申请日2017.12.01
公开(公告)日2018.02.27
IPC分类号G01N17/00
摘要
本发明提供了一种模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置及方法，涉及混凝土腐蚀实验装置技术领域。包括实验箱、与所述实验箱相连通的硫化氢产生器以及污水储备箱，所述实验箱与所述污水储备箱之间设置有用于向所述实验箱内输送污水的抽水泵，所述实验箱包括箱体和设置于所述箱体内的第一夹具、第二夹具和第三夹具，所述第一夹具、所述第二夹具和所述第三夹具的高度依次降低。本发明通过将混凝土试件固定于箱体内的不同高度，来实现不同环境条件下污水管道不同部位混凝土的加速腐蚀模拟研究;操作简单，使用方便，应用和推广前景良好。
摘要附图
权利要求书
1.模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置，其特征在于：包括实验箱、与所述实验箱相连通的硫化氢产生器以及污水储备箱，所述实验箱与所述污水储备箱之间设置有用于向所述实验箱内输送污水的抽水泵，所述实验箱包括箱体和设置于所述箱体内的第一夹具、第二夹具和第三夹具，所述第一夹具、所述第二夹具和所述第三夹具的高度依次降低。
2.如权利要求1所述的模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置，其特征在于：所述箱体内设置有用于控制箱体内温度的加热器、用于控制箱体内湿度的喷淋器和用于监测箱体内温湿度的探头。
3.如权利要求2所述的模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置，其特征在于：所述硫化氢产生器包括用于盛放稀盐酸溶液的第一烧杯、用于盛放硫化钠溶液的第二烧杯和分别与所述第一烧杯和所述第二烧杯相连通的锥形瓶，所述第一烧杯通过第一蠕动泵与所述锥形瓶相连通，所述第二烧杯通过第二蠕动泵与所述锥形瓶相连通，所述锥形瓶通过抽气泵与所述箱体相连通。
4.如权利要求3所述的模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置，其特征在于：所述箱体内设置有用于将通入的硫化氢气体、加热后的热空气以及喷出的水雾吹散的风扇。
5.如权利要求4所述的模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置，其特征在于：所述箱体上设置有用于测定箱体内硫化氢气体浓度的气体检测仪。
6.如权利要求5所述的模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置，其特征在于：所述箱体内设置有用于固定所述加热器、所述喷淋器和所述探头的支架。
7.如权利要求6所述的模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置，其特征在于：所述污水储备箱、所述抽水泵和所述箱体通过耐腐蚀管相连通。
8.如权利要求7所述的模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置，其特征在于：所述抽水泵与所述箱体之间设置有用于控制污水流速的阀门。
9.如权利要求8所述的模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置，其特征在于：所述箱体的材质为透明有机玻璃。
10.采用如权利要求9所述实验装置进行模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据设计要求配制不同强度等级的混凝土，制作成边长40mm的立方体混凝土试件，拆模后置于温度20±2℃、相对湿度大于等于95%的环境中，标准养护28天，然后开始进行加速腐蚀实验，所述混凝土试件仅留一面进行腐蚀，其余五面均进行石蜡密封处理;
采用所述第一夹具、所述第二夹具和所述第三夹具分别将三组所述混凝土试件置于所述箱体内，模拟非满流污水管道顶部、水位区及底部混凝土的腐蚀，将所述第一夹具夹持的所述混凝土试件的腐蚀面朝下设置并高于污水上表面，将所述第二夹具夹持的所述混凝土试件的腐蚀面与污水流动的方向相向设置，将所述第三夹具夹持的所述混凝土试件的腐蚀面朝上设置并被污水浸没;
定期将所述第一夹具夹持的所述混凝土试件取下并放入污水中浸泡一段时间;
在所述污水储备箱中添加人工配制的不同浓度的强化污水;
控制污水的浓度和流速以及箱体内的温度、相对湿度和硫化氢气体浓度形成不同的腐蚀环境条件;
定期将三组所述混凝土试件从所述箱体内取出，并分别进行表面pH、腐蚀深度、质量损失以及抗压强度的测试分析，对不同污水环境下混凝土的劣化过程进行对比监测研究。
说明书
模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置及方法
技术领域
本发明属于混凝土腐蚀实验装置技术领域，更具体地说，是涉及一种模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置及方法。
背景技术
随着我国经济社会的快速发展和城镇化进程的不断加速，生活污水排放量正在逐年增加。在城市环境工程中，用来输送污水的管道多为钢筋混凝土结构，因处于埋地式的封闭或半封闭形态，且长期受酸碱、大气、冲刷、微生物等多种腐蚀作用，易造成结构的破坏。
