CN112683710A - 一种氯离子侵蚀下钢筋混凝土桥板加速腐蚀的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程结构无损检测技术领域，提供了一种氯离子侵蚀下钢筋混凝土桥板加速腐蚀的试验装置，主要由交流电源、控制器、加热灯管、盐水喷头、电液伺服加载系统、整流器、铁片、有机玻璃围栏、钢筋网、沥青铺装层、行车道板和计划腐蚀区域组成。对缓慢自然腐蚀过程在实验室的快速重现：1)利用电液伺服加载系统在桥板表面施加竖向的往复荷载模拟车流荷载，2)利用喷洒盐水和加热灯管的自动控制系统实现干燥和潮湿交替出现的不利环境的模拟，3)通过施加直流电加速钢筋腐蚀的电化学反应过程。本发明的效果是可以能够在实验室条件下快速再现钢筋混凝土桥板的腐蚀过程并最终形成水平锈胀裂缝。
Description
技术领域
本发明属于土木工程结构无损检测技术领域，提出了一种氯离子侵蚀下钢筋混凝土桥板加速腐蚀的试验装置。
背景技术
公路桥梁作为交通系统的重要组成部分，其运营状况直接影响到行车的畅通和安全。截止到2016年底，我国公路桥梁已超过80万座，约90％为中小跨径桥梁，其中一半以上为钢筋混凝土桥梁。随着钢筋混凝土桥梁日趋老化、车载重量和交通量不断增长，桥梁结构性能逐渐退化、耐久性不断降低，桥梁运营状况受到严重影响。在使用除冰融雪氯盐地区和沿海地区，钢筋混凝土桥梁钢筋生锈的现象十分普遍。钢筋生锈膨胀会造成钢筋周边的混凝土受拉开裂，当相邻多根钢筋锈蚀而铺装层的覆盖使得钢筋保护层变厚，会导致锈胀裂缝沿着锈蚀钢筋网发展形成贯通的水平锈胀裂缝。水平锈胀裂缝的进一步发展会造成混凝土出现层状剥落、截面承载力降低，进而影响桥梁的耐久性和安全性。因此，对钢筋混凝土桥梁腐蚀病害产生机理的研究对指导钢筋混凝土桥梁设计、施工和维护具有重要的指导意义。
钢筋混凝土桥梁腐蚀病害的产生是一个缓慢的过程：1)先是混凝土的开裂和氯离子的侵蚀形成混凝土中的腐蚀环境，2)随着钢筋表面氧化膜的破坏，腐蚀相关的电化学反应开始加剧，钢筋周边形成环向分布的微裂缝，3)当相邻多根钢筋相继腐蚀后，在竖向车辆荷载作用下，沿着钢筋网高度发展成与荷载方向垂直的贯穿水平锈胀裂缝。实际工程中这一个过程的自然产生和完成少则需要数年，多则需要数十年。因此，需要一种有助于研究氯离子侵蚀下钢筋混凝土桥板腐蚀的加速试验装置。虽然现有的钢筋混凝土腐蚀的加速试验装置可以让钢筋腐蚀和混凝土开裂，但是钢筋腐蚀程度较轻且混凝土裂缝仅为竖向的开口裂缝，无法形成实际工程中钢筋混凝土桥板沿着钢筋网高度形成的贯穿水平锈胀裂缝。导致现有装置局限性的主要原因是现有的装置仅仅通过在钢筋表面施加盐水提供氯离子，通过施加直流电加速钢筋腐蚀的电化学反应，而并未模拟桥板上施加的竖向交通荷载和周而复始的干燥和潮湿交替出现的不利环境。本发明的特点包括：1)利用电液伺服加载系统在桥板表面施加竖向的往复荷载模拟车辆荷载，2)利用喷洒盐水和加热灯管的自动控制系统实现干燥和潮湿交替出现的加速腐蚀环境的模拟。开发一种氯离子侵蚀下钢筋混凝土桥板加速腐蚀的试验装置，在较短时间内加速钢筋混凝土桥板腐蚀速度实现自然条件下数年腐蚀过程在实验室条件下的重现，成为本发明需要解决的问题。
发明内容
本发明旨在提出一种加速氯离子侵蚀下钢筋混凝土桥板腐蚀的试验装置，能够在实验室条件下再现钢筋混凝土桥板的腐蚀过程并最终形成水平锈胀裂缝。本法装置包括交流电源、控制器、加热灯管、盐水喷头、电液伺服加载系统、整流器、铁片、有机玻璃围栏、钢筋网、沥青铺装层、行车道板和计划腐蚀区域。
本发明的技术方案如下：
首先，在计划腐蚀区域的桥板试件表面利用有机玻璃围栏设置四边密闭的区域，在该区域上方放置能够自动喷洒盐水(氯化钠溶液)的喷头和加热灯管；其次，在该区域的中心位置利用电液伺服加载系统加载竖向往复荷载以模拟车辆荷载；接着，用直流电源的正极与桥板中的钢筋网相接，负极与一个铁片连接并将铁片放置在有机玻璃板围城区域内的混凝土表面；最后，集成上述部件开发自动控制装置形成所有过程自动化控制的试验装置，相关的设备包括直流电源、控制器、盐水喷头、加热灯管、电液伺服加载系统、有机玻璃板、整流器、铁板、电源连接线。
