鋼-混凝土組合梁抗剪連接件的銹蝕試驗裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種測試材料的耐腐蝕性質(zhì)的裝置和方法，具體設(shè)及一種鋼-混凝± 組合梁抗剪連接件的誘蝕試驗裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼-混凝±組合橋梁的力學(xué)性能受到環(huán)境侵蝕作用的影響。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的 快速發(fā)展，能源消耗和工業(yè)污染也日趨嚴(yán)重，酸雨區(qū)已達國上面積的30%W上。另外，北方 地區(qū)沙塵天氣攜帶的大量沙漠、鹽潰±地區(qū)的有害離子、沿海地區(qū)鹽霧中的大量氯離子，均 影響并威脅著組合結(jié)構(gòu)的耐久性。在鋼-混凝±組合橋梁建造過程中，與空氣接觸的鋼材 一般進行防腐處理，而鋼梁與混凝±板的交界面、抗剪連接件一般卻不進行特殊處理。對于 保證鋼梁與混凝±板協(xié)同作用的抗剪連接件而言，在橋梁實際運營過程中，一旦混凝±翼 板產(chǎn)生裂縫，將導(dǎo)致抗剪連接件發(fā)生誘蝕，進而引起鋼梁與混凝±板組合作用不斷弱化，直 至完全喪失。
[0003] 因此，對抗剪連接件進行合理的加速誘蝕試驗方法是目前及今后用來解決鋼-混 凝±組合梁力學(xué)性能退化研究的重要方法。W往鋼-混凝±組合梁抗剪連接件的誘蝕試驗 方法主要針對栓釘連接件，大致如下：將栓釘連接件焊接在鋼梁上之后，在混凝±誘筑前用 含有一定濃度化C1溶液的海綿包裹，接通直流電源，持續(xù)一段時間，使栓釘連接件誘蝕到 指定程度，接著去除海綿，誘筑混凝±。目前的誘蝕試驗方法有W下缺點： (1)應(yīng)用范圍比較窄，此方法只適用于栓釘連接件，不適用于P化連接件。
[0004] (2)目前的誘蝕試驗方法是先將抗剪連接件誘蝕，之后再誘筑混凝±，運與實際橋 梁中的抗剪連接件是在誘筑完后再發(fā)生誘蝕的情況不符。 陽0化](3)在目前的誘蝕試驗方法下，混凝±沒有受到任何影響，然而實際上抗剪連接件 的誘蝕產(chǎn)物的體積可膨脹至原來的四倍，對其周圍混凝±產(chǎn)生壓力，進而使得混凝±進一 步開裂破壞。
[0006] (4)在目前的誘蝕試驗中，忽略了對鋼梁的防腐蝕保護。
[0007] 存在運些缺點的原因： (1)目前的誘蝕試驗方法直接針對栓釘連接件，運樣比較方便，快捷，誘蝕率也比較容 易控制。
[0008] (2)對P化連接件誘蝕的研究比較少，所W目前還沒有具體的試驗方法。
[0009] 開發(fā)一種更貼近鋼-混凝±組合梁抗剪連接件實際工況，且適用于P化連接件的 誘蝕試驗裝置及方法已成為亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種適用范圍更廣，同時 與實際情況更加吻合的鋼-混凝±組合梁抗剪連接件的誘蝕試驗裝置及方法。
[0011] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的鋼-混凝±組合梁抗剪連接件的 誘蝕試驗裝置，包括： 誘蝕池，用于容納電解液并浸透混凝±翼板； 鋼-混凝±組合梁，作為電解的陽極，主要由鋼梁、抗剪連接件和混凝±組成，所述抗 剪連接件焊接于鋼梁上，所述混凝上誘筑于抗剪連接件外部； 電解電路，包括與陽極連接的電流表、直流電源和陰極。
[0012] 作為優(yōu)選，所述誘蝕池內(nèi)放置有墊塊，所述鋼-混凝±組合梁反扣在墊塊上，所述 電解液的液面不超過混凝±翼板底面。
[0013] 作為優(yōu)選，所述電解液是39W5%的氯化鋼溶液。
[0014] 作為優(yōu)選，所述鋼梁表面刷了防誘漆。
[0015] 作為優(yōu)選，所述誘蝕槽內(nèi)平行地擺放有多片鋼-混凝±組合梁，每片鋼-混凝±組 合梁連接獨立的電流表形成一條測試支路，多條測試支路并聯(lián)后連接直流電源的正極。
[0016] 發(fā)明同時提供上述鋼-混凝±組合梁抗剪連接件的誘蝕試驗裝置的試驗方法，包 括W下步驟： 步驟1，將栓釘連接件或raL連接件分別焊接在鋼梁上，之后誘筑混凝±，形成鋼-混凝 ±組合梁，并在鋼梁表面及其與混凝±翼板的交界面刷防誘漆； 步驟2,將鋼-混凝±組合梁反扣在化C1溶液的誘蝕池中，池底墊有墊塊，W液面不超 過混凝±翼板底面為準(zhǔn)； 步驟3,將各片鋼-混凝±組合梁并聯(lián)，之后再與直流穩(wěn)壓電源的正極相連，每個線路 上分別接一個電流表W控制各片梁的通電電流，將銅板插入到電解液中并與直流穩(wěn)壓電源 的負(fù)極相連； 步驟4,按照Faraday定律確定誘蝕損失的重量與電極的電流強度和通電時間的關(guān)系。
