钢筋2为例进行说明，所述外渗电加速钢筋锈蚀测试装置的具体搭建方法如下：
步骤1：钢筋2预处理；
取一根直径为30mm，长为200mm的普通钢筋2，放入12％盐酸溶液中清洗除锈，直至钢筋2表面没有锈斑，酸洗完成；再将钢筋2放入石灰水中浸泡二十分钟，之后用清水冲洗干净，擦干后放入干燥箱烘干。将烘干处理后的钢筋2沿轴向切开分成对称的两半，即两个半圆柱体钢筋19，在每个半圆柱体钢筋19内部均挖出多个尺寸一致的半圆柱形凹槽4，如图2所示，在半圆柱形凹槽4内均匀贴有多个带有导线的微型应变片3，且保证每一个半圆柱体钢筋19中微型应变片3的位置都相同；最后将处理好的两个半圆柱体钢筋19捆扎成一根完整的钢筋2，并保证导线从钢筋2一端伸出到外部，对两个半圆柱体钢筋19之间的缝隙进行环氧封口处理，备用。本实施例中半圆柱形凹槽4的总数量优选为6个，微型应变片3的总数量优选为12个。
步骤2：制作试件1；
步骤2.1：制作混凝土浇筑模具，将模具设计为顶部敞口的可拆卸矩形槽结构，如图3所示，(为了方便表示，图中未画出模具的其他两块侧板)模具的挡板一5和挡板二6上均设有与上述钢筋2相匹配的通孔，模具底板7中间设有凸起8，本实施例中凸起8形状优选为矩形；本实施例中模具尺寸优选为：通孔直径为31mm，挡板一5和挡板二6的厚度均为2mm，模具长为200mm，宽为100mm，高为200mm；矩形凸起8长为100mm，宽为60mm，高为50mm，通孔距离模具底板125mm；
步骤2.2：如图4所示，将经步骤1处理后的钢筋2架设在模具中的挡板一5和挡板二6之间，保证导线伸出模具外部，然后向模具中浇筑混凝土，进行养护、脱模操作，获得顶部带有矩形凹槽9的试件1，备用。
步骤3：搭建测试装置；
如图1所示，将步骤2中制得的试件1放入底部铺设有一层海绵垫13的玻璃槽14内，将由钢筋2一端延伸出的导线连接至应变采集仪15，应变采集仪15与PC机17信号连接；在试件1的顶部矩形凹槽9中放置不锈钢片11并注满电解质溶液12，将不锈钢片11通过导线与电源18负极连接，电源18正极通过导线与钢筋2连接；同时，在玻璃槽14内设置与PC机17信号连接的温湿度传感器16；本实施例中电解质溶液12优选为3.5％氯化钠溶液，电源18为直流稳压电源18。
凹槽9中的电介质溶液12从上往下逐渐侵蚀试件1，同时，不锈钢片11、钢筋2、电源18构成的闭合回路能够加快钢筋2锈蚀，帮助缩短测试时间；试件1产生锈斑，锈斑对试件1产生膨胀应力，钢筋2会受到反作用力，产生变形，因而通过采集钢筋2内部应变值就可以获得钢筋锈蚀情况；当锈斑累积到一定程度后就会导致试件1上的混凝土开裂，混凝土开裂后钢筋2会出现变形回弹现象，此时钢筋2内部应变值会产生突变点。测试装置工作时，应变采集仪15通过钢筋2内部的微型应变片3采集钢筋2内部应变值，并传递至PC机17，由PC机17内的分析软件对应变值进行分析处理并显示出来，以获得钢筋2锈蚀情况以及试件1开裂时间，其中，应变值越大，表明钢筋2锈蚀越严重；同时，温湿度传感器16检测试件1周围环境温湿度数据并传递至PC机17，PC机17将接收到的实时应变值数据与温湿度数据一一对应分析，获取外界温湿度因素对钢筋锈蚀的影响程度。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种外渗电加速钢筋锈蚀测试装置，其特征在于，包括内部设有钢筋(2)的试件(1)，钢筋(2)内部设有多个带导线的微型应变片(3)，导线从钢筋(2)一端引出到外部并与应变采集仪(15)连接，应变采集仪(15)与PC机(17)连接；试件(1)顶部设有装满电解质溶液(12)的凹槽(9)，凹槽(9)内放置与电源(18)负极连接的不锈钢片(11)，电源(18)正极与钢筋(2)连接；测试装置还包括与PC机(17)信号连接的温湿度传感器(16)。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述钢筋(2)由两根半圆柱体钢筋(19)拼接而成，每根半圆柱体钢筋(19)内部均设有多个贴有微型应变片(3)的半圆柱形凹槽(4)。
3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述两根半圆柱体钢筋(19)内的微型应变片(3)位置一致。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述试件(1)放置于底部铺设有海绵垫(13)的玻璃槽(14)内。
5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述温湿度传感器(16)设置在玻璃槽(14)内。
6.一种权利要求1至5任一项所述测试装置的搭建方法，其特征在于，包括如下步骤：
对钢筋(2)进行预处理，在预处理后的钢筋(2)内部贴上带导线的微型应变片(3)，导线从钢筋(2)一端伸出到外部；将钢筋(2)放入模具中并浇筑混凝土，制成顶部带有凹槽(9)的试件(1)，在凹槽(9)中注满电解质溶液(12)并放入不锈钢片(11)，电源(18)正极连接钢筋(2)，负极连接不锈钢片(11)；将由钢筋(2)一端伸出的导线与应变采集仪(15)信号连接，应变采集仪(15)与PC机(17)信号连接，PC机(17)还与温湿度传感器(16)信号连接。
7.根据权利要求6所述的搭建方法，其特征在于，所述钢筋(2)预处理过程为：将钢筋(2)除锈后沿轴向切开为两个半圆柱体钢筋(19)，每个半圆柱体钢筋(19)内部均挖出多个半圆柱形凹槽(4)，在半圆柱形凹槽(4)内均匀贴上微型应变片(3)，重新捆扎钢筋(2)并进行环氧封口处理。
8.根据权利要求6所述的搭建方法，其特征在于，所述模具设计为顶部敞口的可拆卸矩形槽结构，模具两端挡板一(5)和挡板二(6)上均设有与钢筋(2)相匹配的通孔，模具底板(7)中间设有凸起(8)。
9.根据权利要求6所述的搭建方法，其特征在于，将所述试件(1)放置在底部铺设有海绵垫(13)的玻璃槽(14)内进行检测。
10.根据权利要求9所述的搭建方法，其特征在于，所述温湿度传感器(16)设置在玻璃槽(14)内。
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Cited By (2)
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| CN113008976A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-06-22 | 浙江工业大学 | 一种适用于三种磁传感器的钢筋锈蚀装置及标定方法 |
| CN118258748A (zh) * | 2024-03-27 | 2024-06-28 | 青岛理工大学 | 钢筋混凝土试件预应力施加及局部腐蚀试验装置、方法 |
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| CN113008976B (zh) * | 2021-03-30 | 2024-04-16 | 浙江工业大学 | 一种适用于三种磁传感器的钢筋锈蚀标定装置及标定方法 |
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