外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置及搭建方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置及搭建方法，所述裝置包括應變采集儀，通過導線與應變采集儀電連接的試件，設置在試件上面的不銹鋼片，設置在是試件上面的電解質溶液，以及為不銹鋼片和試件通電的電源，所述試件為內部具有貼了應變片的鋼筋的混凝土試件，所述應變片均通過導線與應變采集儀電連接，所述試件頂部預留凹槽盛裝電解質溶液。所述搭建方法依次包括鋼筋處理、制作混凝土澆筑模具、制作試件、將試件與電源、應變采集儀組裝完成的步驟。對鋼筋的腐蝕符合自然銹蝕規律，鋼筋混凝土銹蝕開裂符合工程實際情況，可以檢測鋼筋銹蝕部位以及銹蝕程度。

【技術實現步驟摘要】
外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置及搭建方法
本專利技術屬于鋼筋混凝土耐久性試驗方法
，具體涉及一種外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置及搭建方法。
技術介紹
自然環境下混凝土中鋼筋的銹蝕是一個緩慢的過程，鋼筋混凝土構件出現耐久性問題至少也需要幾年，這樣就會使研究變得困難，因此，如何在實驗室環境下加速混凝土中鋼筋銹蝕并準確模擬混凝土中鋼筋銹蝕的真實狀態，是現在試驗研究中所面臨的一個問題，而且由于鋼筋銹蝕的不均勻性使鋼筋的銹蝕監測變得更加困難。目前常用的鋼筋銹蝕檢測方法主要有聲波探測法、紅外熱成像法、電化學測試法、陽極梯、環形多探頭腐蝕傳感器以及基于光纖檢測的ODTR法、BODTA法、LCFS法、WLI法。傳統的聲波探測法、紅外熱成像法、電化學測試法、陽極梯、環形多探頭腐蝕傳感器只能夠檢測出鋼筋是否銹蝕或者是鋼筋的銹蝕程度，無法對鋼筋的銹蝕的部位及各部位銹蝕的程度進行監測。基于光纖檢測的ODTR法、BODTA法、LCFS法、WLI法雖然可以對鋼筋銹蝕產生的應變進行很好的監測，但是由于光纖不是直接纏繞于鋼筋上所測應變不是鋼筋銹蝕產生的真實應變，而且光纖同樣不能對不同部位的鋼筋銹蝕程度進行監測。此外，利用光纖進行鋼筋銹蝕監測所需成本高。已有的與本專利技術最相近的試驗方案是電遷移氯離子加速鋼筋銹蝕裝置，如附圖1所示，在混凝土試件表面安裝有機玻璃容器，內部注入電解質溶液(3.5％氯化鈉溶液)，混凝土試件下方與電解質溶液上方均放置不銹鋼板，分別標記為S1、S2，S1與混凝土試件間夾海綿墊以保證導電性，整個混凝土試件浸沒在自來水中，通過直流穩壓電源在S1與S2之間施加直流電壓，其中S1接電源正極S2接負極。通電一段時間后采用電化學測試的手段進行鋼筋銹蝕監測。電解質溶液置于有機玻璃容器中，由于有機玻璃與混凝土之間的連接需采用環氧樹脂粘接，這將導致混凝土表面受到玻璃容器和環氧樹脂的應力約束。僅當鋼筋銹蝕應力很大時方能導致混凝土開裂，這與沒有約束狀態下鋼筋混凝土銹蝕開裂的實際情況不相符合。
技術實現思路
本專利技術提供了一種外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置及搭建方法，克服現有測試裝置對鋼筋的腐蝕不符合自然銹蝕規律，鋼筋混凝土銹蝕開裂不符合工程實際情況，無法檢測鋼筋銹蝕部位以及銹蝕程度等問題。本專利技術提供的一種外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置，包括應變采集儀，通過導線與應變采集儀電連接的試件，設置在試件上面的不銹鋼片，設置在試件上面的電解質溶液，以及為不銹鋼片和試件通電的電源。