一種模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備，其包括海水腐蝕試驗室和主機控制系統，海水腐蝕模擬試驗室設有一混凝土底座，底座之上設置有組合拼裝式結構外室，組合拼裝式結構外室內設置有水池，水池內設置有試件放置架，試件放置架共設四層，從上到下依次為大氣區、浪濺區、水位變動區及水下區；海水腐試驗室內還設置有與主機控制系統電路連接的潮汐控制設備、噴霧控制設備、溫度控制設備、濕度控制設備、可調循環式送風設備、海水介質自動檢測設備和照明設備。本實用新型節能環保，可模擬海水環境包括水下區、水位變動區、浪濺區、大氣區等全分區，實現多個環境參數的自動監測與控制。
【專利說明】
一種模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備
技術領域
[0001]本實用新型專利涉及試驗設備，尤其涉及一種模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能試驗裝備。
【背景技術】
[0002]海洋環境下混凝土材料結構，由海水中氯離子引起鋼材腐蝕而導致結構破壞的情況非常普遍，例如工程調查顯示，我國20世紀60?70年代建成的海港碼頭，使用10?20年就發生嚴重鋼筋腐蝕破壞，影響結構的使用壽命。
[0003]海水環境混凝土結構耐久性影響因素十分復雜，如結構暴露時間、潮汐變化、環境溫度、海水鹽度以及暴露位置(大氣區、浪濺區、水位變動區、水下區)等因素都將對結構的耐久性產生巨大影響。
[0004]研究混凝土材料、結構耐久性的主要技術手段包括:室內快速試驗法、暴露試驗法。目前研究混凝土結構耐久性的室內快速試驗主要包括電通量法、氯離子電迀移法(RCM法)及自然浸泡法，由于影響結構耐久性因素復雜，上述試驗尚不能有效表征混凝土結構在海水環境下真實地耐久性。
[0005]暴露試驗可有效反映混凝土材料結構在海水環境下耐久性劣化進程。但國內可用以開展暴露試驗的站點較少，華北地區僅有青島海灣大橋暴露試驗站、天津港暴露試驗站，華南地區僅有湛江港暴露試驗站和港珠澳大橋暴露試驗站，上述暴露站也存在試驗任務重、有效放置面積小等問題。另外開展暴露試驗需消耗大量的人力物力，并且由于現場環境復雜，樣品已受到臺風、大浪等惡劣天氣影響，造成樣品丟失嚴重，極大地限制了試驗工作的開展。
[0006]開發一種能夠真實地模擬海水腐蝕試驗設備，可在一定程度上解決上述技術問題。目前國內已開展相關設備的研究。
[0007]公開號為CN101285756A，【公開日】期為2008年10月15日，發明專利名稱為“一種智能型模擬海洋腐蝕試驗機”，其為開展金屬材料腐蝕試驗的裝置，包括可加熱的主水箱、貯水箱及控制面板。
[0008]公開號為CN101464247A，【公開日】期為2009年6月24日，發明專利名稱為“一種天然海水模擬加速材料腐蝕的間浸腐蝕試驗方法”，包括間浸腐蝕試驗條件、試板試驗前處理、間浸腐蝕試驗、試驗后試樣處理、間浸腐蝕速率計算以及同潮差區腐蝕速率的對比、試驗報告六部分內容，主要用以研究金屬材料在潮差區的腐蝕規律。
[0009]公開號CN202330242，【公開日】期為2012年7月11日，實用新型專利名稱“模擬海洋環境對鋼筋混凝土耐久性影響的裝置”，包括內部設有海水區和大氣區的密封介質箱、調節介質箱內的海水區溫度模擬單元、調節介質箱內大氣區氯離子濃度單元和調節介質箱內大氣區二氧化碳濃度單元。但該專利尚無模擬海水腐蝕最為嚴酷的浪濺區模塊。
[0010]上述專利可模擬海水中水下區、潮差區、大氣區等部分功能，但尚不能全面開展模擬典型海水腐蝕環境，包括水下區、潮差區、浪濺區、大氣區等全分區；另外多為研究金屬材料的小型試驗設備，用以研究海水中混凝土材料結構腐蝕性能的相關成果較少。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型旨在解決上述問題，提供一種模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能試驗裝備，可模擬海水環境包括水下區、水位變動區、浪濺區、大氣區等全分區，實現多個環境參數的自動監測與控制。
