[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驗裝置及方法

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• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113092354A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 王昆;林枝祥;楊鵬;呂文生;諸利一
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 青島智地領創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發(fā)明提供了一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實驗裝置，包括腐蝕模擬裝置和制備裝置；腐蝕模擬裝置包括密閉多孔容器和電化學測試裝置，密閉多孔容器內部腐蝕液液面下方浸泡有輔助電極、工作電極和參比電極，各電極通過電化學測試裝置與數據處理系統相連接，制備裝置用于制備工作電極，包括模具和懸掛支架，模具內部設置有槽體，懸掛支架通過支架底座固定于模具上方，用于懸掛鋼筋試樣。本發(fā)明還提供了一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實驗方法，該方法還原了濱海金屬礦充填假底內部的腐蝕環(huán)境，通過對鋼筋試樣采取防護措施，模擬鋼筋的腐蝕過程，確定防護措施對鋼筋的防護效果，為濱海地區(qū)地下礦產資源的安全開發(fā)提供了依據。

技術領域

本發(fā)明涉及礦山巖土工程技術領域，具體涉及一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實驗裝置及方法。

背景技術

濱海礦產資源開發(fā)具有重要的現實意義和深遠的戰(zhàn)略價值。為了保障地下采場的穩(wěn)定性，提高資源回收率，合理處置礦石選別產生的尾礦廢棄物，采用上向進路充填采礦方法已成為濱海地區(qū)地下金屬礦床開采的主流方法，該方法充填假底傳遞承接上部巖體載荷，其穩(wěn)定性對于回采進度和采場安全至關重要。充填假底由水泥膠結尾砂和預敷設鋼筋網筑成，可視為一種特殊的混凝土材料，但是礦山生產實踐中濱海地區(qū)鹽鹵環(huán)境極易導致充填假底鋼筋結構腐蝕強度削弱甚至失穩(wěn)，嚴重威脅礦山的安全生產，影響生產進度，阻礙濱海地區(qū)礦產資源開發(fā)。

因此，亟需針對金屬礦山膠結充填體內部鋼筋的腐蝕行為進行研究，模擬濱海金屬礦山井下充填假底內部的高鹽鹵腐蝕環(huán)境，研究不同防護措施下鋼筋的腐蝕行為，量化評估鋼筋防護措施的效果，為礦山的生產實踐提供依據。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實驗裝置及方法，實現了對濱海金屬礦充填假底內部鋼筋腐蝕行為的模擬，通過電化學測試評估濱海金屬礦充填假底內不同防護措施鋼筋的腐蝕行為，為礦山的安全生產提供參考依據。

為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實驗裝置，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和電化學測試裝置；所述密閉多孔容器內部設置有輔助電極、工作電極和參比電極，輔助電極、工作電極和參比電極均位于密封多孔容器內腐蝕液的液面下方，通過導線與電化學測試裝置相連接；所述電化學測試裝置用于測量工作電極的開路電位，與數據處理系統相連接；

所述制備裝置用于制備工作電極，包括模具和多個懸掛支架，所述模具為頂部敞開的盒狀結構，內部設置有多個槽體，用于充填尾砂膠結料漿，所述懸掛支架設置于模具上方，兩端通過支架底座固定，用于懸掛鋼筋試樣。

優(yōu)選地，所述密閉多孔容器采用不銹鋼或玻璃制成。

優(yōu)選地，所述參比電極采用飽和甘汞電極，輔助電極設置為鉑片。

優(yōu)選地，所述輔助電極、工作電極、參比電極與導線焊接處采用環(huán)氧樹脂封固。

一種用于模擬濱海金屬礦充填假底鋼筋腐蝕的實驗方法，采用如上所述的實驗裝置，具體包括如下步驟：

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

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，鋼筋試樣表面設置有待測試防護措施，測量得到鋼筋試樣的表面積和初始質量，將鋼筋試樣懸掛于懸掛支架上，利用懸掛支架將鋼筋試樣置于模具槽體的中心位置處；

步驟2.2，根據礦山充填假底施工配比參數，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料漿，將尾砂膠結料漿注入模具槽體內，尾砂膠結料漿包裹于鋼筋試樣表面，形成尾砂膠結充填體，待尾砂膠結充填體脫水凝固后，將尾砂膠結充填體從槽體內取出，置于恒溫養(yǎng)護箱內進行養(yǎng)護；