在現有技術的基礎上，本專利技術還做出如下改進：所述試件為內部具有貼了應變片的鋼筋的混凝土試件，所述應變片均通過導線與應變采集儀電連接，所述試件頂部預留凹槽盛裝電解質溶液。應變片深入鋼筋內部，通過應變采集儀可實時監測鋼筋應變情況，檢測鋼筋銹蝕部位及情況，免去盛裝電解質溶液的有機玻璃容器，混凝土表面不會受到有機玻璃容器的應力約束，更符合工程實際情況。進一步的，所述應變片沿環向貼在鋼筋內部設置的半圓形凹槽內。進一步的，所述鋼筋端部半圓形凹槽內沿鋼筋軸向貼應變片作為補償片。進一步的，所述試件頂部凹槽兩側設置用于觀察混凝土開裂后裂縫的凹邊。一種外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置的搭建方法，包括如下步驟：S1、鋼筋處理：對鋼筋進行預處理，在預處理后的鋼筋內部貼應變片，且每個應變片連接導線；S2、制作混凝土澆筑模具：所述混凝土澆筑模具具有一個頂部敞口的底模，底模內底部放置一個中間凸起的底板，底模內底板兩側放置可架設步驟S1所述鋼筋的側板；S3、制作試件：將步驟S1處理好的鋼筋架在步驟S2的側板上，向底模內澆筑混凝土，待混凝土澆筑完養護三天后脫模得到試件，試件頂部即具有由底板凸起形成的凹槽；S4、將步驟S3成型的試件放置于塑料凹槽內，并注入沒過所述鋼筋的自來水，在試件頂部凹槽內放置不銹鋼片，并注入電解質溶液，將電源的正極接鋼筋，負極接不銹鋼片，鋼筋內部的應變片連接應變采集儀。進一步的，所述鋼筋預處理的方法為：將鋼筋沿軸向切開分成對稱的兩半，在切開后的鋼筋中間挖出半圓形凹槽，加工好的鋼筋酸洗除銹，在放入堿性溶液中中和后用清水沖洗干凈并烘干，烘干后的鋼筋用鋼刷將內部半圓形凹槽打磨光滑。進一步的，所述應變片沿半圓形凹槽環向貼在半圓形凹槽內，并保證兩半鋼筋所貼的應變片位置保持一致。進一步的，所述鋼筋端部沿鋼筋軸向貼應變片作為補償片。更進一步的，所述鋼筋處理還包括將兩半貼好應變片的鋼筋用環氧密封的步驟。進一步的，所述底板的中間凸起兩邊還具有兩個凸起。外滲電加速試驗所采用的電壓可依據不同的試驗要求來說進行設定，鋼筋內部應變測試的時間需要與試件的通電時間同步進行，待混凝土表面裂縫達到0.2mm(可根據試驗的不同自行設置)停止通電，其中混凝土的裂縫可以在試件頂部兩側的凹邊中觀測。試驗過程中可以通過控制電流的大小來控制鋼筋的銹蝕量，根據法拉第定律可知鋼筋的銹蝕質量Δm的計算公式為：式中：n為被銹蝕溶解鋼筋的物質的量，mol；M為鐵的摩爾質量，55.8g/mol；Q為流過陽極的電量，C；I(t)為外加電流的強度，A；t為外加電流時間，s；F為法拉第常數，96485C/mol；z為金屬離子價數的絕對值，鐵為2價。內應變測試鋼筋銹蝕的原理：氯離子從上往下滲透，最先侵蝕到鋼筋的上表面，因此鋼筋上部最先發生銹蝕，產生銹斑積累在鋼筋\混凝土的界面處，銹斑會對混凝土周圍產生膨脹應力F，而鋼筋也會因此受到反作用力F”，如附圖2所示，導致鋼筋變形，因此我們通過測試鋼筋內部應變的變化就可以得出鋼筋銹蝕的情況，隨著氯離子的繼續往下侵蝕，銹蝕逐漸向鋼筋的周圍發展，鋼筋所受到的反作用力也不斷加大，變形加大，當銹斑積累到一定程度后會造成混凝土開裂，混凝土一旦開裂上部約束力就會消失，出現應力釋放，這時候鋼筋就會出現變形回彈現象，這樣我們也可以根據應變的突變點來獲得混凝土開裂的時間點。本專利技術的有益效果：1、本專利技術在進行電加速的時候氯離子是自外向內滲透，符合自然情況下氯離子的侵蝕規律，其銹蝕情況也與自然銹蝕的情況相一致。2、利用本專利技術的試件，我們可以通過兩側的開口對混凝土的開裂情況進行觀察檢測，這樣就不會影響混凝土開裂之后的后續試驗。