一种精确测试钢筋沿长度方向锈蚀率的装置及测试方法

摘要

本发明公开了一种精确测试钢筋沿长度方向锈蚀率的装置及测试方法，包括钢筋、固定装置、测试装置及数据采集装置，测试装置包括容器、水及自动称重仪，水位于容器内，数据采集系统包括一台计算机、数据传输线，自动称重仪通过数据传输线连接至计算机，所述的固定装置包括固定架、自动升降台及夹具，自动升降台放置在固定架的下横梁上，自动升降台的升降速度可以调节，容器放置在自动升降台上，自动称重仪安装在固定架的上横梁上，夹具的上端与自动称重仪相连接，夹具的下端与钢筋相连接，自动升降台与计算机相连接。本发明测试装置的特点是组装拆卸简单，操作方便，试验所需仪器较少，可重复使用，能准确测出钢筋沿长度方向的锈蚀率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种精确测试钢筋沿长度方向锈蚀率的装置及测试方法，属于混凝土建筑领域。

背景技术

土木工程领域中，钢筋与混凝土是目前世界上运用最为广泛的建筑材料，但由于混凝土碳化及氯化物的侵蚀等，引起钢筋的锈蚀，降低结构物的安全性及耐久性，因此，钢筋锈蚀的研究是目前工程中急需解决的耐久性问题。

目前测试钢筋锈蚀率的方法大多数采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ82-85）中规定的方法：取出试件中钢筋，刮去钢筋上沾附的混凝土，用12%盐酸溶液进行酸洗，经清水漂净后，用石灰水中和，最后再以清水冲洗干净。擦干后在干燥器中至少存放4小时，用分析天平称重计算锈蚀失重。但实际上钢筋锈蚀是不均匀的，沿长度方向的单位长度的锈蚀率并不一样，因此，按上述方法测试的锈蚀率是钢筋的平均锈蚀率，并不是每一段钢筋的真实锈蚀率。而实际上平均锈蚀率对计算结构的承载力并不细致和具体，承载力受沿钢筋长度方向的最大锈蚀率的影响最大。

CN 102854125 A的文献公开了一种测试钢筋沿长度方向锈蚀率的装置及测试方法。该装置在固定架上设置刻度，通过人工操作来调节钢筋的上下移动，比较麻烦，精确度也较低；固定架放置在自动称重仪上，由于每次人工调节钢筋上下移动时，都会带来自动称重仪数字上的波动，对计算机自动计算实验结果带来麻烦。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种精确测试钢筋沿长度方向锈蚀率的装置及测试方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种精确测试钢筋沿长度方向锈蚀率的装置，包括钢筋、固定装置、测试装置及数据采集装置，所述的测试装置包括容器、水及自动称重仪，水位于容器内，所述的数据采集系统包括一台计算机、数据传输线，自动称重仪通过数据传输线连接至计算机，所述的固定装置包括固定架、自动升降台及夹具，自动升降台放置在固定架的下横梁上，自动升降台的升降速度可以调节，容器放置在自动升降台上，自动称重仪安装在固定架的上横梁上，固定架的上横梁上开有孔，夹具的上端穿过上横梁上的孔与自动称重仪相连接，夹具的下端与钢筋的上端相连接，钢筋的下端伸入容器内，自动升降台与计算机相连接。

优选地：所述的自动升降台通过液压控制。

一种精确测试钢筋沿长度方向锈蚀率的装置的测试方法：

1）、取出试件中的锈蚀钢筋，刮去锈蚀钢筋上沾附的混凝土，用12%盐酸溶液进行酸洗，经清水漂净后，用石灰水中和，最后再以清水冲洗干净；

2）、将自动称重仪放置在固定架的上横梁上，夹具的上端穿过上横梁上的孔与自动称重仪相连接；

3）、将容器放置在自动升降台面上，设定自动升降台面的升降速度；

4）、将未锈蚀钢筋夹在夹具上，使夹具处于竖直状态，并使未锈蚀钢筋的下端伸入容器内，向容器中注入水，并使水面与未锈蚀钢筋的下表面齐平；

5）、将自动称重仪连接至计算机，通过计算机读取自动称重仪称重的读数m₀； 

6)、开始测试，当自动升降台面上升单位长度h时，自动称重仪称得未锈蚀钢筋质量，计算机读取读数，记为m₁；当自动升降台面上升i个单位长度h时，自动称重仪称得质量，计算机读取读数，记为m_i，其中i≥1；

7）、自动升降台面上升i个单位长度h后底i个长度单位未锈蚀钢筋的排水体积V_i：

V_i=(m_i- m_i-1）/ρ_水,其中i≥1，

其中：v_i——第i个单位长度的未锈蚀钢筋的排水体积，m³；

      h——单位长度，m；

      m_i——自动称重仪称得重量，kg，当i=1时，m_i-1=m₀=0；

      ρ_水——水的密度，1.0*10³ kg/m³；

8）、取出未锈蚀钢筋，把锈蚀钢筋夹在夹具上，重复步骤4，通过计算机读取自动称重仪称重的读数m^/₀；

9）、开始测试，当自动升降台面上升单位长度h时，自动称重仪称得锈蚀钢筋质量，计算机读取读数，记为m^/₁；当自动升降台面上升i个单位长度h时，自动称重仪称得质量，计算机读取读数，记为m^/_i，其中i≥1；

