專(zhuān)利名稱(chēng)：：氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及土木工程，尤其涉及氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
：建筑結(jié)構(gòu)達(dá)不到設(shè)計(jì)使用壽命、過(guò)早出現(xiàn)開(kāi)裂、損傷等現(xiàn)象普遍存在于民用建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、隧道及港工結(jié)構(gòu)中。在設(shè)計(jì)和建設(shè)初期對(duì)結(jié)構(gòu)壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，不僅是工程建設(shè)實(shí)踐發(fā)展的要求，也是工程設(shè)計(jì)理念從被動(dòng)控制向主動(dòng)控制轉(zhuǎn)變的客觀需要，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和實(shí)踐價(jià)值?；炷两Y(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕是伴隨砼結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)不斷發(fā)展的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，在自然環(huán)境條件下，這一過(guò)程需要幾十年甚至上百年的時(shí)間；然而，對(duì)于新建或現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)服務(wù)壽命的預(yù)測(cè)，則必須在短期內(nèi)完成。因此，尋找合理的加速試驗(yàn)方法是目前及今后用來(lái)解決混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命預(yù)測(cè)問(wèn)題的重要方法。如果加速試驗(yàn)?zāi)芎侠淼卦O(shè)計(jì)、實(shí)施并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加以處理，就能夠?qū)炷列阅芎蛪勖峁┮粋€(gè)合理的預(yù)測(cè)。在近海或海洋環(huán)境下，氯離子侵蝕是引起混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷的一個(gè)重要因素。目前，對(duì)于氯鹽腐蝕環(huán)境下混凝土中鋼筋銹蝕試驗(yàn)，主要有暴露試驗(yàn)法與加速銹蝕法，前者一般需要幾年甚至幾十年的時(shí)間才能完成，后者是在給定定量試驗(yàn)參數(shù)的條件下實(shí)現(xiàn)混凝土鋼筋的銹蝕，所需時(shí)間相對(duì)較短，但從目前的試驗(yàn)狀況來(lái)看，該方法對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)鋼筋銹蝕速度及銹蝕量控制可操性較差，且試驗(yàn)參數(shù)、內(nèi)容及步驟具有不統(tǒng)一性。因此，在現(xiàn)有試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，尋找一種能夠控制混凝土結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)鋼筋銹蝕速度及銹蝕量的快速試驗(yàn)方法，必將對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命的科學(xué)預(yù)測(cè)提供可靠而完整的計(jì)算參數(shù)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可控性強(qiáng)、操作性好的氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法，其特征在于，該方法采用多通道直流穩(wěn)壓電源、混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件、氯鹽溶液試驗(yàn)箱、氯鹽溶液、試驗(yàn)通電電線(xiàn)、電化學(xué)反應(yīng)陰極鋼筋板進(jìn)行試驗(yàn)，所述的混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件由混凝土、多根鋼筋組成，該多根鋼筋部分埋設(shè)于混凝土中，所述的氯鹽溶液試驗(yàn)箱內(nèi)裝有氯鹽溶液，所述的混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件、電化學(xué)反應(yīng)陰極鋼筋板浸泡在氯鹽溶液中，所述的多通道直流穩(wěn)壓電源的正極與鋼筋電連接，其負(fù)極與電化學(xué)反應(yīng)陰極鋼筋板電連接；試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)控制鋼筋表面的通電電流密度、電壓及時(shí)間實(shí)現(xiàn)在同一環(huán)境條件下多根鋼筋銹蝕程度控制，得到鋼筋不同銹蝕程度所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)參數(shù)及測(cè)試結(jié)果。該方法還采用試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，所述的多通道直流穩(wěn)壓電源置于該試驗(yàn)臺(tái)上。該方法采用多個(gè)混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件并行試驗(yàn)。所述的混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件的尺寸為150mmxl50mmx300mm，所述的混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件由混凝土、四根鋼筋組成，所述的四根鋼筋的直徑為12mm，所述的四根鋼筋的長(zhǎng)度為300mm，其中50mm為外伸段、250mm為埋入段，所述的四根鋼筋外周的混凝土保護(hù)層厚度為30mm，當(dāng)結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，該距離為混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層厚度。所述的鋼筋表面的通電電流密度為00.3mA/mm2，通電電壓為060V。所述的銹蝕程度包括開(kāi)始銹蝕、中度銹蝕、重度銹蝕。