具体如下：
一种氯离子侵蚀下钢筋混凝土桥板加速腐蚀的试验装置，包括交流电源1、控制器2、加热灯管3、盐水喷头4、电液伺服加载系统5、整流器6、铁片7、有机玻璃围栏8、钢筋网9、沥青铺装层10、行车道板11和计划腐蚀区域12；根据计划腐蚀区域12确定有机玻璃围栏8尺寸，在沥青铺装层10表面安装有机玻璃围栏8，并对沥青铺装层10和有机玻璃围栏8表面连接处进行防渗漏处理；有机玻璃围栏8将计划腐蚀区域12包围起来；铁片7紧贴于有机玻璃围栏8内的沥青铺装层10表面，铁片7接通来自整流器6的负极直流电，对行车道板11板内的钢筋网9接通来自整流器6的正极直流电，利用直流电源正极与负极的电势差加速钢筋网9表面的腐蚀电化学反应；盐水喷头4和加热灯管3均布置于有机玻璃围栏8正上方，用控制器2的自动控制以实现交替的喷洒盐水和加热干燥的过程增加氯离子在计划腐蚀区域12的渗透率；电液伺服加载系统5通过控制器2控制，其加载端对有机玻璃围栏8中心区域施加反复竖向荷载以模拟车辆荷载；试验装置通过交流电源1为所有部件供电。
本发明的有益效果：本发明的试验装置是可以能够在实验室条件下快速再现钢筋混凝土桥板的腐蚀过程并最终形成水平锈胀裂缝。
附图说明
图1是本发明试验装置的连接图；
图2是本发明试验装置的结构示意图；
图中：1-交流电源；2-控制器；3-加热灯管；4-盐水喷头；5-电液伺服加载系统；6-整流器；7-铁板；8-有机玻璃围栏；9-钢筋网；10-沥青铺装层；11-行车道板；12-计划腐蚀区域。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案详细叙述本发明的实施步骤。
步骤1：根据桥板试件计划腐蚀区域12的尺寸确定有机玻璃围栏8的具体尺寸，在选择区域上方的沥青铺装层10表面安置有机玻璃围栏8并对围栏和铺装层表面连接处进行防渗漏处理；
步骤2：将铁板7紧贴于围栏内的铺装层表面，对该铁板7接通来自整流器6的负极直流电、对行车道板11板内的钢筋网9接通来自整流器6的正极直流电，利用直流电源正极与负极的电势差加速钢筋表面的腐蚀电化学反应；
步骤3：盐水喷头4和加热灯管3均布置于有机玻璃围栏8正上方，利用控制器2的自动控制以实现交替的喷洒盐水和加热干燥的过程增加氯离子在计划腐蚀区域12的渗透率；
步骤4：利用电液伺服加载系统5的加载端对有机玻璃围栏8中心区域施加反复竖向荷载以模拟车辆荷载；
步骤5：试验期间打开交流电源1为试验系统供电，并需保证不间断供电，当有锈水从腐蚀区域流出，计划腐蚀区域沿着钢筋高度形成贯穿水平锈胀裂缝即可结束试验。
Claims (1)
1.一种氯离子侵蚀下钢筋混凝土桥板加速腐蚀的试验装置，其特征在于，该试验装置包括交流电源(1)、控制器(2)、加热灯管(3)、盐水喷头(4)、电液伺服加载系统(5)、整流器(6)、铁片(7)、有机玻璃围栏(8)、钢筋网(9)、沥青铺装层(10)、行车道板(11)和计划腐蚀区域(12)；根据计划腐蚀区域(12)确定有机玻璃围栏(8)尺寸，在沥青铺装层(10)表面安装有机玻璃围栏(8)，并对沥青铺装层(10)和有机玻璃围栏(8)表面连接处进行防渗漏处理；有机玻璃围栏(8)将计划腐蚀区域(12)包围起来；铁片(7)紧贴于有机玻璃围栏(8)内的沥青铺装层(10)表面，铁片(7)接通来自整流器(6)的负极直流电，对行车道板(11)板内的钢筋网(9)接通来自整流器(6)的正极直流电，利用直流电源正极与负极的电势差加速钢筋网(9)表面的腐蚀电化学反应；盐水喷头(4)和加热灯管(3)均布置于有机玻璃围栏(8)正上方，用控制器(2)的自动控制以实现交替的喷洒盐水和加热干燥的过程增加氯离子在计划腐蚀区域(12)的渗透率；电液伺服加载系统(5)通过控制器(2)控制，其加载端对有机玻璃围栏(8)中心区域施加反复竖向荷载以模拟车辆荷载；试验装置通过交流电源(1)为所有部件供电。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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