专利名称:一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置，所述底座上表面固定连接所述支架的底端平台，所述支架底端平台的一侧设有第一固定夹具装置；所述杠杆一端分别悬挂所述挂篓以及放置在挂篓上的所述砝码，所述杠杆另一端分别连接所述平衡锤以及用于固定钢丝上端的第二固定夹具装置；所述塑料瓶顶端为中心开有通孔的塑料盖，所述塑料瓶底端预留瓶口，所述塑料瓶内部设有铜板；本实用新型操作灵活、应力作用稳定、可调；且可通过加入不同的腐蚀溶液、加载不同的应力水平及控制钢丝与腐蚀溶液的接触方式，实现不同腐蚀环境下处于不同应力状态和不同锈蚀形态的预应力筋的耐久性研究。
【专利说明】一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置，适用于侵蚀环境下的预应力钢丝耐久性研宄，属于测试【技术领域】。
【背景技术】
[0002]预应力筋一般为硬钢，锈蚀后容易发生脆断(应力腐蚀、氢脆腐蚀)，直接影响预应力混凝土结构的安全性和耐久性。近年来，世界范围内出现了一系列预应力混凝土结构耐久性失效的事故，其中预应力筋腐蚀引起的破坏占绝大多数。与普通钢筋相比，预应力混凝土结构在服役过程中，预应力筋一般处于较高应力水平(实际应力与极限强度的比值)，应力水平对预应力筋耐久性的影响是一个亟需讨论的问题。目前，研宄腐蚀预应力筋的力学性能退化规律时，腐蚀预应力筋的来源一般分为两类:1)从现有预应力混凝土结构中拆除；2)实验室制备。前者存在预应力筋的应力水平难以测定且不可控制等缺点，难以系统研宄应力水平对预应力筋耐久性的影响。后者主要分为以下几种方式:1)直接放入腐蚀溶液中进行通电加速锈蚀；2)浇筑在混凝土板中，再浸入腐蚀溶液进行加速通电锈蚀；3)浇筑在掺盐混凝土板中，利用腐蚀溶液浸泡、间断性浸泡或室内放置等方式进行锈蚀；4)浇筑预应力混凝土梁式构件，通过先张或后张对预应力筋施加某一应力水平。前三种方式未考虑应力水平对预应力筋耐久性的影响，第四种方式与实际预应力结构接近，但由于混凝土的徐变、收缩和其它影响因素会降低预应力筋的应力水平，实际应力水平难以控制，不利于研宄。综上所述，研宄开发一种在试验时保证稳定不变的应力水平，与实际情况接近的锈蚀形态以及实现加速锈蚀目的的试验装置和试验方法具有重要意义。
实用新型内容
[0003]针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置，可通过加入不同的腐蚀溶液、加载不同的应力水平及控制钢丝与腐蚀溶液的接触方式(全截面接触的均匀锈蚀、单侧截面接触的单侧锈蚀和多孔接触的坑蚀)实现不同腐蚀环境下处于不同应力状态和不同锈蚀形态的预应力筋的耐久性研宄。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置，包括固定系统、加载系统和加速腐蚀系统；
[0005]所述固定系统包括底座、支架以及用于和钢丝底端相连接的第一固定夹具装置，所述底座上表面固定连接所述支架的底端平台，所述支架底端平台的一侧设有第一固定夹具装置；所述加载系统包括固定在所述支架上端的杠杆、砝码、挂篓、平衡锤，所述杠杆一端分别悬挂所述挂篓以及放置在挂篓上的所述砝码，所述杠杆另一端分别连接所述平衡锤以及用于固定钢丝上端的第二固定夹具装置；所述加速腐蚀系统位于第一固定夹具装置和第二固定夹具装置之间，包括塑料盖、铜板、塑料瓶、腐蚀溶液、环氧树脂纱布、塑料套箍，所述塑料瓶顶端为中心开有通孔的塑料盖，所述塑料瓶底端预留瓶口，所述塑料瓶内部设有铜板；在实验时，钢丝穿过所述塑料盖中心通孔以及塑料瓶底端瓶口，所述环氧树脂纱布包裹在钢丝中无需锈蚀的部分，塑料瓶通过固定在支架上的塑料套箍加以固定。
[0006]进一步，所述平衡锤能够左右滑动，对钢丝所受应力作用进行微调。
[0007]进一步，所述塑料瓶的底端瓶口设有防水隔离层。通过对塑料瓶瓶口做防水处理用以避免腐蚀溶液外渗。