目前世界各地的城市均面临大量地下污水管网老化和劣化的问题，管道内部混凝土表面污损、表层疏松、砂浆脱落、骨料外露，严重时产生开裂和钢筋锈蚀，这不仅影响城市的整体功能，而且还导致严重的经济损失。由于城市污水环境下混凝土材料耐久性影响因素的复杂性以及腐蚀因素的相互交替作用，其腐蚀机理相当复杂，且污水管内不同部位混凝土因所处环境不同其腐蚀机制也不尽相同。因此，开展污水环境下混凝土的耐久性研究迫在眉睫，但污水对混凝土的腐蚀是一个漫长的过程，为模拟混凝土整个服役周期的劣化过程，缩短试验时间，往往采用加速模拟腐蚀的试验方法。
基于污水对混凝土的腐蚀机制，目前的加速腐蚀研究方法主要有化学腐蚀、微生物腐蚀及强化污水腐蚀，但均未考虑实际污水管道的环境条件。污水管道主要有压力管(满流)和重力管(非满流)两种，对于前者混凝土管道始终处于污水充满的厌氧环境，腐蚀相对较轻;而对于应用广泛的后者，由于内部环境影响因素众多，使得其腐蚀机制更加错综复杂，必须分部位进行研究。
现有的污水管道模拟装置重在实现新鲜污水的不间断补充以及污水的适时排出，以便能够模拟不同水深状态下污水管道内气体和水质的变化，并未将混凝土试件安放其中进行长期的腐蚀监测。国内关于污水环境下混凝土的腐蚀研究多是将混凝土试件浸没在污水中进行试验，该方法不能综合模拟非满流污水管道的顶部(气相)、水位区(气液界面)以及底部(液相)混凝土的腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置及方法，以解决现有技术中存在的不能综合模拟非满流污水管道的顶部、水位区以及底部混凝土腐蚀的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置，包括实验箱、与所述实验箱相连通的硫化氢产生器以及污水储备箱，所述实验箱与所述污水储备箱之间设置有用于向所述实验箱内输送污水的抽水泵，所述实验箱包括箱体和设置于所述箱体内的第一夹具、第二夹具和第三夹具，所述第一夹具、所述第二夹具和所述第三夹具的高度依次降低。
进一步地，所述箱体内设置有用于控制箱体内温度的加热器、用于控制箱体内湿度的喷淋器和用于监测箱体内温湿度的探头。
进一步地，所述硫化氢产生器包括用于盛放稀盐酸溶液的第一烧杯、用于盛放硫化钠溶液的第二烧杯和分别与所述第一烧杯和所述第二烧杯相连通的锥形瓶，所述第一烧杯通过第一蠕动泵与所述锥形瓶相连通，所述第二烧杯通过第二蠕动泵与所述锥形瓶相连通，所述锥形瓶通过抽气泵与所述箱体相连通。
进一步地，所述箱体内设置有用于将通入的硫化氢气体、加热后的热空气以及喷出的水雾吹散的风扇。
进一步地，所述箱体上设置有用于测定箱体内硫化氢气体浓度的气体检测仪。
进一步地，所述箱体内设置有用于固定所述加热器、所述喷淋器和所述探头的支架。
进一步地，所述污水储备箱、所述抽水泵和所述箱体通过耐腐蚀管相连通。
进一步地，所述抽水泵与所述箱体之间设置有用于控制污水流速的阀门。
进一步地，所述箱体的材质为透明有机玻璃。
本发明提供的模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验装置有益效果在于：与现有技术相比，本发明设计合理，通过将硫化氢产生器和污水储备箱分别与箱体相连通，并用第一夹具、第二夹具和第三夹具分别将混凝土试件固定于箱体内的不同高度，来同时模拟污水管道顶部、水位区及底部混凝土的腐蚀，从而实现不同环境条件下污水管道不同部位混凝土的加速腐蚀模拟研究;操作简单，使用方便，应用和推广前景良好。
本发明还提供一种模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验方法，包括如下步骤：
根据设计要求配制不同强度等级的混凝土，制作成边长40mm的立方体混凝土试件，拆模后置于温度20±2℃、相对湿度大于等于95%的环境中，标准养护28天，然后开始进行加速腐蚀实验，所述混凝土试件仅留一面进行腐蚀，其余五面均进行石蜡密封处理;
采用所述第一夹具、所述第二夹具和所述第三夹具分别将三组所述混凝土试件置于所述箱体内，模拟非满流污水管道顶部、水位区及底部混凝土的腐蚀，将所述第一夹具夹持的所述混凝土试件的腐蚀面朝下设置并高于污水上表面，将所述第二夹具夹持的所述混凝土试件的腐蚀面与污水流动的方向相向设置，将所述第三夹具夹持的所述混凝土试件的腐蚀面朝上设置并被污水浸没;
定期将所述第一夹具夹持的所述混凝土试件取下并放入污水中浸泡一段时间;
在所述污水储备箱中添加人工配制的不同浓度的强化污水;
控制污水的浓度和流速以及箱体内的温度、相对湿度和硫化氢气体浓度形成不同的腐蚀环境条件;
定期将三组所述混凝土试件从所述箱体内取出，并分别进行表面pH、腐蚀深度、质量损失以及抗压强度的测试分析，对不同污水环境下混凝土的劣化过程进行对比监测研究。
本发明提供的模拟非满流污水管道混凝土腐蚀的实验方法有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过配制混凝土试件来代替污水管道内部的混凝土，并采用将混凝土试件分别在污水上方悬挂、气液界面放置和污水中浸泡的方法来同时模拟污水管道顶部、水位区及底部混凝土的腐蚀;通过观测探头和气体检测仪的数值，便于对实验过程进行环境条件测定;根据测定结果人工调节气相中硫化氢的浓度、温湿度以及液相中污水的浓度和流速，实现不同环境条件下污水管道不同部位混凝土的加速腐蚀模拟研究，大大缩短了实验周期。