CN205691470U - 一种模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备，其包括海水腐蚀试验室和主机控制系统，海水腐蚀模拟试验室设有一混凝土底座，底座之上设置有组合拼装式结构外室，组合拼装式结构外室内设置有水池，水池内设置有试件放置架，试件放置架共设四层，从上到下依次为大气区、浪溅区、水位变动区及水下区；海水腐试验室内还设置有与主机控制系统电路连接的潮汐控制设备、喷雾控制设备、温度控制设备、湿度控制设备、可调循环式送风设备、海水介质自动检测设备和照明设备。本实用新型节能环保，可模拟海水环境包括水下区、水位变动区、浪溅区、大气区等全分区，实现多个环境参数的自动监测与控制。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及试验设备，尤其涉及一种模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能试验装备。
背景技术
海洋环境下混凝土材料结构，由海水中氯离子引起钢材腐蚀而导致结构破坏的情况非常普遍，例如工程调查显示，我国20世纪60～70年代建成的海港码头，使用10～20年就发生严重钢筋腐蚀破坏，影响结构的使用寿命。
海水环境混凝土结构耐久性影响因素十分复杂，如结构暴露时间、潮汐变化、环境温度、海水盐度以及暴露位置(大气区、浪溅区、水位变动区、水下区)等因素都将对结构的耐久性产生巨大影响。
研究混凝土材料、结构耐久性的主要技术手段包括：室内快速试验法、暴露试验法。目前研究混凝土结构耐久性的室内快速试验主要包括电通量法、氯离子电迁移法(RCM法)及自然浸泡法，由于影响结构耐久性因素复杂，上述试验尚不能有效表征混凝土结构在海水环境下真实地耐久性。
暴露试验可有效反映混凝土材料结构在海水环境下耐久性劣化进程。但国内可用以开展暴露试验的站点较少，华北地区仅有青岛海湾大桥暴露试验站、天津港暴露试验站，华南地区仅有湛江港暴露试验站和港珠澳大桥暴露试验站，上述暴露站也存在试验任务重、有效放置面积小等问题。另外开展暴露试验需消耗大量的人力物力，并且由于现场环境复杂，样品已受到台风、大浪等恶劣天气影响，造成样品丢失严重，极大地限制了试验工作的开展。
开发一种能够真实地模拟海水腐蚀试验设备，可在一定程度上解决上述技术问题。目前国内已开展相关设备的研究。
公开号为CN101285756A，公开日期为2008年10月15日，发明专利名称为“一种智能型模拟海洋腐蚀试验机”，其为开展金属材料腐蚀试验的装置，包括可加热的主水箱、贮水箱及控制面板。
公开号为CN101464247A，公开日期为2009年6月24日，发明专利名称为“一种天然海水模拟加速材料腐蚀的间浸腐蚀试验方法”，包括间浸腐蚀试验条件、试板试验前处理、间浸腐蚀试验、试验后试样处理、间浸腐蚀速率计算以及同潮差区腐蚀速率的对比、试验报告六部分内容，主要用以研究金属材料在潮差区的腐蚀规律。
公开号CN202330242，公开日期为2012年7月11日，实用新型专利名称“模拟海洋环境对钢筋混凝土耐久性影响的装置”，包括内部设有海水区和大气区的密封介质箱、调节介质箱内的海水区温度模拟单元、调节介质箱内大气区氯离子浓度单元和调节介质箱内大气区二氧化碳浓度单元。但该专利尚无模拟海水腐蚀最为严酷的浪溅区模块。
上述专利可模拟海水中水下区、潮差区、大气区等部分功能，但尚不能全面开展模拟典型海水腐蚀环境，包括水下区、潮差区、浪溅区、大气区等全分区；另外多为研究金属材料的小型试验设备，用以研究海水中混凝土材料结构腐蚀性能的相关成果较少。
实用新型内容
