專利名稱：一種建筑材料液體沖刷模擬試驗方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種建筑材料液體沖刷模擬試驗方法及裝置，屬于建筑材料耐久性試驗技術領域。
背景技術：
近年來，大量的混凝土結構遭受侵蝕性液體的腐蝕導致結構提前老化，為此，國內外開展了侵蝕性液體對混凝土材料腐蝕的研究。為探索侵蝕性液體腐蝕混凝土構筑物的機理，國內外學者通常經過現場調查研究后，采用室外試驗和室內試驗進行研究。其中，大多室內試驗根據侵蝕性液體與混凝土材料相互作用方式采用了長期浸泡、周期浸泡、噴淋等加速方法。但是，現在的沖刷方法及沖刷試驗設備存在所用溶液量大、試驗周期長、速度難控制、管路系統(tǒng)易被腐蝕等缺點。
為解決以上現有沖刷設備的不足，本發(fā)明結合實際流動侵蝕性液體與混凝土的作用，提供了一種所用溶液量小、速度可調、成本消耗低、操作簡單的試驗方法及裝置。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種建筑材料液體沖刷模擬試驗方法及裝置，結合實際流動侵蝕性液體與混凝土的作用，通過相應的裝置將建筑材料試件置于侵蝕性液體中旋轉， 模擬侵蝕性液體對建筑材料的沖刷過程，減少侵蝕性溶液用量、縮短試驗周期、簡化實驗方法。
本發(fā)明的技術方案是建筑材料液體沖刷模擬試驗方法，是將待測建筑材料制作成圓柱體試件放入容器中的侵蝕性溶液中，通過旋轉圓柱體建筑材料試件，形成侵蝕性溶液與建筑材料試件之間的相對運動，模擬侵蝕性溶液對建筑材料試件的沖刷過程，代替流動的侵蝕性溶液對靜止的建筑材料試件的沖刷，獲得侵蝕性溶液對建筑材料試件的沖刷參數。具體步驟如下(1)將待測建筑材料制作成圓柱體試件，在試件兩底面和上端涂上防腐蝕涂料(防止試件夾緊端和底端受侵蝕液腐蝕而影響試件實驗區(qū)的腐蝕)，然后裝于旋轉裝置的夾頭上；(2)將與待測建筑材料實際所承受侵蝕性溶液相同組分的侵蝕性溶液裝入敞口容器中，再將圓柱體建筑材料試件從敞口容器正上方伸入侵蝕性溶液中，控制試件插入(浸入) 侵蝕性溶液中的深度為其長度的1/2 2/3，以保證有足夠的沖刷面；(3)啟動旋轉裝置，使圓柱體試件在侵蝕性溶液中旋轉，形成侵蝕性溶液對建筑材料試件的模擬沖刷；(4)持續(xù)旋轉圓柱體建筑材料試件一段時間后，停止旋轉裝置的工作，完成對圓柱體建筑材料試件的模擬沖刷過程；(5)取下圓柱體建筑材料試件，經沖洗、干燥后，通過常規(guī)方法對試件受侵蝕情況進行檢測，獲得建筑材料沖刷試驗數據(對砂漿試塊質量、中性化深度、強度等進行綜合分析處理)。
所述圓柱體建筑材料試件為防止與水有太大相對運動轉速一般為30(Γ1500轉/ min,為使試驗有合理的腐蝕效果持續(xù)旋轉時間一般為60 360天，具體根據建筑材料的不同和實際需要確定。
本建筑材料液體沖刷模擬試驗裝置，包括盛液容器4、支架5、面板6、活動透明板 7、試件夾頭12、電機13、調速控制器14，支架5頂部為面板6，面板6中部開有供電機軸穿過的孔洞、與盛液容器4對應位置開有一其中裝有透明板7的觀察窗口，電機13裝于面板 6中部，電機軸端頭裝有試件夾頭12，盛液容器4置于支架面板6和試件夾頭12下方位置， 調速控制器14裝于支架5側面，電機13的電源線接調速控制器14。
所述支架5上裝有由溶液濃度探測器17和信號處理與顯示裝置組成的溶液濃度監(jiān)測設備16，溶液濃度探測器17的信號輸出端接溶液濃度監(jiān)測設備16的輸入端；通過面板6上裝有活動透明板7的觀察窗口，可將溶液濃度探測器17伸入盛液容器4中，通過溶液濃度監(jiān)測設備16監(jiān)測侵蝕性溶液濃度。
