[发明专利]钢筋混凝土锈蚀试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土锈蚀研究领域，具体涉及一种在杂散电流-卤水耦合作用下的 钢筋混凝土锈蚀试验装置及试验方法。

背景技术

杂散电流是指在设计或规定回路以外流动的电流，也被称为“迷流”。杂散电流本质 上是电化学腐蚀，所以阳极腐蚀较为严重。

对建筑物的寿命预测一直都是较为热门的研究方向，且对社会意义重大。理论来说， 钢筋混凝土结构由于其独特的组合特性，既拥有较高的抗压强度也拥有较高的抗拉强度。 因此，钢筋混凝土结构的理论服役年限较长，是实际工程中使用量最大的工程结构。但在 实际工程中大量钢筋混凝土结构由于种种原因达不到理论预测的服役年限，这对人民的生 命财产安全造成了巨大的威胁。有关数据表明，具有土壤盐浓度高、夏季炎热、冬季干冷、 温差变化大、降水量小、蒸发量大、紫外线辐射强、风速高、空气干燥、相对湿度低等特 点的地区对钢筋混凝土构件的破坏更为严重。

由于混凝土材料性能的特殊性，一般来说，混凝土内部完全水化的水泥仍会含有原水 泥质量15％～30％左右的Ca(OH)₂，而水泥中原来亦含有微量的KOH和NaOH，这足以保 证混凝土内部孔溶液的PH保持在13左右，钢筋在高碱性的条件下会自发形成一层致密的 钝化保护膜，以保证钢筋免受侵蚀而使混凝土失效。在实际工程中，混凝土内钢筋会锈蚀 主要由以下三个因素决定：O₂扩散、CO₂扩散以及Cl^-扩散。氧气及氯离子扩散会加速其 阴极阳极的电极反应，而二氧化碳的扩散会加速混凝土碳化，从而导致混凝土内部孔溶液 的PH值下降进而导致钝化保护膜被破坏，使钢筋被腐蚀。由此可见，引起混凝土中钢筋 锈蚀的原因有三个，即混凝土保护层碳化、氯离子侵蚀及杂散电流诱导。而在三种原因里， 氯离子侵蚀是罪魁祸首，碳化和杂散电流对钢筋锈蚀的作用一般较小，仅在某些特殊情况 下才影响较为巨大，比如我国西部。目前，尚没有装置对处于杂散电流-卤水盐溶液耦合作 用下的钢筋混凝土进行锈蚀试验，因而无法对杂散电流-卤水盐溶液耦合作用下的钢筋混凝 土进行研究，这不利于工作人员准确掌握杂散电流-卤水盐溶液耦合作用下的钢筋混凝土的 锈蚀情况，无法为杂散电流-卤水盐溶液耦合作用下的钢筋混凝土的耐久性的提高及其寿命 预测提供理论基础，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在杂散电流-卤水耦合作用下的钢筋混凝土锈蚀试验装置 及试验方法，该装置结构简单，使用方便，能使钢筋混凝土在杂散电流-卤水耦合作用下 进行锈蚀试验，为杂散电流-卤水盐溶液耦合作用下的钢筋混凝土的耐久性的提高及寿命预 测提供理论基础；该试验方法简单，便于实现。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种钢筋混凝土锈蚀试验装置，包括试验箱、电化学反应阴极钢筋板、钢筋混凝土试 件、电化学工作站、用于模拟杂散电流的直流电源；

所述试验箱内设有按照实地调研数据配置的高浓度氯盐卤水溶液，电化学反应阴极钢 筋板、钢筋混凝土试件置于试验箱内，并浸泡在高浓度氯盐卤水溶液中；所述电化学反应 阴极钢筋板与钢筋混凝土试件接触良好；

所述钢筋混凝土试件包括混凝土和混凝土内的钢筋；直流电源的正极与钢筋混凝土试 件的钢筋连接，直流电源的负极与电化学反应阴极钢筋板连接；

电化学工作站用于测试钢筋混凝土试件的钢筋进行电化学试验，得到混凝土中钢筋的 锈蚀状态及钢筋混凝土试件的服役状态。

更进一步的方案是，钢筋混凝土试件的尺寸为100mm×100mm×400mm，钢筋固定于混 凝土中心位置。

试验时，通过直流电源模拟需要试验的环境的杂散电流，通过控制钢筋表面不同通电 时间来实现杂散电流-卤水耦合作用下钢筋混凝土中钢筋不同锈蚀程度的控制，并通过电 化学工作站得到混凝土中不同锈蚀程度钢筋的一系列电化学试验参数及测试结果。

本发明还提供一种利用上述装置进行杂散电流-卤水耦合作用下钢筋混凝土锈蚀试验 的方法，包括如下步骤：

一、按照实地调研数据配置高浓度氯盐卤水溶液，并将该溶液置于试验箱内；

二、将直流电源的正极与钢筋混凝土试件的钢筋连接，直流电源的负极与电化学反应 阴极钢筋板连接；

三、将电化学反应阴极钢筋板、钢筋混凝土试件置于试验箱内，并浸泡在高浓度氯盐 卤水溶液中；