CN216669674U - 一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置 - Google Patents
一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置，属于钢筋混凝土结构耐久性问题研究技术领域。主要包括潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置以及电渗试验装置；潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置包括储水箱、潮汐浪溅循环系统、试验箱，所述的储水箱、潮汐浪溅循环系统和试验箱通过防锈管依次连通；能够模拟真实海洋侵蚀环境，有效缩短试验周期，同时以宏电池电流密度突变作为钢筋脱钝的判断依据，实现同时对多组试验试件钢筋状态的实时监测，获得比传统试验方法法更科学可靠的临界氯离子浓度值。
Description
技术领域
本实用新型属于钢筋混凝土结构耐久性问题研究技术领域，具体涉及一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置。
背景技术
针对海洋环境下的钢筋混凝土锈蚀退化问题，通常认为当混凝土中钢筋表面的氯离子浓度达到某一阈值时，钢筋锈蚀开始，并将此时钢筋表面的氯离子浓度称为临界氯离子浓度。临界氯离子浓度是评估混凝土中钢筋开始锈蚀时间的最重要参数之一，因此，研究临界氯离子浓度对钢筋混凝土结构耐久性设计和已服役结构剩余寿命预测均具有重要意义。
目前，关于钢筋锈蚀临界氯离子浓度的测定通常采用自然暴露试验法、干湿循环试验法和电渗试验法等。其中，自然暴露试验法可将试验试件暴露在真实自然环境中，测试周期长达几年甚至十几年，实际应用价值低；干湿循环试验法通过干湿循环机制加速氯离子进入混凝土，缩短了试验周期，但是该方法无法模拟真实自然环境；电渗试验法利用外加电场加速溶液离子快速进入混凝土材料，通常仅需几天就能获得试验测试数据，已得到广泛应用。
现有技术中的测定设备，不能加速氯离子进入混凝土，试验周期较长；不能反映真实自然环境下混凝土中钢筋初锈过程；无法对钢筋状态进行实时监测。
基于上述分析，现有技术或试验周期较长，或无法反映真实海洋环境的暴露条件，因此迫切需要一种新的装置及方法能够使钢筋混凝土在复杂海洋环境下快速达到钢筋锈蚀的临界状态，以快速获取科学可靠的临界氯离子浓度。
发明内容
为了克服背景技术中现有技术中的测定设备，不能加速氯离子进入混凝土，试验周期较长；不能反映真实自然环境下混凝土中钢筋初锈过程；无法对钢筋状态进行实时监测的问题，本实用新型提供一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置。
为实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置主要包括潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置以及电渗试验装置；
所述的潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置包括储水箱、潮汐浪溅循环系统、试验箱，所述的储水箱、潮汐浪溅循环系统和试验箱通过防锈管连通形成内循环系统；
所述的电渗试验装置包括稳压电流源、不锈钢板、吸水海绵、试验试件、塑料底板、保水塑料布，所述的稳压电流源的负、正极分别通过导线连通到两个不锈钢板上；处于试验试件顶部的不锈钢板与试验试件间设有吸水海绵；用于密封减少水分蒸发流失的保水塑料布包裹在不锈钢板、吸水海绵、试验试件形成的试件组外侧，试件组通过塑料底板绝缘支撑放置在试验箱内。
所述的所述的试验箱顶部设有喷淋装置。
所述的潮汐浪溅循环系统包括电磁阀、水泵、流量控制阀、液位传感器、控制器，所述的电磁阀、水泵、流量控制阀安装在防锈管上，所述的液位传感器安装在试验箱底部位置，液位传感器与控制器相连，控制器与水泵和流量控制阀相连。
所述的试验试件包括浇筑为一体的测试钢筋和不锈钢钢筋；当试验试件置于潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置中的试验箱进行真实海洋环境下的模拟试验时，测试钢筋与不锈钢钢筋通过导线与电阻连通。
本实用新型的有益效果：
本实用新型能够模拟真实海洋侵蚀环境，有效缩短试验周期，同时以宏电池电流密度突变作为钢筋脱钝的判断依据，实现同时对多组试验试件钢筋状态的实时监测，获得比传统试验方法法更科学可靠的临界氯离子浓度值。
附图说明
图1是本实用新型主视结构示意图。
图2是本实用新型俯视结构示意图。
图3是本实用新型电渗试验装置的结构示意图。
图4是本实用新型控制器控制流程图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
本实用新型公开了一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置，所述的一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置主要包括潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置以及用于加速氯离子进入混凝土的电渗试验装置；
所述的潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置包括储水箱1、潮汐浪溅循环系统2、试验箱6，所述的储水箱1、潮汐浪溅循环系统2和试验箱6通过防锈管9连通形成内循环系统；
所述的电渗试验装置包括稳压电流源10、不锈钢板11、吸水海绵12、试验试件13、塑料底板14、保水塑料布15，所述的稳压电流源10的负、正极分别通过导线连通到两个不锈钢板11上；处于试验试件13顶部的不锈钢板11与试验试件13间设有吸水海绵12；用于密封减少水分蒸发流失的保水塑料布15包裹在不锈钢板11、吸水海绵12、试验试件13形成的试件组外侧，试件组通过塑料底板14绝缘支撑放置在试验箱6内；一定浓度的NaCl溶液充分浸泡吸水海绵12，期间定期为吸水海绵12补充NaCl溶液，并用保水塑料布15密封整个体系，以减少水分蒸发流失。
所述的所述的试验箱6顶部设有喷淋装置7，喷淋装置7进行浪溅区周期性喷洒，定期为吸水海绵12补充NaCl溶液，潮汐循环周期及浪溅喷洒周期可根据真实情况自行设定。
