[发明专利]一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验装置及方法

说明书

本发明提供了一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验装置，包括腐蚀模拟装置和制备装置；腐蚀模拟装置包括密闭多孔容器和电化学测试装置，密闭多孔容器内部腐蚀液液面下方浸泡有辅助电极、工作电极和参比电极，各电极通过电化学测试装置与数据处理系统相连接，制备装置用于制备工作电极，包括模具和悬挂支架，模具内部设置有槽体，悬挂支架通过支架底座固定于模具上方，用于悬挂钢筋试样。本发明还提供了一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验方法，该方法还原了滨海金属矿充填假底内部的腐蚀环境，通过对钢筋试样采取防护措施，模拟钢筋的腐蚀过程，确定防护措施对钢筋的防护效果，为滨海地区地下矿产资源的安全开发提供了依据。

技术领域

本发明涉及矿山岩土工程技术领域，具体涉及一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验装置及方法。

背景技术

滨海矿产资源开发具有重要的现实意义和深远的战略价值。为了保障地下采场的稳定性，提高资源回收率，合理处置矿石选别产生的尾矿废弃物，采用上向进路充填采矿方法已成为滨海地区地下金属矿床开采的主流方法，该方法充填假底传递承接上部岩体载荷，其稳定性对于回采进度和采场安全至关重要。充填假底由水泥胶结尾砂和预敷设钢筋网筑成，可视为一种特殊的混凝土材料，但是矿山生产实践中滨海地区盐卤环境极易导致充填假底钢筋结构腐蚀强度削弱甚至失稳，严重威胁矿山的安全生产，影响生产进度，阻碍滨海地区矿产资源开发。

因此，亟需针对金属矿山胶结充填体内部钢筋的腐蚀行为进行研究，模拟滨海金属矿山井下充填假底内部的高盐卤腐蚀环境，研究不同防护措施下钢筋的腐蚀行为，量化评估钢筋防护措施的效果，为矿山的生产实践提供依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验装置及方法，实现了对滨海金属矿充填假底内部钢筋腐蚀行为的模拟，通过电化学测试评估滨海金属矿充填假底内不同防护措施钢筋的腐蚀行为，为矿山的安全生产提供参考依据。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验装置，包括腐蚀模拟装置和制备装置；

所述腐蚀模拟装置包括密闭多孔容器和电化学测试装置；所述密闭多孔容器内部设置有辅助电极、工作电极和参比电极，辅助电极、工作电极和参比电极均位于密封多孔容器内腐蚀液的液面下方，通过导线与电化学测试装置相连接；所述电化学测试装置用于测量工作电极的开路电位，与数据处理系统相连接；

所述制备装置用于制备工作电极，包括模具和多个悬挂支架，所述模具为顶部敞开的盒状结构，内部设置有多个槽体，用于充填尾砂胶结料浆，所述悬挂支架设置于模具上方，两端通过支架底座固定，用于悬挂钢筋试样。

优选地，所述密闭多孔容器采用不锈钢或玻璃制成。

优选地，所述参比电极采用饱和甘汞电极，辅助电极设置为铂片。

优选地，所述辅助电极、工作电极、参比电极与导线焊接处采用环氧树脂封固。

一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验方法，采用如上所述的实验装置，具体包括如下步骤：

步骤1，选取研究区，在研究区内采集充填尾砂和水样，确定水样内的离子成分及浓度；

步骤2，制备工作电极，具体包括以下步骤：

步骤2.1，截取钢筋加工为钢筋试样，钢筋试样表面设置有待测试防护措施，测量得到钢筋试样的表面积和初始质量，将钢筋试样悬挂于悬挂支架上，利用悬挂支架将钢筋试样置于模具槽体的中心位置处；

步骤2.2，根据矿山充填假底施工配比参数，利用从研究区采集得到的充填尾砂和水样配制尾砂胶结料浆，将尾砂胶结料浆注入模具槽体内，尾砂胶结料浆包裹于钢筋试样表面，形成尾砂胶结充填体，待尾砂胶结充填体脱水凝固后，将尾砂胶结充填体从槽体内取出，置于恒温养护箱内进行养护；