[0008]进一步，还包括和钢丝相连接的阳极导线以及和铜板相连接的阴极导线，试验时所述阳极导线与直流电源正极相连，所述阴极导线与直流电源负极相连，进行通电加速锈蚀。
[0009]进一步，所述底座上表面通过螺栓固定连接所述支架的底端平台，所述挂篓和杠杆、杠杆与支架均为铰接。
[0010]本实用新型的有益效果是:操作灵活、应力作用稳定、可调；且可通过加入不同的腐蚀溶液、加载不同的应力水平及控制钢丝与腐蚀溶液的接触方式(全截面接触的均匀锈蚀、单侧截面接触的单侧锈蚀和多孔接触的坑蚀)实现不同腐蚀环境下处于不同应力状态和不同锈蚀形态的预应力筋的耐久性研宄。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的结构示意图；
[0012]图2为第一固定夹具装置。
[0013]图中:1.底座；2.螺栓；3.第一夹具；4.支架；5.杠杆；6.砝码；7.挂篓；8.平衡锤；9.塑料盖；10.铜板；11.塑料瓶；12.腐蚀溶液；13.环氧树脂纱布；14.钢丝；15.阳极导线；16.阴极导线；17.塑料套箍；18.第一固定夹具装置。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0015]如图1所示，一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置，包括固定系统、加载系统和加速腐蚀系统；
[0016]所述固定系统包括底座1、支架4以及用于和钢丝底端相连接的第一固定夹具装置，所述底座I上表面固定连接所述支架4的底端平台，所述支架4底端平台的一侧设有第一固定夹具装置；所述加载系统包括固定在所述支架4上端的杠杆5、砝码6、挂篓7、平衡锤8，所述杠杆5 —端分别悬挂所述挂篓7以及放置在挂篓7上的所述砝码6，所述杠杆5另一端分别连接所述平衡锤8以及用于固定钢丝上端的第二固定夹具装置；所述加速腐蚀系统位于第一固定夹具装置和第二固定夹具装置之间，包括塑料盖9、铜板10、塑料瓶11、腐蚀溶液12、环氧树脂纱布13、塑料套箍17，所述塑料瓶11顶端为中心开有通孔的塑料盖9，所述塑料瓶11底端预留瓶口，所述塑料瓶11内部设有铜板10 ;在实验时，钢丝14穿过所述塑料盖9中心通孔以及塑料瓶11底端瓶口，所述环氧树脂纱布13包裹在钢丝14中无需锈蚀的部分，所述钢丝14伸出塑料盖9处的导线作为阳极导线15，所述铜板10露出塑料盖9的导线部分作为阴极导线16。塑料瓶11通过固定在支架4上的塑料套箍17加以固定。
[0017]所述底座I上表面通过螺栓2固定连接所述支架4的底端平台，挂篓7和杠杆5、杠杆5与支架均为铰接，具体做法:挂篓7和杠杆5、杠杆5与支架均开设直径相同的孔，利用螺栓进行连接。钢丝的底端穿过支架4底部平台的孔口与第一固定夹具装置18中的第一夹具3相连接(如图2所示)，张拉钢丝产生的反力由支架4底部平台承担。上述塑料瓶11本体上部为圆柱体，所述圆柱体顶端为中心开有通孔的塑料盖9，所述塑料瓶11本体下部为底端预留瓶口的椎体。
[0018]所述平衡锤8能够左右滑动，对钢丝所受应力作用进行微调。
[0019]所述塑料瓶11的底端瓶口设有防水隔离层。通过对塑料瓶瓶口做防水处理用以避免腐蚀溶液外渗。
[0020]试验时所述阳极导线15与直流电源正极相连，所述阴极导线16与直流电源负极相连进行通电加速锈蚀。即阳极(钢丝)与直流电源正极相连，阴极(铜板)与直流电源负极相连进行通电加速锈蚀。利用法拉第定律，根据通电时间和电流强度，计算钢丝理论锈蚀量来控制钢丝的锈蚀过程。
[0021]本实用新型的应力作用下钢丝加速锈蚀试验方法，包括如下步骤:
[0022]步骤1，利用环氧树脂纱布13对无需锈蚀的钢丝部分进行包裹涂覆，裸露待锈蚀区域；
[0023]步骤2，将钢丝试件穿过塑料瓶口和塑料盖，分别利用第一固定夹具装置中的第一夹具3和第二固定夹具装置中的第二夹具将处理好的钢丝试件进行固定；