所述的潮汐浪溅循环系统2包括电磁阀3、水泵4、流量控制阀5、液位传感器8、控制器16，所述的电磁阀3、水泵4、流量控制阀5安装在防锈管9上，所述的液位传感器8安装在试验箱6底部位置，液位传感器8与控制器16相连，控制器16与电磁阀3、水泵4和流量控制阀5相连；根据液位传感器8的液位检测信号，通过控制器16控制电磁阀3、水泵4、流量控制阀5动作；操作简单、便捷。
所述的试验试件13包括浇筑为一体的测试钢筋13-1和不锈钢钢筋13-2；当试验试件置于潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置中的试验箱6进行真实海洋环境下的模拟试验时，测试钢筋13-1与不锈钢钢筋13-2通过导线与电阻13-3连通。
工作过程：
试验方法包括以下步骤：
a.将所述的试验试件13的测试钢筋13-1、不锈钢钢筋13-2与电阻13-3通过导线连接，放入所述的潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置的试验箱6中，持续暴露30-90天，进行第一阶段的人工模拟海洋环境下的暴露试验；潮汐区和浪溅区的模拟，所述的潮汐浪溅循环控制系统控制试验箱6所装溶液的高程进行潮汐变化，控制喷淋装置7进行浪溅区周期性喷洒，潮汐循环周期及浪溅喷洒周期可根据真实情况自行设定；期间采用多通道电压采集仪监测试验试件13测试钢筋13-1与不锈钢钢筋13-2之间的宏电池腐蚀电流密度，并趋于稳定。
b.将试验试件13取出，并电阻13-3断开连接，置于所述的电渗试验装置，使得氯离子可以快速到达钢筋表面。通电过程中需定期为吸水海绵12补充氯化钠溶液，保证其充分湿润，并用保水塑料布15密封整个体系，以减少水分蒸发流失。待达到预计通电时间后，关闭稳压电流源10。通电时间t通过式(M)计算：
式中，
其中z为离子电价(氯离子电价为1)，F为法拉第常数(9.648×104A·s/mol)，E为试验试件两端电压(20-35V)，R为莫尔气体常量(8.3145J/mol/K)， T为阳极电解液初始和最终温度的平均值(单位，K)，L为试样的厚度；xd为保护层厚度；c0为吸水海绵12溶液中的氯离子浓度；cd为钢筋前沿混凝土的目标氯离子浓度；Dnssm为试验试件13的非稳态电迁移扩散系数。
c.待加速试验结束后，将试验试件13的两根钢筋与电阻13-3连接后重新放回所述的潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置的试验箱6中，期间通过多通道电压采集仪持续监测试验试件13的测试钢筋13-1和不锈钢钢筋 13-2之间的宏电池腐蚀电流密度，监测钢筋初始锈蚀时间，待钢筋锈蚀后，将试验试件13取出，采用钻孔机在测试钢筋13-1前沿钻孔取粉，测定引起钢筋锈蚀的临界氯离子浓度。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。
Claims (4)
1.一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置，其特征在于：所述的潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度的测定装置包括潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置以及电渗试验装置；
所述的潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置包括储水箱（1）、潮汐浪溅循环系统（2）、试验箱（6），所述的储水箱（1）、潮汐浪溅循环系统（2）和试验箱（6）通过防锈管（9）连通形成内循环系统；
所述的电渗试验装置包括稳压电流源（10）、不锈钢板（11）、吸水海绵（12）、试验试件（13）、塑料底板（14），所述的稳压电流源（10）的负、正极分别通过导线连通到两个不锈钢板（11）上；处于试验试件（13）顶部的不锈钢板（11）与试验试件（13）间设有吸水海绵（12），试件组通过塑料底板（14）绝缘支撑放置在试验箱（6）内。
2.如权利要求1所述的一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置，其特征在于：所述的所述的试验箱（6）顶部设有喷淋装置（7）。
3.如权利要求1或2所述的一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置，其特征在于：所述的潮汐浪溅循环系统（2）包括电磁阀（3）、水泵（4）、流量控制阀（5）、液位传感器（8）、控制器（16），所述的电磁阀（3）、水泵（4）、流量控制阀（5）安装在防锈管（9）上，所述的液位传感器（8）安装在试验箱（6）底部位置，液位传感器（8）与控制器（16）相连，控制器（16）与水泵（4）和流量控制阀（5）相连。
4.如权利要求1所述的一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度测定装置，其特征在于：所述的试验试件（13）包括浇筑为一体的测试钢筋（13-1）和不锈钢钢筋（13-2）；当试验试件置于潮汐区和浪溅区真实海洋环境自动化模拟装置中的试验箱（6）进行真实海洋环境下的模拟试验时，测试钢筋（13-1）与不锈钢钢筋（13-2）通过导线与电阻（13-3）连通。
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| CN114112890A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-03-01 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度的测定装置及方法 |
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2021
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| CN114112890B (zh) * | 2021-11-12 | 2024-03-15 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度的测定装置及方法 |
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