本实用新型旨在解决上述问题，提供一种模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能试验装备，可模拟海水环境包括水下区、水位变动区、浪溅区、大气区等全分区，实现多个环境参数的自动监测与控制。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能试验装备，其包括海水腐蚀试验室和主机控制系统，所述的海水腐蚀模拟试验室，设有一混凝土底座，混凝土底座之上设置有组合拼装式结构外室，组合拼装式结构外室内设置有混凝土制成的水池，水池内设置有试件放置架，试件放置架共设四层，从上到下依次为大气区、浪溅区、水位变动区及水下区；所述海水腐试验室内还设置有潮汐控制设备、喷雾控制设备、温度控制设备、湿度控制设备、可调循环式送风设备、海水介质自动检测设备和照明设备，
所述潮汐控制设备、喷雾控制设备、温度控制设备、湿度控制设备、可调循环送风设备、海水介质自动检测设备和照明设备与主机控制系统电路连接。
所述水池有两个，每个水池内设置两个试件放置架。
所述的组合拼装式结构外室由顶板、侧板、角板及库门围合成用于容置水池的闭合空间，组合拼装式结构外室内部设有一分隔墙，将内部空间分隔成水池室及设备间。
所述潮汐控制设备包括一潮汐管，潮汐管贯穿水池池壁开口设置在在水位变动区。
所述喷雾控制设备是包括一浪溅区喷淋管，浪溅区喷淋管上设置有多个喷淋口。
所述温度控制设备包括设置于组合拼装式结构外室设备间的电加热器和设置于水下区平台的温度传感器。
所述湿度控制设备包括电加湿器、干湿球控制器及自动供水装置，电加湿器和干湿球控制器设置于组合拼装式结构外室设备间内。
所述可调循环送风设备包括离心式通风机，通风机的进风口设置在组合拼装式结构外室，通风机的出风口设置在分隔墙上。
所述海水介质自动检测设备，包括PH测试仪、电导率测试仪、氯离子测试仪。
所述照明设备包括防潮照明灯，防潮照明灯罩设于防潮灯罩内。
本实用新型的优点：
(1)装备节能环保：采用耐久保温的组合拼装式结构外室，确保了温度试验环境的稳定控制，节约用电；采用高性能混凝土外加涂层防腐，确保了水池的长期耐久性，节约材料；采用两台液压隔膜计量泵控制海水的涨潮落潮，实现模拟海水的循环利用，节约水资源；
(2)智能化模拟全分区海水环境，试验结果可靠：根据不同海洋环境的温度、湿度、海水涨落潮周期、风浪等因素参数，通过主机控制系统设置上述参数，即可通过智能传感器精确调控上述参数，实现模拟海洋环境水下区、浪溅区、水位变动区及大气区四个典型分区环境参数的精确控制，更能代表现场实际环境，试验结果可靠；
(3)开展不同尺寸的样品试验：不仅可同时开展大批量混凝土、钢结构等小型样品的试验，同时可用以开展大型工程结构耐久性的试验研究；
(4)海水腐蚀试验室与主机控制系统分离设置，确保主机控制系统的相关精密设备免受腐蚀海水破坏；
(5)操作简单，全智能化控制：通过编制可视化操作软件，将主机控制系统与海水腐蚀模拟试验室主要传感器相连接，试验时仅需在电脑上设计相关试验参数，即可开展试验，操作过程简单，实现全智能化控制。
附图说明
图1是海水腐蚀试验箱平面示意图；
图2试件放置架的结构示意图；
图3主机控制系统外壳正立面图；
图4主机控制系统外壳立体图。
其中1底座，2水池，3组合拼装式结构外室，4试件放置架，5液压隔膜计量泵，6变频器，7潮汐控制水管，8高潮位浮球控制器，9低潮位浮球控制器，10磁力泵，11不锈钢喷嘴，12浪溅区喷淋水管，13全封闭风冷式压缩机，14不锈钢电加热器，15温度传感器，16不锈钢锅炉式制成电加湿器，17干湿球控制器，18自动供水装置，19离心通风机，20出风口，21电机，22海水介质自动检测设备，23照明设备，24照明开关，25机箱，26显示器，27键盘，28电器控制系统，29主机控制系统外壳，30大气区样品放置平台，31浪溅区样品放置平台，32水位变动区样品放置平台，33水下区样品放置平台，34主机控制系统电源开关，35电器控制系统开关，36分隔墙，37进风口。
具体实施方式
结合具体实施例对本实用新型进一步阐述如下：
如图1～图4所示，本实用新型包括海水腐蚀模拟试验室和主机控制系统。所述的海水腐蚀模拟试验室，包括混凝土制成的底座1、两个混凝土材质的水池2、组合拼装式结构外室3、试件放置架4、潮汐控制设备、喷雾控制设备、温度控制设备、湿度控制设备、可调循环送风设备、海水介质自动检测设备、照明设备等等；所述的主机控制系统，包括外壳29、外壳内设置有电脑主机控制器、电器控制系统28、可视化操作软件，等等。