所述試件夾頭I2正下方的盛液容器4中部位置設有消能網3，用于減小高轉速下沖刷溶液和試件的相對運動；圓柱體建筑材料試件2夾固于試件夾頭12上，圓柱體建筑材料試件2下部伸于盛液容器4中。
所述電機13通過固定殼8和螺釘9固定在面板6上，試件夾頭12通過螺釘10固定在電機軸上，圓柱體建筑材料試件2通過螺釘11固定在試件夾頭12中，調速控制器14 通過托件15支撐固定在支架5側面。
所述調速控制器14由電機調速電路和微處理器組成，電機調速電路為普通調速電路，微處理器為單片機、電腦等普通數據處理裝置；電機13為普通市售調速電機，其工作轉速為300 1500轉/min，具體根據建筑材料和實際需要確定。
所述透明板7是透明塑料、有機玻璃等普通透明板材，面板6是木板、塑料板、不銹鋼板等，支架為由鐵合金、不銹鋼等制成的框架結構；盛液容器4開口為矩形或圓形等敞口容器，可由塑料、鋁合金等材料制成；消能網3為以建筑材料試件2為中心的圓環(huán)形或井字框形圍網結構，可以是帶小孔的塑料網、帶防腐鍍層鋼網等；面板6通過膠粘或螺釘等普通方法固定在支架5上；通過觀察窗口可以對試件2進行觀察。
所述試件待測建筑材料為砂漿、混凝土、磚、石等；圓柱體建筑材料試件以及所用設備的尺寸應根據實際需要具體確定，并且總體上能夠充分反應建筑材料的侵蝕情況。
本發(fā)明利用可以調節(jié)轉速的圓柱體砂漿、混凝土等建筑材料試件在靜止液體中旋轉，代替流動液體對試件的沖刷過程，不需要經過泵送裝置即可實現腐蝕性溶液的循環(huán)利用，可使進行沖刷試驗用的溶液總用量大幅度減少。沖刷的速度可以控制電機轉速而進行控制，可以做長周期的沖刷室內實驗，所需的成本低，試驗設備操作簡單。通過沖刷液體和旋轉試件的更換，可針對不同性質的溶液和試件方便地進行不同的實驗。具有可室內模擬侵蝕性液體對建筑材料的沖刷過程，減少侵蝕性溶液用量、縮短試驗周期、簡化實驗方法、 適應面廣等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明剖視示意圖； 圖2是本發(fā)明支架斜視示意圖；圖3是本發(fā)明盛有侵蝕性溶液的容器示意圖。
圖4是本發(fā)明消能網示意圖；圖5是本發(fā)明調速控制器與電機連接示意圖； 圖6是本發(fā)明溶液濃度探測器與溶液濃度監(jiān)測設備連接示意圖。
圖中1-侵蝕性溶液(沖刷液體)；2_圓柱體建筑材料試件；3-消能網；4-敞口容器；5-支架；6-面板；7-可活動的透明板；8-電機固定殼；9-連接電動機和面板的螺釘；10-連接電動機和試件夾頭的螺釘；11-試件夾頭壓緊螺釘；12-試件夾頭；13-電機； 14-調速控制器；15-支撐調速控制器的托件；16-溶液濃度監(jiān)測設備；17-溶液濃度探測器；18-連接電機、調速控制器的導線和電源。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于所述內容。