本發(fā)明提供一種在室驗(yàn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)混凝土中鋼筋電化學(xué)加速銹蝕控制的試驗(yàn)方法，該方法適用于通常氯鹽腐蝕環(huán)境下混凝土中鋼筋銹蝕試驗(yàn)，通過(guò)室內(nèi)加速試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕程度的人工控制，從而可根據(jù)試驗(yàn)所得鋼筋銹蝕的基本參數(shù)達(dá)到控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損傷程度的目的。本試驗(yàn)方法可獲得一組反映鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)不同時(shí)期不同腐蝕狀況下結(jié)構(gòu)損傷程度的試驗(yàn)參數(shù)，由此可結(jié)合結(jié)構(gòu)服務(wù)壽命理論計(jì)算方法，進(jìn)行更為準(zhǔn)確的混凝土結(jié)構(gòu)服務(wù)壽命科學(xué)預(yù)本試驗(yàn)系統(tǒng)采用多通道直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行電化學(xué)銹蝕，鋼筋表面通電電流密度可控制范圍00.3mA/mm2，通電電壓可控范圍060V，也可根據(jù)試驗(yàn)需求擴(kuò)穩(wěn)壓電源通道數(shù)，進(jìn)行多個(gè)試件并行試驗(yàn)，以增加數(shù)據(jù)采集密度和加快試驗(yàn)進(jìn)度。試驗(yàn)試件主要以標(biāo)準(zhǔn)化、易制作、易安裝、重量輕為主要原則設(shè)計(jì)，其基本尺寸為150^150x300(mm)，試件可根據(jù)實(shí)際工程需要現(xiàn)場(chǎng)或室內(nèi)制作。試驗(yàn)箱溶液可根據(jù)工程環(huán)境中氯鹽溶液進(jìn)行配制。試驗(yàn)時(shí)，可通過(guò)控制通電電流強(qiáng)度、電壓及時(shí)間實(shí)現(xiàn)在同一環(huán)境條件下多根鋼筋銹蝕程度控制，并且可根據(jù)計(jì)算需求劃分不同銹蝕程度等級(jí)，如開(kāi)始銹蝕、中度銹蝕、重度銹蝕。對(duì)于銹蝕控制等級(jí)，主要根據(jù)銹蝕試件內(nèi)部鋼筋銹蝕率及表觀特征(銹班、裂縫等)確定。由鋼筋不同銹蝕程度所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)參數(shù)及測(cè)試結(jié)果，可進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測(cè)理論計(jì)算。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所需試驗(yàn)設(shè)備安裝方便，可控性強(qiáng)，完成單個(gè)試驗(yàn)周期短，試件易加工制作，占用空間小，成本低，且對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)鋼筋銹蝕速度及銹蝕量控制具有較好可操作性，本發(fā)明可與相關(guān)實(shí)驗(yàn)室合作，開(kāi)展海洋或近海環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)加速腐蝕試驗(yàn)，建立相關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估及服務(wù)壽命預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)研究室，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備及控制系統(tǒng)，促進(jìn)該試驗(yàn)方法及系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。圖l為本發(fā)明的示意圖2為本發(fā)明的混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面對(duì)照附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1如圖1圖2所示，一種氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法，該方法采用多通道直流穩(wěn)壓電源1、兩個(gè)混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件2、氯鹽溶液試驗(yàn)箱3、氯鹽溶液4、試驗(yàn)通電電線(xiàn)5、試驗(yàn)臺(tái)7、電化學(xué)反應(yīng)陰極鋼筋板9進(jìn)行試驗(yàn)，所述的多通道直流穩(wěn)壓電源1置于試驗(yàn)臺(tái)7上，所述的混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件2的尺寸為150mmxl50mmx300mm，由混凝土、四根鋼筋9組成，該四根鋼筋9的直徑為12mm、長(zhǎng)度為300mm，其中50mm為外伸段、250mm為埋入段，所述的四根鋼筋9外周的混凝土保護(hù)層厚度為30mm(當(dāng)結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，該距離為混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層厚度)，所述的氯鹽溶液試驗(yàn)箱3內(nèi)裝有氯鹽溶液4，所述的兩個(gè)混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件2、電化學(xué)反應(yīng)陰極鋼筋板9浸泡在氯鹽溶液4中，所述的多通道直流穩(wěn)壓電源1設(shè)有穩(wěn)壓電源輸出端口顯示屏及調(diào)控面板6，所述的多通道直流穩(wěn)壓電源1的正極與鋼筋8電連接，其負(fù)極與電化學(xué)反應(yīng)陰極鋼筋板9電連接。試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)控制鋼筋表面的通電電流密度(00.3mA/mm2)、電壓(060V)及時(shí)間實(shí)現(xiàn)在同一環(huán)境條件下多根鋼筋銹蝕程度控制，并且根據(jù)計(jì)算需求劃分不同銹蝕程度等級(jí)，如開(kāi)始銹蝕、中度銹蝕、重度銹蝕。對(duì)于銹蝕控制等級(jí)，主要根據(jù)銹蝕試件內(nèi)部鋼筋銹蝕率及表觀特征(銹班、裂縫等)確定。試驗(yàn)時(shí)，在試驗(yàn)過(guò)程中按不同的時(shí)間條件進(jìn)行試驗(yàn)參數(shù)與測(cè)試數(shù)據(jù)記錄，以其中兩個(gè)試件的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例，鋼筋銹蝕控制試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表如表1所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注表l中電壓?jiǎn)挝粸榉?V)，電流單位毫安每平方毫米(mA/mm2);在試驗(yàn)過(guò)程中銹蝕程度控制按照未銹蝕、開(kāi)始銹蝕、中度銹蝕、重度銹蝕四種狀態(tài)進(jìn)行控制，并依次用A、B、C、D標(biāo)識(shí)，試驗(yàn)結(jié)束后，再測(cè)量試件中各鋼筋銹蝕率。