钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置，包括电源模块、控制器、供电接口、信号采集器、试验槽和阴极板，供电接口包括多个正极电源输出端和一个负极电源输出端，信号采集器用于采集供电接口的各正极电源输出端的电流/电压信息及对应的供电时间信息，试验槽用于内装锈蚀液和试件，阴极板置于试验槽内并与供电接口中的负极电源输出端连接，信号采集器的信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的电源输出端与供电接口的电源输出端的内端连接。本实用新型专利技术能够实现同时对40组钢筋混凝土结构中的钢筋进行试验，并对其分别进行实时控制监测，实现钢筋的加速锈蚀和对其腐蚀失重率的实时显示。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀度的监测装置，尤其涉及一种钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置。
技术介绍
近年来，混凝土结构的耐久性问题日益显现，可以预见土木工程即将进入高维护阶段，进行混凝土结构的耐久性试验研究已成为热点。而钢筋锈蚀引起的混凝土结构胀裂及力学性能劣化作为耐久性研究的核心问题，愈来愈受到工程界的普遍关注和重视。水泥水化形成的碱性环境使钢筋表面生成一层致密的钝化薄膜，保护内部钢筋不发生锈蚀破坏，但该钝化薄膜在两种情况下将会发生破坏，一种情况是混凝土结构中性化，造成钝化膜存在的条件——碱性环境丧失；另一种情况是氯离子深入到钢筋保护层附近，并达到临界浓度，直接破坏钝化薄膜。我国存在大范围的盐溃土地区，该地区以氯盐和硫酸盐为主，东部滨海地区以氯盐腐蚀为主。因此，提出一种可实时控制及监测钢筋锈蚀程度的试验装置，以快速评价钢筋混凝土的钢筋锈蚀状况是非常必要的。
技术实现思路
本技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单但控制、监测精确的钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置。为了达到上述目的，本技术采用了以下技术方案:本技术所述钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置包括电源模块、控制器、供电接口、信号采集器、试验槽和阴极板，其中，所述电源模块用于将交流电源转变为直流电源，所述供电接口用于输出多个不同电压的直流电源，所述供电接口包括多个正极电源输出端和一个负极电源输出端，所述信号采集器用于采集所述供电接口的各正极电源输出端的电流/电压信息及对应的供电时间信息，所述试验槽用于内装锈蚀液和试件，所述阴极板置于所述试验槽内并与所述供电接口中的负极电源输出端连接，所述信号采集器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的电源输出端与所述供电接口的电源输出端的内端连接。应用时，将氯化钠盐水放入试验槽内，将多个试件置于试验槽内并使试件的置于盐水液面下，将试件上端位于盐水液面以上，试件中的钢筋端部出露于混凝土之外，并与供电接口的正极电源输出端对应连接，通过电路控制器控制每一试件的电路联通与否及电压大小，达到精确控制试件中钢筋加速锈蚀的目的。由信号采集器采集供电接口的各正极电源输出端的电流信息及对应的供电时间信息并将这些信息传输给控制器，通过理论公式计算并采用影响因子修正后，准确实时显示钢筋的锈蚀程度，便于对试验进程的控制及试验动态的掌控。具体地，所述供电接口的正极电源输出端同时提供40个通路，所述供电接口的各正极电源输出端分别串联有由所述控制器控制的开关。本技术的有益效果在于:本技术所述钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置具有多达40个试验通道，能够实现同时对40组钢筋混凝土结构中的钢筋进行试验，并对其分别进行实时控制监测，通过控制器控制每一组试验的输入电压及通电时间等，能够实现钢筋的加速锈蚀和对其腐蚀失重率的实时显示，便于管理者简单、直观、快速地了解钢筋混凝土结构中的精确钢筋实际腐蚀失重率，对于混凝土结构的耐久性问题研究具有极其重要的作用。附图说明图1是本技术所述钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置的应用结构意图；图2是本技术所述电源模块、控制器、信号采集器和供电接口的结构示意图；图3是本技术具体实施方式中所述通电时间影响因素的影响因子λ i随量值变化的拟合曲线。