[实用新型]外渗电加速钢筋锈蚀测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于钢筋混凝土耐久性试验方法技术领域，具体涉及一种外渗电加速钢筋锈蚀测试装置。

背景技术

自然环境下混凝土中钢筋的锈蚀是一个缓慢的过程，钢筋混凝土构件出现耐久性问题至少也需要几年，这样就会使研究变得困难，因此，如何在实验室环境下加速混凝土中钢筋锈蚀并准确模拟混凝土中钢筋锈蚀的真实状态，是现在试验研究中所面临的一个问题，而且由于钢筋锈蚀的不均匀性使钢筋的锈蚀监测变得更加困难。

目前常用的钢筋锈蚀检测方法主要有声波探测法、红外热成像法、电化学测试法、阳极梯、环形多探头腐蚀传感器以及基于光纤检测的ODTR法、BODTA法、LCFS法、WLI法。传统的声波探测法、红外热成像法、电化学测试法、阳极梯、环形多探头腐蚀传感器只能够检测出钢筋是否锈蚀或者是钢筋的锈蚀程度，无法对钢筋的锈蚀的部位及各部位锈蚀的程度进行监测。基于光纤检测的ODTR法、BODTA法、LCFS法、WLI法虽然可以对钢筋锈蚀产生的应变进行很好的监测，但是由于光纤不是直接缠绕于钢筋上所测应变不是钢筋锈蚀产生的真实应变，而且光纤同样不能对不同部位的钢筋锈蚀程度进行监测。此外，利用光纤进行钢筋锈蚀监测所需成本高。

已有的与本实用新型最相近的试验方案是电迁移氯离子加速钢筋锈蚀装置，如附图1所示，在混凝土试件表面安装有机玻璃容器，内部注入电解质溶液(3.5％氯化钠溶液)，混凝土试件下方与电解质溶液上方均放置不锈钢板，分别标记为S1、S2，S1与混凝土试件间夹海绵垫以保证导电性，整个混凝土试件浸没在自来水中，通过直流稳压电源在S1与S2之间施加直流电压，其中S1接电源正极S2接负极。通电一段时间后采用电化学测试的手段进行钢筋锈蚀监测。电解质溶液置于有机玻璃容器中，由于有机玻璃与混凝土之间的连接需采用环氧树脂粘接，这将导致混凝土表面受到玻璃容器和环氧树脂的应力约束。仅当钢筋锈蚀应力很大时方能导致混凝土开裂，这与没有约束状态下钢筋混凝土锈蚀开裂的实际情况不相符合。

实用新型内容

本实用新型提供了一种外渗电加速钢筋锈蚀测试装置，克服现有测试装置对钢筋的腐蚀不符合自然锈蚀规律，钢筋混凝土锈蚀开裂不符合工程实际情况，无法检测钢筋锈蚀部位以及锈蚀程度等问题。

本实用新型提供的一种外渗电加速钢筋锈蚀测试装置，包括应变采集仪，通过导线与应变采集仪电连接的试件，设置在试件上面的不锈钢片，设置在试件上面的电解质溶液，以及为不锈钢片和试件通电的电源。在现有技术的基础上，本实用新型还做出如下改进：所述试件为内部具有贴了应变片的钢筋的混凝土试件，所述应变片均通过导线与应变采集仪电连接，所述试件顶部预留凹槽盛装电解质溶液。应变片深入钢筋内部，通过应变采集仪可实时监测钢筋应变情况，检测钢筋锈蚀部位及情况，免去盛装电解质溶液的有机玻璃容器，混凝土表面不会受到有机玻璃容器的应力约束，更符合工程实际情况。

进一步的，所述应变片沿环向贴在钢筋内部设置的半圆形凹槽内。

进一步的，所述钢筋端部半圆形凹槽内沿钢筋轴向贴应变片作为补偿片。

进一步的，所述试件顶部凹槽两侧设置用于观察混凝土开裂后裂缝的凹边。

外渗电加速试验所采用的电压可依据不同的试验要求来说进行设定，钢筋内部应变测试的时间需要与试件的通电时间同步进行，待混凝土表面裂缝达到0.2mm(可根据试验的不同自行设置)停止通电，其中混凝土的裂缝可以在试件顶部两侧的凹边中观测。

试验过程中可以通过控制电流的大小来控制钢筋的锈蚀量，根据法拉第定律可知钢筋的锈蚀质量Δm的计算公式为：

式中：n为被锈蚀溶解钢筋的物质的量，mol；M为铁的摩尔质量，55.8g/mol；Q为流过阳极的电量，C；I(t)为外加电流的强度，A；t为外加电流时间，s；F为法拉第常数，96485C/mol；z为金属离子价数的绝对值，铁为2价。

内应变测试钢筋锈蚀的原理：氯离子从上往下渗透，最先侵蚀到钢筋的上表面，因此钢筋上部最先发生锈蚀，产生锈斑积累在钢筋/混凝土的界面处，锈斑会对混凝土周围产生膨胀应力F，而钢筋也会因此受到反作用力F”，如附图2所示，导致钢筋变形，因此我们通过测试钢筋内部应变的变化就可以得出钢筋锈蚀的情况，随着氯离子的继续往下侵蚀，锈蚀逐渐向钢筋的周围发展，钢筋所受到的反作用力也不断加大，变形加大，当锈斑积累到一定程度后会造成混凝土开裂，混凝土一旦开裂上部约束力就会消失，出现应力释放，这时候钢筋就会出现变形回弹现象，这样我们也可以根据应变的突变点来获得混凝土开裂的时间点。