[0012]本實用新型的目的通過以下技術方案來實現:一種模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能試驗裝備，其包括海水腐蝕試驗室和主機控制系統，所述的海水腐蝕模擬試驗室，設有一混凝土底座，混凝土底座之上設置有組合拼裝式結構外室，組合拼裝式結構外室內設置有混凝土制成的水池，水池內設置有試件放置架，試件放置架共設四層，從上到下依次為大氣區、浪濺區、水位變動區及水下區；所述海水腐試驗室內還設置有潮汐控制設備、噴霧控制設備、溫度控制設備、濕度控制設備、可調循環式送風設備、海水介質自動檢測設備和照明設備，
[0013]所述潮汐控制設備、噴霧控制設備、溫度控制設備、濕度控制設備、可調循環送風設備、海水介質自動檢測設備和照明設備與主機控制系統電路連接。
[0014]所述水池有兩個，每個水池內設置兩個試件放置架。
[0015]所述的組合拼裝式結構外室由頂板、側板、角板及庫門圍合成用于容置水池的閉合空間，組合拼裝式結構外室內部設有一分隔墻，將內部空間分隔成水池室及設備間。
[0016]所述潮汐控制設備包括一潮汐管，潮汐管貫穿水池池壁開口設置在在水位變動區。
[0017]所述噴霧控制設備是包括一浪濺區噴淋管，浪濺區噴淋管上設置有多個噴淋口。
[0018]所述溫度控制設備包括設置于組合拼裝式結構外室設備間的電加熱器和設置于水下區平臺的溫度傳感器。
[0019]所述濕度控制設備包括電加濕器、干濕球控制器及自動供水裝置，電加濕器和干濕球控制器設置于組合拼裝式結構外室設備間內。
[0020]所述可調循環送風設備包括離心式通風機，通風機的進風口設置在組合拼裝式結構外室，通風機的出風口設置在分隔墻上。
[0021]所述海水介質自動檢測設備，包括PH測試儀、電導率測試儀、氯離子測試儀。
[0022]所述照明設備包括防潮照明燈，防潮照明燈罩設于防潮燈罩內。
[0023]本實用新型的優點:
[0024](I)裝備節能環保:采用耐久保溫的組合拼裝式結構外室，確保了溫度試驗環境的穩定控制，節約用電；采用高性能混凝土外加涂層防腐，確保了水池的長期耐久性，節約材料;采用兩臺液壓隔膜計量栗控制海水的漲潮落潮，實現模擬海水的循環利用，節約水資源；
[0025](2)智能化模擬全分區海水環境，試驗結果可靠:根據不同海洋環境的溫度、濕度、海水漲落潮周期、風浪等因素參數，通過主機控制系統設置上述參數，即可通過智能傳感器精確調控上述參數，實現模擬海洋環境水下區、浪濺區、水位變動區及大氣區四個典型分區環境參數的精確控制，更能代表現場實際環境，試驗結果可靠；
[0026](3)開展不同尺寸的樣品試驗:不僅可同時開展大批量混凝土、鋼結構等小型樣品的試驗，同時可用以開展大型工程結構耐久性的試驗研究；
[0027](4)海水腐蝕試驗室與主機控制系統分離設置，確保主機控制系統的相關精密設備免受腐蝕海水破壞；
[0028](5)操作簡單，全智能化控制:通過編制可視化操作軟件，將主機控制系統與海水腐蝕模擬試驗室主要傳感器相連接，試驗時僅需在電腦上設計相關試驗參數，即可開展試驗，操作過程簡單，實現全智能化控制。
【附圖說明】
[0029]圖1是海水腐蝕試驗箱平面示意圖；
[0030]圖2試件放置架的結構示意圖；
[0031 ]圖3主機控制系統外殼正立面圖；
[0032]圖4主機控制系統外殼立體圖。
[0033]其中I底座，2水池，3組合拼裝式結構外室，4試件放置架，5液壓隔膜計量栗，6變頻器，7潮汐控制水管，8高潮位浮球控制器，9低潮位浮球控制器，10磁力栗，11不銹鋼噴嘴，12浪濺區噴淋水管，13全封閉風冷式壓縮機，14不銹鋼電加熱器，15溫度傳感器，16不銹鋼鍋爐式制成電加濕器，17干濕球控制器，18自動供水裝置，19離心通風機，20出風口，21電機，22海水介質自動檢測設備，23照明設備，24照明開關，25機箱，26顯示器，27鍵盤，28電器控制系統，29主機控制系統外殼，30大氣區樣品放置平臺，31浪濺區樣品放置平臺，32水位變動區樣品放置平臺，33水下區樣品放置平臺，34主機控制系統電源開關，35電器控制系統開關，36分隔墻，37進風口。
【具體實施方式】
[0034]結合具體實施例對本實用新型進一步闡述如下:
[0035]如圖1?圖4所示，本實用新型包括海水腐蝕模擬試驗室和主機控制系統。所述的海水腐蝕模擬試驗室，包括混凝土制成的底座1、兩個混凝土材質的水池2、組合拼裝式結構外室3、試件放置架4、潮汐控制設備、噴霧控制設備、溫度控制設備、濕度控制設備、可調循環送風設備、海水介質自動檢測設備、照明設備等等;所述的主機控制系統，包括外殼29、夕卜殼內設置有電腦主機控制器、電器控制系統28、可視化操作軟件，等等。
