[发明专利]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

权利要求书

1.一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，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)和试验箱(6)之间通过潮汐浪溅循环系统(2)连接形成一个封闭的循环导流系统；

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)和塑料底板(14)，所述的试验试件(13)顶部和底部各设置一块不锈钢板(11)，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；位于试验试件(13)顶部的不锈钢板(11)与试验试件(13)顶部之间设有吸水海绵(12)；不锈钢板(11)、吸水海绵(12)、试验试件(13)组成的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的测定装置，其特征在于：所述的试验箱(6)顶部设有喷淋装置(7)。

3.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的测定装置，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)和两根防锈管(9)，两根防锈管(9)将储水箱(1)和试验箱(6)连通形成封闭的循环导流系统，每根防锈管(9)上均安装有电磁阀(3)、水泵(4)、流量控制阀(5)，所述的液位传感器(8)安装在试验箱(6)底部位置，电磁阀(3)、水泵(4)、流量控制阀(5)和液位传感器(8)均与控制器(16)电连接。

4.如权利要求1、2或3所述的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，其特征在于：所述的电渗试验装置还包括保水塑料布(15)，保水塑料布(15)包裹在不锈钢板(11)、吸水海绵(12)、试验试件(13)组成的试件组外侧。

5.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的测定装置，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。

6.一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度的测定方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)将所述的试验试件(13)的两根钢筋与电阻(13-3)通过导线连接，然后放入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，期间采用多通道电压采集仪监测试验试件(13)的测试钢筋(13-1)与不锈钢钢筋(13-2)之间的宏电池腐蚀电流密度，持续暴露，使之趋于稳定；

步骤2)将试验试件(13)取出，并与电阻(13-3)断开连接，置于电渗试验装置并通电，使得氯离子可以快速到达钢筋表面，通电过程中定期为吸水海绵(12)补充氯化钠溶液，并用保水塑料布(15)用于密封整个试件组；待达到预计通电时间t后，关闭稳压电流源(10)。

步骤3)待电渗试验结束后，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；以宏电池腐蚀电流密度突变作为钢筋锈蚀开始的判别标准，监测钢筋初始锈蚀时间，待钢筋锈蚀后，将试验试件(13)取出，测定此时钢筋前沿混凝土的氯离子浓度，即为钢筋混凝土试件中钢筋锈蚀的临界氯离子浓度。

7.如权利要求6所述的一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度的测定方法，其特征在于：所述的步骤1)中的持续暴露时间为30-90天。

8.如权利要求6所述的一种潮汐区和浪溅区钢筋混凝土临界氯离子浓度的测定方法，其特征在于：所述步骤2)的预计通电时间t通过式(M)计算：

式中，其中z为离子电价，F为法拉第常数，E为试验试件(13)两端电压，R为莫尔气体常量，T为阳极电解液初始和最终温度的平均值，L为试样的厚度；x_d为保护层厚度；c₀为吸水海绵(12)溶液中的氯离子浓度；c_d为钢筋前沿混凝土的目标氯离子浓度；D_nssm为试验试件(13)的非稳态电迁移扩散系数。