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步具体描述:如图1和图2所示，图1中的控制器、信号采集器和供电接口集成于主控板内，-60V电源模块和+5V电源模块构成总的电源模块；图1中的40个正极电源输出端分别用了 1、2、3…38、39、40来表示，但这里的数字仅代表对应的正极电源输出端，与下述内容的1、2、3、4、5、6代表 的含义不同；图2中的电源模块、控制器和信号采集器则采用了框图形式，供电接口采用结构示意图。如图1和图2所示，本技术所述钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置包括电源模块、控制器、供电接口 107、信号采集器、试验槽104和阴极板106，其中，电源模块用于将交流电源转变为直流电源，供电接口 107用于输出多个不同电压的直流电源，供电接口 107包括40个正极电源输出端108和一个负极电源输出端109，信号采集器用于采集供电接口 107的各正极电源输出端108的电流信息及对应的供电时间信息，试验槽104用于内装一定浓度的氯化钠溶液105和试件102，阴极板106置于试验槽104内并与供电接口 107中的负极电源输出端109连接，信号采集器的信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的电源输出端与供电接口 107的电源输出端的内端连接。图1中的阴极板106与-60V电源模块的负极电源输出端GND连接，未与图2中的供电接口 107中的负极电源输出端109连接，这是因为整个装置的负极全部连接在一起，所以上述两种关于阴极板106的连接方式实际上是完全相同的；供电接口 107的40个正极电源输出端108和负极电源输出端109分别串联有由控制器控制的开关ΚΡ..Κη，也可直接由控制器内的软件控制供电接口 107的正极电源输出端108的电压有无和高低。图1中还示出了设置于主控板上的USB接口，以及与主控板连接的LED指示灯控制板，USB接口用于与外部计算机连接，便于监控和管理，所有电力电子设备集中置于控制柜内，便于操作。如图1和图2所示，应用时，先要制作试件102:采用一对完全相同的有机玻璃模板配合钢模完成混凝土成型过程中钢筋的定位，试件成型完成后，移入标准养护室养护至28天，然后将容易出现腐蚀产物漏出的薄弱区域采用环氧树脂封堵，作为待测的试件102。试验槽104内盛有盐水105，盐水105采用氯盐(即NaCl)或硫酸盐均可，本例中采用浓度为3-5%的NaCl溶液。将多个试件102 (最多为40个，图1中为6个)置于试验槽104内并将试件102的下端置于盐水液面103以下，将试件102的上端置于盐水液面103以上，每一个试件102上端的钢筋101露出混凝土并与供电接口 107的正极电源输出端108对应连接，阴极板106与-60V电源模块的负极电源输出端GND连接(效果等同于与供电接口 107的负极电源输出端109连接)。连接之后，在钢筋101与阴极板106之间通过NaCl溶液形成电流通路，通过控制器可直接换算出钢筋失重率。下面对上述过程中钢筋的锈蚀原理进行说明:埋在混凝土内的钢筋腐蚀是一种复杂的电化学腐蚀现象。氯化物侵入使钢筋表面局部去钝化成为阳极区，并发生阳极反应，即钢筋腐蚀(铁离子化，溶于混凝土孔隙液)，同时放出自由电子；而仍然钝化的钢筋其余表面，则成为阴极区，与上述阳极区构成腐蚀电池。可以简单描述为以下四个过程:(I)破坏钝化膜；( 2 )形成“活化——钝化”腐蚀电池；(3)去极化作用；(4)导电作用；方程式表示 为:Fe+2C1 — Fe2++2C1 +2e阳极反应:Fe2++20!T— Fe (OH) 2阴极反应:02+2H20+4e— 4OH若已知试验过程中的总电量(电流X时间)，可采用法拉第定律计算钢筋的腐蚀失重率。法拉第定律公式在下文中具体描述。但理论计算的钢筋失重率与实测钢筋失重率有差别，通常来说实测钢筋失重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢筋混凝土结构中钢筋加速锈蚀实时控制监测装置，其特征在于：包括电源模块、控制器、供电接口、信号采集器、试验槽和阴极板，其中，所述电源模块用于将交流电源转变为直流电源，所述供电接口用于输出多个不同电压的直流电源，所述供电接口包括多个正极电源输出端和一个负极电源输出端，所述信号采集器用于采集所述供电接口的各正极电源输出端的电流/电压信息及对应的供电时间信息，所述试验槽用于内装锈蚀液和试件，所述阴极板置于所述试验槽内并与所述供电接口中的负极电源输出端连接，所述信号采集器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述控制器的电源输出端与所述供电接口的电源输出端的内端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王士民，何川，卢岱岳，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：实用新型
国别省市：