[0036]所述的混凝土底座I，為C35強度等級的高性能混凝土澆注而成，內置間距為10mmX 10mm的上下兩層防裂鋼筋網；混凝土底座澆注完畢后，澆水養護28d。
[0037]所述的組合拼裝式結構外室3，設置于底座I之上，其由頂板、側板、角板、庫門圍合成閉合的空間。組合拼裝式結構外室3內部橫貫有一面分隔墻36，分隔墻將組合拼裝式結構外室內部空間分隔成用于容納水池2的水池室及用于容納通風機等設備的設備間。結構外室所用材料為雙層316L材質的不銹鋼彩色鋼板，內置防變形鋼性骨架和50mm的硬質聚胺脂發泡隔熱材料。庫門采用鋼化中空玻璃，庫門密封采用雙層硅橡膠密封。
[0038]所述的混凝土材質的水池2設置于組合拼裝式結構外室3內，共有兩個。水池為C35強度等級的高性能混凝土澆注而成，內置間距為10mmX 10mm的單層防裂鋼筋網；混凝土底座澆注完畢后，澆水養護28d后，打磨清理表面，噴涂防腐涂層。
[0039]所述的試件放置架4，共有4個，每個水池放置兩個。每個試件放置架4共設五層，每層高40cm，從上到下分別放置大氣區、浪濺區、水位變動區及水下區；試件放置架采用316L材質、外徑50mm的不銹鋼管，并涮重涂防腐層。
[0040]所述的潮汐控制設備包括設置于室外的隔膜計量栗5、變頻器6及與之管路連接的潮汐管，潮汐管貫穿過水池2的池壁，開口朝向潮汐平臺。潮汐控制設備通過液壓隔膜計量栗5、變頻器6，靈活實現漲潮落潮時的海水流量控制；高潮位浮球控制器8和低潮位浮球控制器9可控制海水高潮位和低潮位。
[0041]所述的噴霧控制設備包括磁力栗10及設置于浪濺區的浪濺區噴淋水管12，該管上設置有多個不銹鋼噴嘴U，通過噴鹽霧的方式模擬海水浪濺環境;磁力栗的栗頭材料為耐腐蝕的PP材質，通過與主機控制系統連接，實現自動鹽霧的噴灑。
[0042]所述的溫度控制設備包括設置于室外的全封閉風冷式壓縮機13、設置于組合拼裝式結構外室設備間的不銹鋼電加熱器14及位于試件放置架內部的溫度傳感器15等，其作用在于控制試驗環境溫度，溫度控制設備通過與主機控制系統連接，實現溫度的自動調控。
[0043]所述的濕度控制設備由設置于設備間的不銹鋼鍋爐式制成電加濕器16、設置于水池附近的干濕球控制器17、設置于電加濕器16的自動供水裝置18組成，通過固態繼電器來控制試驗環境濕度。自動供水裝置18的作用在于防止由于水的不斷蒸發而消耗水箱中的水。
[0044]所述的可調循環送風設備采用多翼式扇葉低噪聲離心通風機19、變頻器組成，離心通風機19安置于設備間，分隔墻開設有風口 20，空氣在進風口 37被吸入，經溫濕度控制設備進入離心通風機，離心通風機將調節后的空氣經風口 20送入組合拼裝式結構外室3，空氣循環往復，逐步使室內達到試驗要求；
[0045]所述的海水介質自動檢測設備22，包括PH測試儀、電導率測試儀、氯離子測試儀組成。
[0046]所述的照明設備23，包括防潮燈罩、防潮照明燈。
[0047]電器控制系統28與潮汐控制設備、噴霧控制設備、溫度控制設備、濕度控制設備、可調循環送風設備、海水介質自動檢測設備連接，實現環境參數、漲落潮、浪濺等工況的控制。
[0048]所述的可視化操作軟件，通過計算機語言編程，實現海水腐蝕試驗裝置的可視化操作。
[0049]所述的主機控制系統外殼內放置電腦主機、顯示屏、液晶觸摸屏控制器、電器控制系統28，采用不銹鋼材質。
[0050]以模擬華南地區某跨海橋梁墩身混凝土結構的耐久性為例，展示該裝備的具體操作過程。首先打開主機控制系統電源開關34，啟動機箱25，打開顯示器26，進入設備軟件操作界面。根據墩身混凝土結構所處的環境特點，確定氯離子濃度、pH值、溫度、濕度、風速等參數值，在設備軟件操作界面設置上述參數。根據海水的漲潮落潮時間、浪濺周期等參數，設置水位變動區的漲潮落潮時間，以及設置浪濺區的噴淋鹽霧的時間，上述參數在設備軟件操作界面設置完成。將成型、養護好的混凝土模擬試件或構件，根據實際結構所處的腐蝕分區，分別放置在大氣區樣品放置平臺30、浪濺區樣品放置平臺31、水位變動區樣品放置平臺32及水下區樣品放置平臺33。啟動電器控制系統開關35，海水介質自動檢測設備22將對海水中電導率、氯離子濃度、pH值自動監測及控制，溫度傳感器15、干濕球控制器17將實施海水腐蝕試驗箱中的溫度、濕度值，主機控制系統將根據設置的參數值自動啟動溫度控制設備、濕度控制設備，進行自動調整。將上述參數調整到設置要求、并能夠穩定后，啟動設備操作界面中的“運行”操作按鈕，試驗正式開始。試驗結束后，關閉電器控制系統開關35，將混凝土樣品取回后即可開展結構耐久性方面的相關測試。