所述的混凝土底座1，为C35强度等级的高性能混凝土浇注而成，内置间距为100mm×100mm的上下两层防裂钢筋网；混凝土底座浇注完毕后，浇水养护28d。
所述的组合拼装式结构外室3，设置于底座1之上，其由顶板、侧板、角板、库门围合成闭合的空间。组合拼装式结构外室3内部横贯有一面分隔墙36，分隔墙将组合拼装式结构外室内部空间分隔成用于容纳水池2的水池室及用于容纳通风机等设备的设备间。结构外室所用材料为双层316L材质的不锈钢彩色钢板，内置防变形钢性骨架和50mm的硬质聚胺脂发泡隔热材料。库门采用钢化中空玻璃，库门密封采用双层硅橡胶密封。
所述的混凝土材质的水池2设置于组合拼装式结构外室3内，共有两个。水池为C35强度等级的高性能混凝土浇注而成，内置间距为100mm×100mm的单层防裂钢筋网；混凝土底座浇注完毕后，浇水养护28d后，打磨清理表面，喷涂防腐涂层。
所述的试件放置架4，共有4个，每个水池放置两个。每个试件放置架4共设五层，每层高40cm，从上到下分别放置大气区、浪溅区、水位变动区及水下区；试件放置架采用316L材质、外径50mm的不锈钢管，并涮重涂防腐层。
所述的潮汐控制设备包括设置于室外的隔膜计量泵5、变频器6及与之管路连接的潮汐管，潮汐管贯穿过水池2的池壁，开口朝向潮汐平台。潮汐控制设备通过液压隔膜计量泵5、变频器6，灵活实现涨潮落潮时的海水流量控制；高潮位浮球控制器8和低潮位浮球控制器9可控制海水高潮位和低潮位。
所述的喷雾控制设备包括磁力泵10及设置于浪溅区的浪溅区喷淋水管12，该管上设置有多个不锈钢喷嘴11，通过喷盐雾的方式模拟海水浪溅环境；磁力泵的泵头材料为耐腐蚀的PP材质，通过与主机控制系统连接，实现自动盐雾的喷洒。
所述的温度控制设备包括设置于室外的全封闭风冷式压缩机13、设置于组合拼装式结构外室设备间的不锈钢电加热器14及位于试件放置架内部的温度传感器15等，其作用在于控制试验环境温度，温度控制设备通过与主机控制系统连接，实现温度的自动调控。
所述的湿度控制设备由设置于设备间的不锈钢锅炉式制成电加湿器16、设置于水池附近的干湿球控制器17、设置于电加湿器16的自动供水装置18组成，通过固态继电器来控制试验环境湿度。自动供水装置18的作用在于防止由于水的不断蒸发而消耗水箱中的水。
所述的可调循环送风设备采用多翼式扇叶低噪声离心通风机19、变频器组成，离心通风机19安置于设备间，分隔墙开设有风口20，空气在进风口37被吸入，经温湿度控制设备进入离心通风机，离心通风机将调节后的空气经风口20送入组合拼装式结构外室3，空气循环往复，逐步使室内达到试验要求；
所述的海水介质自动检测设备22，包括PH测试仪、电导率测试仪、氯离子测试仪组成。
所述的照明设备23，包括防潮灯罩、防潮照明灯。
电器控制系统28与潮汐控制设备、喷雾控制设备、温度控制设备、湿度控制设备、可调循环送风设备、海水介质自动检测设备连接，实现环境参数、涨落潮、浪溅等工况的控制。
所述的可视化操作软件，通过计算机语言编程，实现海水腐蚀试验装置的可视化操作。
所述的主机控制系统外壳内放置电脑主机、显示屏、液晶触摸屏控制器、电器控制系统28，采用不锈钢材质。
以模拟华南地区某跨海桥梁墩身混凝土结构的耐久性为例，展示该装备的具体操作过程。首先打开主机控制系统电源开关34，启动机箱25，打开显示器26，进入设备软件操作界面。根据墩身混凝土结构所处的环境特点，确定氯离子浓度、pH值、温度、湿度、风速等参数值，在设备软件操作界面设置上述参数。根据海水的涨潮落潮时间、浪溅周期等参数，设置水位变动区的涨潮落潮时间，以及设置浪溅区的喷淋盐雾的时间，上述参数在设备软件操作界面设置完成。将成型、养护好的混凝土模拟试件或构件，根据实际结构所处的腐蚀分区，分别放置在大气区样品放置平台30、浪溅区样品放置平台31、水位变动区样品放置平台32及水下区样品放置平台33。启动电器控制系统开关35，海水介质自动检测设备22将对海水中电导率、氯离子浓度、pH值自动监测及控制，温度传感器15、干湿球控制器17将实施海水腐蚀试验箱中的温度、湿度值，主机控制系统将根据设置的参数值自动启动温度控制设备、湿度控制设备，进行自动调整。将上述参数调整到设置要求、并能够稳定后，启动设备操作界面中的“运行”操作按钮，试验正式开始。试验结束后，关闭电器控制系统开关35，将混凝土样品取回后即可开展结构耐久性方面的相关测试。