實施例1 本建筑材料液體沖刷模擬試驗方法，用于模擬PH值為4. 6的鹽酸侵蝕性溶液對混凝土材料的沖刷試驗。參照《混凝土強度檢驗評定標準》(GB/T50107—2010) 拌制混凝土，并制作為混凝土圓柱體試件，將試件放入容器中的鹽酸侵蝕性溶液中，通過旋轉圓柱體混凝土試件，形成侵蝕性溶液與圓柱體混凝土試件之間的相對運動，模擬鹽酸侵蝕性溶液對混凝土的沖刷過程，代替流動的鹽酸侵蝕性溶液對靜止的混凝土的沖刷，獲得鹽酸侵蝕性溶液對混凝土的沖刷參數。具體步驟如下(1)參照《混凝土強度檢驗評定標準》(GB/T50107—2010)，將待測混凝土制作成直徑 100mm、長300mm的圓柱體混凝土試件，然后把圓柱體混凝土試件夾在旋轉裝置的夾頭上；(2)將與待測混凝土材料實際所承受侵蝕性溶液相同組分的鹽酸侵蝕性溶液裝入敞口容器中，再將圓柱體混凝土試件從敞口容器正上方伸入侵蝕性溶液中，浸入鹽酸的試件長度為200mm ；(3)啟動旋轉裝置，使圓柱體混凝土試件以1500轉/min的轉速在鹽酸侵蝕性溶液中旋轉，形成鹽酸侵蝕性溶液對混凝土試件的模擬沖刷；(4)持續(xù)旋轉圓柱體混凝土試件60天，然后停止旋轉裝置的工作，完成對混凝土試件的模擬沖刷過程；(5)取下圓柱體混凝土試件，經沖洗、干燥后，通過常規(guī)方法對試件受侵蝕情況進行檢測，獲得混凝土的沖刷試驗數據。
如圖1-6所示，本建筑材料液體沖刷模擬試驗所使用的裝置，包括盛液容器4、支架5、面板6、活動透明板7、試件夾頭12、電機13、調速控制器14，支架5頂部為面板6，面板6中部開有供電機軸穿過的孔洞、與盛液容器4對應位置開有一其中裝有透明板7的觀察窗口，電機13裝于面板6中部，電機軸端頭裝有試件夾頭12，盛液容器4置于支架面板6 和試件夾頭12下方位置，調速控制器14裝于支架5側面，電機13的電源線接調速控制器 14。試件夾頭12、試件2和盛液容器4中液面的高度，保證試件2浸入侵蝕性溶液中長度為 200mm。
支架5上裝有由普通酸溶液濃度探測器17和普通信號處理與顯示裝置組成的溶液濃度監(jiān)測設備16 ；溶液濃度探測器17伸入盛液容器4中，其信號輸出端接溶液濃度監(jiān)測設備16輸入端。試件夾頭12正下方的盛液容器4中部位置設有框形消能網3 ；圓柱體建筑材料試件2夾固于試件夾頭12上，圓柱體建筑材料試件2下部伸于盛液容器4中。電機 13通過固定殼8和螺釘9固定在面板6上，試件夾頭12通過螺釘10固定在電機軸上，圓柱體建筑材料試件2通過螺釘11固定在試件夾頭12中，調速控制器14通過托件15支撐固定在支架5側面。
調速控制器14由電機調速電路和微處理器組成，電機調速電路為普通調速電路， 微處理器為普通單片機，電機13為普通市售調速電機，電機工作轉速控制在1500轉/min。 透明板7是活動的塑料板，面板6是涂有防腐涂料的木板并通過粘接膠固定在支架5上，支架5為鐵合金框架結構。盛液容器4為開口是方形的塑料容器，消能網3為井字方框形塑料圍網。
通過觀察口每天用溶液濃度監(jiān)測設備16、17測量沖刷溶液的PH變化值，并且用濃度為0. 25mol/L的鹽酸液滴定到設定的PH值4. 6，記錄下消耗的酸液體積和滴定時間，每次的滴定量除以兩次滴定的時間間隔就得到該時間段特定速度稀酸沖刷混凝土試件的平均耗酸速率。經過60天持續(xù)試驗后，用常規(guī)方法對混凝土試塊質量、中性化深度、強度等進行綜合分析處理。
實施例2 本建筑材料液體沖刷模擬試驗方法，用于模擬硫酸侵蝕性溶液對混凝土材料的沖刷試驗，具體方法和步驟與實施例1相同。按《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》 (GB/T 17671-1999)，將待測水泥砂漿制作成直徑為50mm、長為IOOmm的圓柱體水泥砂漿試件，通過成型、養(yǎng)護和烘干后，在試件兩底面和上端涂上防腐蝕性能較好的乙烯基樹脂，然后裝于旋轉裝置的夾頭上。試件插入稀硫酸溶液中的長度為50mm，試件轉速為700轉/min， 續(xù)旋轉時間為150天；稀硫酸溶液為PH是3. 4的侵蝕性溶液。