3、通過在鋼筋的內部環貼應變片，可以通過根據所測應變值的變化來得到鋼筋的銹蝕情況、銹蝕發展、混凝土開裂的時間點等信息。附圖說明圖1是現有電遷移氯離子加速鋼筋銹蝕裝置示意圖，圖2是本專利技術鋼筋銹蝕過程鋼筋、混凝土所受應變力情況示意圖，圖3是實施例底板結構示意圖，圖4是實施例側板結構示意圖，圖5是實施例底板、側板、鋼筋裝配示意圖，圖6是實施例外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置結構示意圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本專利技術，不能理解為對本專利技術具體保護范圍的限定。實施例本實施例以制作一個100×100×300mm3試件，并且試件內部設置直徑25mm的螺紋鋼筋來搭建外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置為例，詳細說明本專利技術測試裝置的具體結構及其搭建方法，所述外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置的搭建方法包括如下步驟：S1、鋼筋處理：將直徑25mm的螺紋鋼筋沿軸向切開分成對稱的兩半，在切開后的鋼筋中間挖出直徑15mm的半圓形凹槽，加工好的鋼筋酸洗本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置，包括應變采集儀，通過導線與應變采集儀電連接的試件，設置在試件上面的不銹鋼片，設置在試件上面的電解質溶液，以及為不銹鋼片和試件通電的電源，其特征在于：所述試件為內部具有貼了應變片的鋼筋的混凝土試件，所述應變片均通過導線與應變采集儀電連接，所述試件頂部預留凹槽盛裝電解質溶液。

【技術特征摘要】
1.一種外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置，包括應變采集儀，通過導線與應變采集儀電連接的試件，設置在試件上面的不銹鋼片，設置在試件上面的電解質溶液，以及為不銹鋼片和試件通電的電源，其特征在于：所述試件為內部具有貼了應變片的鋼筋的混凝土試件，所述應變片均通過導線與應變采集儀電連接，所述試件頂部預留凹槽盛裝電解質溶液。2.根據權利要求1所述的外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置，其特征在于：所述應變片沿環向貼在鋼筋內部設置的半圓形凹槽內。3.根據權利要求2所述的外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置，其特征在于：所述鋼筋端部半圓形凹槽內沿鋼筋軸向貼應變片作為補償片。4.根據權利要求3任意一項所述的外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置，其特征在于：所述試件頂部凹槽兩側設置用于觀察混凝土開裂后裂縫的凹邊。5.一種權利要求1-4任意一項所述外滲電加速鋼筋銹蝕測試裝置的搭建方法，其特征在于，包括如下步驟：S1、鋼筋處理：對鋼筋進行預處理，在預處理后的鋼筋內部貼應變片，且每個應變片連接導線；S2、制作混凝土澆筑模具：所述混凝土澆筑模具具有一個頂部敞口的底模，底模內底部放置一個中間凸起的底板，底模內底板兩側放置可架設步驟S1所述鋼筋的側板；S3、制作試件：將步驟S1處理好的鋼筋架在步驟S2的側板上，向底模內澆...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金祖權，杜玉嬌，陳永豐，杜豐音，
申請(專利權)人：青島理工大學，
類型：發明
國別省市：山東,37