[0024]步骤3，将砝码放至挂篓上，并利用平衡锤进行微调，加载至试验要求的应力水平；
[0025]步骤4，对塑料瓶底部与钢丝试件相接处进行防水处理，防止腐蚀溶液外渗；
[0026]步骤5，打开塑料盖从上往下向塑料瓶中注入腐蚀溶液，浸没待锈蚀钢丝试件，再将塑料盖放下，防止腐蚀溶液的大量蒸发；
[0027]步骤6，将连接在钢丝试件上的阳极导线15与直流电源正极相连，连接在铜板上的阴极导线16与直流电源负极相连，形成闭合回路，进行通电加速锈蚀；
[0028]步骤7，试验结束后，先断电，再将腐蚀溶液抽出，然后将砝码逐个卸去，放松固定装置，取出钢丝试件，以备后续试验。
[0029]所述步骤I中通过环氧树脂纱布13对钢丝的包裹涂覆的改变，控制钢丝与腐蚀溶液的接触方式(全截面接触的均匀锈蚀、单侧截面接触的单侧锈蚀和多孔接触的坑蚀)的改变，实现不同的锈蚀形态的研宄。
[0030]所述步骤3中根据钢丝属性和试验要求的钢丝的应力水平，利用杠杆原理，计算加载所需砝码数量。
[0031]所述步骤5中结合试验要求，可采取不同的腐蚀溶液，用以实现不同的侵蚀环境作用。
[0032]本装置还可通过改变固定装置，实现针对钢绞线的试验。通过改变固定装置中的第一夹具3，可实现针对钢绞线的耐久性试验。
[0033]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置，其特征在于，包括固定系统、加载系统和加速腐蚀系统； 所述固定系统包括底座(1)、支架(4)以及用于和钢丝底端相连接的第一固定夹具装置(18)，所述底座(I)上表面固定连接所述支架(4)的底端平台，所述支架(4)底端平台的一侧设有第一固定夹具装置(18); 所述加载系统包括固定在所述支架(4)上端的杠杆(5)、砝码￠)、挂篓(7)、平衡锤(8)，所述杠杆(5) —端分别悬挂所述挂篓(7)以及放置在挂篓(7)上的所述砝码￠)，所述杠杆(5)另一端分别连接所述平衡锤(8)以及用于固定钢丝上端的第二固定夹具装置； 所述加速腐蚀系统位于第一固定夹具装置(18)和第二固定夹具装置之间，包括塑料盖(9)、铜板(10)、塑料瓶(11)、腐蚀溶液(12)、环氧树脂纱布(13)、塑料套箍(17)，所述塑料瓶(11)顶端为中心开有通孔的塑料盖(9)，所述塑料瓶(11)底端预留瓶口，所述塑料瓶(11)内部设有铜板(10);在实验时，钢丝(14)穿过所述塑料盖(9)中心通孔以及塑料瓶(11)底端瓶口，所述环氧树脂纱布(13)包裹在钢丝(14)中无需锈蚀的部分，塑料瓶(11)通过固定在支架(4)上的塑料套箍(17)加以固定。2.根据权利要求1所述的一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置，其特征在于，所述平衡锤(8)能够左右滑动，对钢丝所受应力作用进行微调。3.根据权利要求1所述的一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置，其特征在于，所述塑料瓶(11)的底端瓶口设有防水隔离层。4.根据权利要求1所述的一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置，其特征在于，还包括和钢丝(14)相连接的阳极导线(15)以及和铜板(10)相连接的阴极导线(16)，试验时所述阳极导线(15)与直流电源正极相连，所述阴极导线(16)与直流电源负极相连。5.根据权利要求1所述的一种应力作用下钢丝加速锈蚀试验装置，其特征在于，所述底座(I)上表面通过螺栓(2)固定连接所述支架(4)的底端平台，所述挂篓(7)和杠杆(5)、杠杆(5)与支架(4)均为铰接。
【文档编号】G01N17-00GK204287002SQ201420672698
【发明者】刘荣桂, 喻孟雄, 陆春华, 延永东, 陈素碧, 高远 [申请人]江苏大学