如圖1-6所示，本建筑材料液體沖刷模擬試驗所使用的裝置結構與實施例1相同， 調速控制器14的微處理器為普通電腦，電機13為普通市售調速電機，電機工作轉速控制在 700轉/min。透明板7是活動的有機玻璃板，面板6是不銹鋼板并通過螺釘連接固定在支架5上，支架5為鋼架結構。盛液容器4是開口為矩形塑料容器，消能網3為帶小孔的井字框形表面涂有防腐蝕涂料的鐵皮圍網。試件夾頭12、試件2和盛液容器4中液面的高度，保證試件2的50mm浸入侵蝕性溶液中。
通過觀察口每天用酸溶液濃度監(jiān)測設備16、17測量沖刷溶液的PH變化值，并且用濃度為0. 125mol/L的硫酸液滴定到設定的PH值3. 4，記錄下消耗的酸液體積和滴定時間， 每次的滴定量除以兩次滴定的時間間隔就得到該時間段特定速度稀酸沖刷砂漿試件的平均耗酸速率。經過150天持續(xù)試驗后，用常規(guī)方法對砂漿試塊質量、中性化深度、強度等進行綜合分析處理。
實施例3 本建筑材料液體沖刷模擬試驗方法，用于模擬硫酸侵蝕性溶液對混凝土材料的沖刷試驗，具體方法和步驟與實施例1相同。參照《混凝土強度檢驗評定標準》 (GB/T50107— 2010)，將待測混凝土制作成直徑為150mm、長150mm的圓柱體混凝土試件； 試件浸入硫酸侵蝕性溶液中的長度為90mm，試件轉速為，300轉/min，持續(xù)旋轉時間為360 天；侵蝕性溶液為PH值是4. 0的稀硫酸溶液。
如圖1-6所示，本建筑材料液體沖刷模擬試驗所使用的裝置結構與實施例1相同， 調速控制器14的微處理器為普通電腦，電機13為普通市售調速電機，電機工作轉速控制在300轉/min。透明板7是活動的有機玻璃板，面板6是工程塑料板并通過螺釘連接固定在支架5上，支架5為鋼架結構。盛液容器4是開口為圓形塑料容器，消能網3為帶小孔的圓環(huán)形涂有防腐蝕涂料的不銹鋼圍網。試件夾頭12、試件2和盛液容器4中液面的高度，保證試件2浸入侵蝕性溶液中長度為90mm。
通過觀察口每天用酸溶液濃度監(jiān)測設備16、17測量沖刷溶液的PH變化值，并且用濃度為0. 3mol/L的硫酸滴定到設定的PH值4. 0，記錄下消耗的硫酸體積和滴定時間，每次的滴定量除以兩次滴定的時間間隔就得到該時間段特定速度稀硫酸沖刷砂漿試件的平均耗酸速率。經過360天持續(xù)試驗后，用常規(guī)方法對混凝土試塊質量、中性化深度、強度等進行綜合分析處理。
權利要求
1.一種建筑材料液體沖刷模擬試驗方法，其特征在于將待測建筑材料制作成圓柱體試件插入容器中的侵蝕性溶液中，通過旋轉圓柱體建筑材料試件，形成侵蝕性溶液與建筑材料試件之間的相對運動，模擬侵蝕性溶液對建筑材料試件的沖刷過程，代替流動的侵蝕性溶液對靜止的建筑材料試件的沖刷，獲得侵蝕性溶液對建筑材料試件的沖刷參數。
2.根據權利要求5所述的建筑材料液體沖刷模擬試驗方法，其特征在于具體步驟如下(1)將待測建筑材料制作成圓柱體試件，在試件兩底面和上端涂上防腐蝕涂料，然后裝于旋轉裝置的夾頭上；(2)將與待測建筑材料實際所承受侵蝕性溶液相同組分的侵蝕性溶液裝入敞口容器中，再將圓柱體建筑材料試件從敞口容器正上方插入侵蝕性溶液中；(3)啟動旋轉裝置，使圓柱體試件在侵蝕性溶液中旋轉，形成侵蝕性溶液對建筑材料試件的模擬沖刷；(4)持續(xù)旋轉圓柱體建筑材料試件一段時間后，停止旋轉裝置的工作，完成對圓柱體建筑材料試件的模擬沖刷過程；(5)取下圓柱體建筑材料試件，經沖洗、干燥后，通過常規(guī)方法對試件受侵蝕情況進行檢測，獲得建筑材料沖刷試驗數據。
