[發(fā)明專利]一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110252606.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113092354A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王昆;林枝祥;楊鵬;呂文生;諸利一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N17/02
• 分類號(hào): G01N17/02
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

1.一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括腐蝕模擬裝置和制備裝置；

所述腐蝕模擬裝置包括密閉多孔容器(10)和電化學(xué)測(cè)試裝置(11)；所述密閉多孔容器(10)內(nèi)部設(shè)置有輔助電極(6)、工作電極(7)和參比電極(8)，輔助電極(6)、工作電極(7)和參比電極(8)均位于密封多孔容器(10)內(nèi)腐蝕液的液面下方，通過(guò)導(dǎo)線與電化學(xué)測(cè)試裝置(11)相連接；所述電化學(xué)測(cè)試裝置(11)用于測(cè)量工作電極(7)的開(kāi)路電位，與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(12)相連接；

所述制備裝置用于制備工作電極(7)，包括模具(3)和多個(gè)懸掛支架(5)，所述模具(3)為頂部敞開(kāi)的盒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)槽體，用于充填尾砂膠結(jié)料漿，所述懸掛支架(5)設(shè)置于模具(3)上方，兩端通過(guò)支架底座(4)固定，用于懸掛鋼筋試樣(2)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述密閉多孔容器(10)采用不銹鋼或玻璃制成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述參比電極(8)采用飽和甘汞電極，輔助電極(6)設(shè)置為鉑片。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述輔助電極(6)、工作電極(7)、參比電極(8)與導(dǎo)線焊接處采用環(huán)氧樹(shù)脂封固。

5.一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，具體包括如下步驟：

步驟1，選取研究區(qū)，在研究區(qū)內(nèi)采集充填尾砂和水樣，確定水樣內(nèi)的離子成分及濃度；

步驟2，制備工作電極，具體包括以下步驟：

步驟2.1，截取鋼筋加工為鋼筋試樣(2)，鋼筋試樣(2)表面設(shè)置有待測(cè)試防護(hù)措施，測(cè)量得到鋼筋試樣(2)的表面積和初始質(zhì)量，將鋼筋試樣(2)懸掛于懸掛支架(5)上，利用懸掛支架(5)將鋼筋試樣(2)置于模具(3)槽體的中心位置處；

步驟2.2，根據(jù)礦山充填假底施工配比參數(shù)，利用從研究區(qū)采集得到的充填尾砂和水樣配制尾砂膠結(jié)料漿，將尾砂膠結(jié)料漿注入模具(3)槽體內(nèi)，尾砂膠結(jié)料漿包裹于鋼筋試樣(2)表面，形成尾砂膠結(jié)充填體(1)，待尾砂膠結(jié)充填體(1)脫水凝固后，將尾砂膠結(jié)充填體(1)從槽體內(nèi)取出，置于恒溫養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；

步驟3，利用腐蝕模擬裝置對(duì)養(yǎng)護(hù)后的尾砂膠結(jié)充填體(1)進(jìn)行模擬腐蝕試驗(yàn)，具體包括以下步驟：

步驟3.1，將養(yǎng)護(hù)后的尾砂膠結(jié)充填體(1)、輔助電極(6)和參比電極(8)置于密閉多孔容器(10)內(nèi)，利用養(yǎng)護(hù)后的尾砂膠結(jié)充填體(1)內(nèi)的鋼筋試樣(2)作為工作電極(7)，向密閉多孔容器(10)內(nèi)注入從研究區(qū)采集得到的水樣，利用該水樣作為腐蝕液(9)；

步驟3.2，設(shè)置模擬腐蝕時(shí)長(zhǎng)，將養(yǎng)護(hù)后的尾砂膠結(jié)充填體(1)、輔助電極(6)和參比電極(8)全部浸泡于水樣中，并與電化學(xué)測(cè)試裝置(11)相連接，進(jìn)行模擬腐蝕實(shí)驗(yàn)，利用電化學(xué)測(cè)試裝置(11)測(cè)量不同腐蝕時(shí)間條件下工作電極(7)的電位，獲得不同腐蝕時(shí)間條件下鋼筋試樣(2)的開(kāi)路電位，分析鋼筋試樣開(kāi)路電位隨腐蝕時(shí)間的變化規(guī)律；

步驟3.3，當(dāng)尾砂膠結(jié)充填體(1)的腐蝕時(shí)間達(dá)到設(shè)置的模擬腐蝕時(shí)長(zhǎng)時(shí)，結(jié)束模擬腐蝕實(shí)驗(yàn)，利用電化學(xué)測(cè)試裝置(11)測(cè)量獲得鋼筋試樣(2)的極化曲線和電化學(xué)阻抗譜；

步驟4，將尾砂膠結(jié)充填體(1)從密閉多孔容器(10)內(nèi)取出，破壞尾砂膠結(jié)充填體(1)取出鋼筋試樣(2)，利用鹽酸對(duì)鋼筋試樣(2)進(jìn)行沖洗，去除鋼筋試樣(2)表面的腐蝕產(chǎn)物，觀察鋼筋試樣(2)的表面形態(tài)，測(cè)量鋼筋試樣(2)的質(zhì)量，基于失重法腐蝕速率測(cè)試原理，計(jì)算鋼筋試樣(2)的腐蝕速率；

步驟5，利用塔菲爾曲線對(duì)鋼筋試樣(2)的極化曲線進(jìn)行擬合，獲得鋼筋試樣(2)的腐蝕電流密度，結(jié)合計(jì)算得到的鋼筋試樣腐蝕速率，分析鋼筋試樣(2)的電化學(xué)阻抗譜，確定待測(cè)試防護(hù)措施對(duì)鋼筋試樣的防護(hù)效果。