如上表1所示，在同一試驗(yàn)環(huán)境下，采用多根鋼筋進(jìn)行并行試驗(yàn)，可直接測(cè)得與鋼筋銹蝕程度相對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)參數(shù)通電時(shí)間、電壓、電流。試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)控制不同的試驗(yàn)參數(shù)取值，設(shè)計(jì)多組試件進(jìn)行系列性試驗(yàn)，即可得到充分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。由此，通過(guò)數(shù)據(jù)擬合及回歸分析，可計(jì)算得到加速試驗(yàn)條件下鋼筋銹蝕與通電時(shí)間，電壓大小，電流強(qiáng)度之間的變化規(guī)律，從而得到計(jì)算鋼筋自然銹蝕與鋼筋加速銹蝕之間存在的速率關(guān)系，再借助現(xiàn)有的試驗(yàn)修正結(jié)構(gòu)壽命計(jì)算模型，最終實(shí)現(xiàn)通過(guò)加速試驗(yàn)預(yù)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)壽命的目標(biāo)。本發(fā)明主要目的在于實(shí)現(xiàn)混凝土中鋼筋加速銹蝕控制。試驗(yàn)時(shí)，可增設(shè)電源輸出通道，采用多個(gè)(如4個(gè)、8個(gè)等)混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件并行試驗(yàn)，以增加數(shù)據(jù)采集密度和加快試驗(yàn)進(jìn)度。權(quán)利要求1.氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法，其特征在于，該方法采用多通道直流穩(wěn)壓電源、混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件、氯鹽溶液試驗(yàn)箱、氯鹽溶液、試驗(yàn)通電電線(xiàn)、電化學(xué)反應(yīng)陰極鋼筋板進(jìn)行試驗(yàn)，所述的混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件由混凝土、多根鋼筋組成，該多根鋼筋部分埋設(shè)于混凝土中，所述的氯鹽溶液試驗(yàn)箱內(nèi)裝有氯鹽溶液，所述的混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件、電化學(xué)反應(yīng)陰極鋼筋板浸泡在氯鹽溶液中，所述的多通道直流穩(wěn)壓電源的正極與鋼筋電連接，其負(fù)極與電化學(xué)反應(yīng)陰極鋼筋板電連接；試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)控制鋼筋表面的通電電流密度、電壓及時(shí)間實(shí)現(xiàn)在同一環(huán)境條件下多根鋼筋銹蝕程度控制，得到鋼筋不同銹蝕程度所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)參數(shù)及測(cè)試結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法，其特征在于，該方法還采用試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，所述的多通道直流穩(wěn)壓電源置于該試驗(yàn)臺(tái)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法，其特征在于，該方法采用多個(gè)混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件并行試驗(yàn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件的尺寸為150mmxl50mmx300mm，所述的混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件由混凝土、四根鋼筋組成，所述的四根鋼筋的直徑為12mm，所述的四根鋼筋的長(zhǎng)度為300mm，其中50mm為外伸段、250mm為埋入段，所述的四根鋼筋外周的混凝土保護(hù)層厚度為30mm，當(dāng)結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，該距離為混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋保護(hù)層厚度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的鋼筋表面的通電電流密度為00.3mA/mii^，通電電壓為060V。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的銹蝕程度包括開(kāi)始銹蝕、中度銹蝕、重度銹蝕。全文摘要本發(fā)明涉及一種氯鹽腐蝕混凝土中鋼筋加速銹蝕控制試驗(yàn)方法，該方法采用多通道直流穩(wěn)壓電源、混凝土中鋼筋加速銹蝕控制標(biāo)準(zhǔn)試件、氯鹽溶液試驗(yàn)箱、氯鹽溶液、試驗(yàn)通電電線(xiàn)、電化學(xué)反應(yīng)陰極鋼筋板進(jìn)行試驗(yàn)；試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)控制鋼筋表面的通電電流密度、電壓及時(shí)間實(shí)現(xiàn)在同一環(huán)境條件下多根鋼筋銹蝕程度控制，得到鋼筋不同銹蝕程度所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)參數(shù)及測(cè)試結(jié)果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所需試驗(yàn)設(shè)備安裝方便，可控性強(qiáng)，完成單個(gè)試驗(yàn)周期短，試件易加工制作，占用空間小，成本低，且對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)鋼筋銹蝕速度及銹蝕量控制具有較好可操作性與推廣應(yīng)用性。文檔編號(hào)G01N17/00GK101620062SQ200810040198公開(kāi)日2010年1月6日申請(qǐng)日期2008年7月3日優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日發(fā)明者鈞孫,忠李,陳海明申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)