本实用新型包括但并不限于上述实施例及附图所示的内容，其它一切与本实用新型的技术方案具有相同实质性内容的产品结构均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备，其特征在于：包括海水腐蚀试验室和主机控制系统，所述的海水腐蚀模拟试验室，设有一混凝土底座，混凝土底座之上设置有组合拼装式结构外室，组合拼装式结构外室内设置有混凝土制成的水池，水池内设置有试件放置架，试件放置架共设四层，从上到下依次为大气区、浪溅区、水位变动区及水下区；所述海水腐试验室内还设置有潮汐控制设备、喷雾控制设备、温度控制设备、湿度控制设备、可调循环式送风设备、海水介质自动检测设备和照明设备，
所述潮汐控制设备、喷雾控制设备、温度控制设备、湿度控制设备、可调循环送风设备、海水介质自动检测设备和照明设备与主机控制系统电路连接。
2.根据权利要求1所述的模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备，其特征在于：所述水池有两个，每个水池内设置两个试件放置架。
3.根据权利要求1所述的模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备，其特征在于：所述的组合拼装式结构外室由顶板、侧板、角板及库门围合成用于容置水池的闭合空间，组合拼装式结构外室内部设有一分隔墙，将内部空间分隔成水池室及设备间。
4.根据权利要求1所述的模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备，其特征在于：所述潮汐控制设备包括一潮汐管，潮汐管贯穿水池池壁开口设置在在水位变动区。
5.根据权利要求1所述的模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备，其特征在于：所述喷雾控制设备是包括一浪溅区喷淋管，浪溅区喷淋管上设置有多个喷淋口。
6.根据权利要求3所述的模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备，其特征在于：所述温度控制设备包括设置于组合拼装式结构外室设备间的电加热器和设置于水下区平台的温度传感器。
7.根据权利要求3所述的模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备，其特征在于：所述湿度控制设备包括电加湿器、干湿球控制器及自动供水装置，电加湿器和干湿球控制器设置于组合拼装式结构外室设备间内。
8.根据权利要求3所述的模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备，其特征在于：所述可调循环送风设备包括离心式通风机，通风机的进风口设置在组合拼装式结构外室，通风机的出风口设置在分隔墙上。
9.根据权利要求1所述的模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备，其特征在于：所述海水介质自动检测设备，包括PH测试仪、电导率测试仪、氯离子测试仪。
10.根据权利要求1所述的模拟海水全分区环境下材料结构腐蚀性能的试验装备，其特征在于：所述照明设备包括防潮照明灯，防潮照明灯罩设于防潮灯罩内。
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2016
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