3.根據權利要求1或2所述的建筑材料液體沖刷模擬試驗方法，其特征在于試件插入侵蝕性溶液中的深度為其長度的1/2 2/3。
4.根據權利要求1或2所述的建筑材料液體沖刷模擬試驗方法，其特征在于圓柱體建筑材料試件的轉速為300 1500轉/min，持續(xù)旋轉時間為60 360天。
5.一種建筑材料液體沖刷模擬試驗裝置，其特征在于包括盛液容器(4)、支架(5)、面板(6)、活動透明板(7)、試件夾頭(12)、電機(13)、調速控制器(14)，支架(5)頂部為面板 (6)，面板(6)中部開有供電機軸穿過的孔洞、與盛液容器(4)對應位置開有一其中裝有透明板(7)的觀察窗口，電機(13)裝于面板(6)中部，電機軸端頭裝有試件夾頭(12)，盛液容器(4)置于支架面板(6)和試件夾頭(12)下方位置，調速控制器(14)裝于支架(5)側面， 電機(13)的電源線接調速控制器(14)。
6.根據權利要求5所述的一種建筑材料液體沖刷模擬試驗裝置，其特征在于支架(5) 上裝有由溶液濃度探測器(17)和信號處理與顯示裝置組成的溶液濃度監(jiān)測設備(16);溶液濃度探測器(17)伸入盛液容器(4)中，其信號輸出端接溶液濃度監(jiān)測設備(16)輸入端。
7.根據權利要求5所述的一種建筑材料液體沖刷模擬試驗裝置，其特征在于試件夾頭(12)正下方的盛液容器(4)中部位置設有消能網(3)，圓柱體建筑材料試件(2)夾固于試件夾頭(12 )上，圓柱體建筑材料試件(2 )下部伸于盛液容器(4 )中。
8.根據權利要求5所述的一種建筑材料液體沖刷模擬試驗裝置，其特征在于電機 (13 )通過固定殼(8 )和螺釘(9 )固定在面板(6 )上，試件夾頭(12 )通過螺釘(10 )固定在電機軸上，圓柱體建筑材料試件(2 )通過螺釘(11)固定在試件夾頭(12 )中，調速控制器(14 ) 通過托件(15)支撐固定在支架(5)側面。
9.根據權利要求5所述的建筑材料液體沖刷模擬試驗方法，其特征在于調速控制器 (14)由電機調速電路和微處理器組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種建筑材料液體沖刷模擬試驗方法及裝置，屬建筑材料耐久性試驗技術領域。將待測建筑材料制成圓柱體試件插入侵蝕性溶液中，通過旋轉圓柱體試件，形成溶液與試件間的相對運動，模擬溶液對建筑材料的沖刷過程，代替流動的溶液對靜止的建筑材料試件的沖刷，獲得侵蝕性溶液對建筑材料的沖刷參數。試驗裝置包括盛液容器、支架、面板、活動透明板、試件夾頭、電機、調速控制器，支架頂部為面板，面板中部開有電機軸孔、與盛液容器對應位置開有其中裝有透明板的觀察窗口，電機軸端頭裝有試件夾頭，盛液容器置于支架面板和試件夾頭下方，調速控制器裝于支架側面。具有液體可循環(huán)使用，沖刷速度可控制，液體總用量小，成本低，操作簡單等優(yōu)點。
文檔編號G01N17/00GK102519864SQ20111044633
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權日2011年12月28日
發(fā)明者宋志剛, 曹凈, 李燕濤, 田錦林 申請人:昆明理工大學