[0051]本實用新型包括但并不限于上述實施例及附圖所示的內容，其它一切與本實用新型的技術方案具有相同實質性內容的產品結構均落入本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備，其特征在于:包括海水腐蝕試驗室和主機控制系統，所述的海水腐蝕模擬試驗室，設有一混凝土底座，混凝土底座之上設置有組合拼裝式結構外室，組合拼裝式結構外室內設置有混凝土制成的水池，水池內設置有試件放置架，試件放置架共設四層，從上到下依次為大氣區、浪濺區、水位變動區及水下區；所述海水腐試驗室內還設置有潮汐控制設備、噴霧控制設備、溫度控制設備、濕度控制設備、可調循環式送風設備、海水介質自動檢測設備和照明設備， 所述潮汐控制設備、噴霧控制設備、溫度控制設備、濕度控制設備、可調循環送風設備、海水介質自動檢測設備和照明設備與主機控制系統電路連接。2.根據權利要求1所述的模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備，其特征在于:所述水池有兩個，每個水池內設置兩個試件放置架。3.根據權利要求1所述的模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備，其特征在于:所述的組合拼裝式結構外室由頂板、側板、角板及庫門圍合成用于容置水池的閉合空間，組合拼裝式結構外室內部設有一分隔墻，將內部空間分隔成水池室及設備間。4.根據權利要求1所述的模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備，其特征在于:所述潮汐控制設備包括一潮汐管，潮汐管貫穿水池池壁開口設置在在水位變動區。5.根據權利要求1所述的模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備，其特征在于:所述噴霧控制設備是包括一浪濺區噴淋管，浪濺區噴淋管上設置有多個噴淋口。6.根據權利要求3所述的模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備，其特征在于:所述溫度控制設備包括設置于組合拼裝式結構外室設備間的電加熱器和設置于水下區平臺的溫度傳感器。7.根據權利要求3所述的模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備，其特征在于:所述濕度控制設備包括電加濕器、干濕球控制器及自動供水裝置，電加濕器和干濕球控制器設置于組合拼裝式結構外室設備間內。8.根據權利要求3所述的模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備，其特征在于:所述可調循環送風設備包括離心式通風機，通風機的進風口設置在組合拼裝式結構外室，通風機的出風口設置在分隔墻上。9.根據權利要求1所述的模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備，其特征在于:所述海水介質自動檢測設備，包括PH測試儀、電導率測試儀、氯離子測試儀。10.根據權利要求1所述的模擬海水全分區環境下材料結構腐蝕性能的試驗裝備，其特征在于:所述照明設備包括防潮照明燈，防潮照明燈罩設于防潮燈罩內。
【文檔編號】G01N17/00GK205691470SQ201620620062
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月20日 公開號201620620062.7, CN 201620620062, CN 205691470 U, CN 205691470U, CN-U-205691470, CN201620620062, CN201620620062.7, CN205691470 U, CN205691470U
【發明人】王勝年, 范志宏, 楊海成, 熊建波, 于方
【申請人】中交四航工程研究院有限公司, 廣州港灣工程質量檢測有限公司, 中交四航巖土工程有限公司, 廣州四航材料科技有限公司