[0017] 使用時，直流電源的正極與鋼梁連接，充當(dāng)誘蝕電解池的陽極，電源的負(fù)極與銅板 相連，使其充當(dāng)電解池的陰極，由于混凝±是一種堿性環(huán)境，所W混凝±中連接件的誘蝕一 般都屬于吸氧腐蝕。通電情況下，在電解液中水被電離為氨離子和氨氧根離子，向陰極移 動，0H向陽極移動；同時陽極的連接件失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極的物質(zhì)得到電子發(fā)生 還原反應(yīng)，最終形成穩(wěn)定電流，使整個電路形成閉合回路。反應(yīng)式為： 陽極反應(yīng)：Fe-2e-化2+;陰極反應(yīng)：0 2+2&0+46 - 40H 鐵誘的形成過程為：二價鐵離子和氨氧根離子在傳輸過程相遇結(jié)合成氨氧化亞鐵，氨 氧化亞鐵與水中的氧相遇生成氨氧化鐵化(0H)3。隨著時間的推移，氨氧化鐵會進一步變 化，生成nFe2〇3.mH2〇 (紅誘)，在抗剪連接件表面形成更為疏松的誘蝕層。
[0018] 有益效果：本發(fā)明相比現(xiàn)有的方法，適用范圍更廣，同時適用于栓釘連接件和PBL 連接件等各種抗剪連接件。且與實際情況更加吻合，能夠模擬鋼-混凝上組合梁中抗剪連 接件真實的誘蝕情況。第一：抗剪連接件的誘蝕是在誘筑完混凝±之后進行的；第二：抗剪 連接件外圍的混凝±也受到電解液、抗剪連接件誘蝕產(chǎn)物的影響，與實際情況一致；第=: 給鋼梁刷防誘漆和控制化C1溶液的液面高度運兩個措施確保誘蝕只發(fā)生于抗剪連接件 中，有效地對鋼梁進行了防誘蝕保護。
[0019] 除了上面所述的本發(fā)明解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征W及由運些技 術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點外，本發(fā)明的鋼-混凝±組合梁抗剪連接件的誘蝕試驗方 法所能解決的其他技術(shù)問題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征W及運些技術(shù)特征帶來的優(yōu) 點，將結(jié)合附圖做出進一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明實施例中鋼-混凝±組合梁的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的試驗狀態(tài)不意圖； 圖中：1.鋼梁；2.栓釘連接件；3.P化連接件；4.貫穿鋼筋點混凝± ;6.鋼-混凝± 組合梁；7.化C1溶液；8.穩(wěn)壓直流電源；9.電流表；10.導(dǎo)線；11.銅板；12.誘蝕池；13.墊 塊。
【具體實施方式】 陽OW實施例： 下面結(jié)合附圖，對本鋼-混凝±組合梁中連接件的誘蝕試驗方法做進一步說明： 本實施例的試驗對象為鋼-混凝±組合梁，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，是將抗剪連接件如栓釘 連接件2或roL連接件3焊接在鋼梁1上，然后誘筑混凝± 5形成翼板，組成鋼-混凝±組 合梁6。當(dāng)采用？化連接件3時，其上穿設(shè)有貫穿鋼筋4。
[0022] 如圖2所示，試驗時，將抗剪連接件焊接在鋼梁上，然后誘筑混凝± 5,形成鋼-混 凝±組合梁6,并在鋼梁1表面及其與翼板的交界面刷了防誘漆。在誘蝕池12中倒入具 有一定濃度的化C1溶液7,之后在池中放入一定數(shù)量的墊塊13,接著將需要做誘蝕試驗的 鋼-混凝±組合梁6反扣在誘蝕池12中，架在墊塊13上，此時要保證池中的液面不超過混 凝±翼板底面，也即剛好將誘筑了混凝± 5的栓釘連接件2、P化連接件3及貫穿鋼筋4完 全浸透在化C1溶液7中，同時化C1溶液7不與鋼梁相接觸1。將梁安置完畢后的連上電 路：將鋼-混凝±組合梁6通過導(dǎo)線10并聯(lián)后與穩(wěn)壓直流電源8的正極相連，并在每個線 路上安置電流表9,負(fù)極與插入化C1溶液7中的銅板11相連。 陽023] 試驗中抗剪連接件誘蝕損失的重量與電極的電流強度和通電時間的關(guān)系可按Faraday定律確定，見下式：
