[发明专利]一种应力作用下孔溶液腐蚀钢筋/钢丝的试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋环境下钢筋/钢丝耐久性测试技术领域，尤其涉及一种应力作用下孔溶液腐蚀钢筋/钢丝的试验装置及试验方法。

背景技术

预应力混凝土结构的应用日趋广泛，斜拉桥拉索、拱桥吊杆、桥梁结构等用预应力钢筋/钢丝都在高强度的交变应力状态下服役，在海水、潮湿环境的影响下，更加速其应力腐蚀的速率，从而影响重大土木工程结构的安全使用。与普通钢筋相比，预应力钢筋的腐蚀问题相对更加突出，但问题也更复杂。

预应力钢筋处于高应力状态，高应力状态往往又能提高钢筋的腐蚀活性，提高腐蚀速率，并可能与腐蚀耦合形成“应力腐蚀”或“腐蚀疲劳”这样的脆性腐蚀破坏问题。由于预应力混凝土结构采用较高强度等级的混凝土，且力筋亦拥有多道保护层体系，因此曾被认为具有优良的抗腐蚀性能，然而近年来大量的力筋腐蚀事故迫使人们重新认识这一问题。在侵蚀环境（尤其氯盐环境）下，对于先张法体系、抽芯成孔或金属波纹管成孔的后张法体系中，良好的保护层体系对力筋的腐蚀只能起到延缓作用而并不能起到阻止作用，腐蚀介质穿过保护层体系（包括腐蚀透金属波纹管）到达力筋表面只是一个时间问题，而这种“延缓作用”其实远不能完成许多预应力工程所承载的“百年大计”之使命。更为甚者，后张预应力混凝土结构还存在着灌浆质量无法保证（包括先进的真空辅助灌浆工艺）这一致命软肋，这使得即使在塑料波纹管体系中也有可能会发生力筋的腐蚀问题。另一方面，国内外即将大量兴建的海洋结构工程（如跨海大桥、海底隧道、海港码头）以及沿海地区、除冰盐地区、盐碱地区兴建的高速铁路、高速公路、桥梁、工业建筑等重大工程都广泛采用后张有粘结预应力混凝土结构，严酷的氯盐环境使得力筋的腐蚀将成为不可避免的问题。

斜拉索是斜拉桥的重要组成部分，能够将斜拉桥桥跨结构的恒载和荷载绝大部分或全部传递到塔柱上，故斜拉索是斜拉桥的主要承重结构，是斜拉桥的生命索，它的耐久性将直接影响全桥的安全。由于斜拉索长期承受交变载荷并暴露于自然环境中，特别是大气污染严重地区、水污染严重地区、海滨及海洋环境，斜拉索极易发生腐蚀，应力腐蚀直接影响其使用寿命，从而影响建筑工程寿命。因此，有必要研究处于拉伸/拉弯应力作用下钢筋/钢丝在腐蚀环境下性能的退化。

目前，应力腐蚀的试验设备主要分为静态试验设备和动态试验设备，缺少针对钢筋/钢丝在多种应力作用下海洋环境腐蚀的动态试验装置及试验方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种应力作用下孔溶液腐蚀钢筋/钢丝的试验装置及试验方法，旨在解决现有技术中缺少针对多种应力作用下海洋环境腐蚀的动态试验装置及试验方法的问题。

本发明是这样实现的，一种应力作用下孔溶液腐蚀钢筋/钢丝的试验装置，包括固定系统、用于对钢筋/钢丝试件施加应力的加载系统及用于实时监测腐蚀电流及腐蚀电位的腐蚀监测系统；所述固定系统包括用于固定钢筋/钢丝试件的试验台座，所述试验台座上设有孔溶液容置仓；所述加载系统包括对钢筋/钢丝试件施加轴向应力的轴向加载系统及对钢筋/钢丝试件施加弯曲应力的竖向加载系统。

进一步地，所述试验台座上开设有一凹槽，所述容置仓设置在所述凹槽内，所述凹槽的开口方向垂直于钢筋/钢丝试件的轴向。

进一步地，所述凹槽内设置有挡板，所述挡板将所述凹槽分隔成至少两个独立的空间，其中一个空间为所述的容置仓。

进一步地，所述凹槽内设置有两块挡板，所述两块挡板将所述凹槽分隔成三个独立的空间，位于所述两块挡板之间的空间为所述的容置仓。

进一步地，所述试验台座上开设有供钢筋/钢丝试件穿过的通孔，所述固定系统还包括用于将钢筋/钢丝试件锚固在所述试验台上的锚具。

进一步地，所述轴向加载系统包括千斤顶，所述千斤顶设置有用于夹置于钢筋/钢丝试件一端的夹具，所述夹具控制所述千斤顶对钢筋/钢丝试件施加轴向的应力。

进一步地，所述竖向加载系统包括作动器、安装在所述作动器上的钢垫块及安装在所述钢垫块底部的陶瓷棒；所述作动器控制所述钢垫块及陶瓷棒沿垂直于钢筋/钢丝试件方向作上、下运动。

进一步地，所述陶瓷棒的长度略小于固定在试验台座上的两条钢筋/钢丝试件的间距。

进一步地，所述孔溶液为Ca(OH)₂与NaCl溶液混合配制而成的不同PH值的模似孔溶液。

进一步地，所述竖向加载系统还包括支架，所述作动器安装在所述支架上。