式中，Z1r--鋼筋誘蝕損失重量（g)，可按^W計算； r一一為待誘蝕連接件質(zhì)量 Pw--重量誘蝕率 Af一一鐵的相對原子量，取26 ; I--通過電極的電流強度（A)，可按式/ =ai計算；a-一連接件的表面積； i一一控制電流密度； F一一法拉第常數(shù)，/呵6490X?〇yj。
[0024] W上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做出詳細(xì)說明，但本發(fā)明不局限于所描述的實 施方式。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的原理和技術(shù)思想的范圍內(nèi)，對運些實施 方式進行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種鋼-混凝土組合梁抗剪連接件的銹蝕試驗裝置，其特征在于包括： 銹蝕池，用于容納電解液并浸透混凝土翼板； 鋼-混凝土組合梁，作為電解的陽極，主要由鋼梁、抗剪連接件和混凝土組成，所述抗 剪連接件焊接于鋼梁上，所述混凝土澆筑于抗剪連接件外部； 電解電路，包括與陽極連接的電流表、直流電源和陰極。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼-混凝土組合梁抗剪連接件的銹蝕試驗裝置，其特征在于： 所述銹蝕池內(nèi)放置有墊塊，所述鋼-混凝土組合梁反扣在墊塊上，所述電解液的液面不超 過混凝土翼板底面。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼-混凝土組合梁抗剪連接件的銹蝕試驗裝置，其特征在于： 所述電解液是3%~5%的氯化鈉溶液。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼-混凝土組合梁抗剪連接件的銹蝕試驗裝置，其特征在于： 所述鋼梁表面刷了防銹漆。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼-混凝土組合梁抗剪連接件的銹蝕試驗裝置，其特征在于： 所述銹蝕槽內(nèi)平行地擺放有多片鋼_混凝土組合梁，每片鋼-混凝土組合梁連接獨立的電 流表形成一條測試支路，多條測試支路并聯(lián)后連接直流電源的正極。6. -種鋼_混凝土組合梁抗剪連接件的銹蝕試驗方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟1，將栓釘連接件或PBL連接件分別焊接在鋼梁上，之后澆筑混凝土，形成鋼-混凝 土組合梁，并在鋼梁表面及其與混凝土翼板的交界面刷防銹漆； 步驟2,將鋼-混凝土組合梁反扣在NaCl溶液的銹蝕池中，池底墊有墊塊，以液面不超 過混凝土翼板底面為準(zhǔn)； 步驟3,將各片鋼-混凝土組合梁并聯(lián)，之后再與直流穩(wěn)壓電源的正極相連，每個線路 上分別接一個電流表以控制各片梁的通電電流，將銅板插入到電解液中并與直流穩(wěn)壓電源 的負(fù)極相連； 步驟4,按照Faraday定律確定銹蝕損失的重量與電極的電流強度和通電時間的關(guān)系。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋼-混凝土組合梁抗剪連接件的銹蝕試驗裝置及方法，該裝置包括銹蝕池，用于容納電解液并浸透混凝土翼板；鋼-混凝土組合梁，作為電解的陽極，主要由鋼梁、抗剪連接件和混凝土組成，所述抗剪連接件焊接于鋼梁上，所述混凝土澆筑于抗剪連接件外部；電解電路，包括與陽極連接的電流表、直流電源和陰極。該方法是將鋼-混凝土組合梁反扣在銹蝕池中，使電解液剛好浸透混凝土翼板，接通電源并記錄電流。本發(fā)明的適用范圍更廣，同時適用于栓釘連接件和PBL連接件等各種抗剪連接件，且與實際情況更加吻合，能夠模擬鋼-混凝土組合梁中抗剪連接件真實的銹蝕情況。
【IPC分類】G01N17/02
【公開號】CN105115886
【申請?zhí)枴緾N201510522472
【發(fā)明人】汪炳, 黃僑, 鄒韻, 張海龍
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月24日