10）、自动升降台面上升i个单位长度                                                后锈蚀钢筋的排水体积v^/_i：

v^/_i=（m^/_i-m^/_i-1）/ρ_水，其中i≥1

其中：v^/_i——第i个单位长度的锈蚀钢筋的排水体积，m³；

      h——单位长度，m；

      m^/_i——自动称重仪称得重量，kg，当i=1时，m^/_i-1=m^/₀=0；

      ρ_水——水的密度，1.0*10³ kg/m³；

11）：计算钢筋锈蚀率C_i；

C_i=ρ(V_i－V^/_i)/ λh，其中i≥1

其中：ρ——钢筋的密度，7.85*10³kg/m³；

      λ——钢筋的线密度，单位kg/m；

得到每一个单位长度内的锈蚀率。

有益效果：本发明基于钢筋锈蚀的不均匀性和非线性，提出了一种通过阿基米德原理测试钢筋长度方向上不同位置的排水体积，从而得到不同位置的锈蚀率，整个测试装置的特点是组装简单，操作方便，试验所需仪器较少，可重复使用，能准确测出钢筋沿长度方向的锈蚀率。

附图说明

图1是本发明装置示意图。

附图标记名称如下：

1、固定架；2、自动升降台；3、容器；4、水；5、钢筋；6、夹具；7、计算机；8、自动称重仪；9、数据传输线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明。

如图1所示：一种精确测试钢筋沿长度方向锈蚀率的装置，包括钢筋5、固定装置、测试装置及数据采集装置，所述的测试装置包括容器3、水4及自动称重仪8，水4位于容器3内，所述的数据采集系统包括一台计算机7、数据传输线9，自动称重仪8通过数据传输线9连接至计算机7，所述的固定装置包括固定架1、自动升降台2及夹具6，固定架1由上横梁、下横梁及二根立柱组成，上横梁、下横梁分别与二根立柱通过螺栓连接在一起形成一整体，自动升降台2放置在固定架1的下横梁上，自动升降台2的升降速度可以调节，容器3放置在自动升降台2上，自动称重仪8安装在固定架1的上横梁上，上横梁上开有孔，夹具6的上端穿过上横梁上的孔与自动称重仪8相连接，当然如果在上横梁上开槽也可以，其目的在于使夹具6的上端与自动称重仪8相连接，也可以使用其他公知的方法，夹具6的下端与钢筋5的上端相连接，钢筋5的下端伸入容器内，自动升降台2与计算机7相连接。

自动升降台2通过液压控制。

一种精确测试钢筋沿长度方向锈蚀率的装置的测试方法：

第一步、取出试件中的钢筋5，刮去钢筋5上沾附的混凝土，用12%盐酸溶液进行酸洗，经清水漂净后，用石灰水中和，最后再以清水冲洗干净；

第二步、将自动称重仪8放置在固定架1的上横梁上，夹具6的上端穿过上横梁上的孔与自动称重仪8相连接；

第三步、将容器3放置在自动升降台2面上，设定自动升降台2面的升降速度；

第四步、将未锈蚀钢筋5夹在夹具6上，使夹具6处于竖直状态，使未锈蚀钢筋5的下端伸入容器内，向容器3中注入水4，并使水4面与钢筋5的下表面齐平；

第五步、将自动称重仪8连接至计算机7，通过计算机7读取自动称重仪8称重的读数m₀，在计算机上设定m₀=0，当然也可以通过对自动称重仪8清零来设定m₀=0； 

第六步、开始测试，当自动升降台面2上升单位长度h时，自动称重仪8称得未锈蚀钢筋5质量，计算机7读取读数，记为m₁；当自动升降台面2上升i个单位长度h时，自动称重仪8称得质量，计算机7读取读数，记为m_i，其中i≥1，当使用清零的方法来设定m₀=0时，在计算机上设定每一个取得的数值为正数；

第七步、自动升降台面2上升i个单位长度h后第i个单位长度未锈蚀钢筋5的排水体积V_i：

V_i=(m_i- m_i-1）/r_水,其中i≥1，

其中：v_i——第i个单位长度的未锈蚀钢筋的排水体积，m³；

      h——单位长度，m；

      m_i——自动称重仪称得重量，kg，当i=1时，m_i-1=m₀=0；

       r_水——水的密度，1.0*10³ kg/m³；

第八步、取出未锈蚀钢筋5，把锈蚀钢筋5夹在夹具6上，重复步骤第四步，通过计算机7读取自动称重仪8称重的读数m^/₀；

第九步、开始测试，当自动升降台2面上升单位长度h时，自动称重仪8称得锈蚀钢筋5的质量，计算机7读取读数，记为m^/₁；当自动升降台2面上升i个单位长度h时，自动称重仪8称得质量，计算机7读取读数，记为m^/_i，其中i≥1，当使用清零的方法来设定m₀=0时，在计算机上设定每一个取得的数值为正数；

第十步、自动升降台面2上升i个单位长度后第i个单位长度锈蚀钢筋5的排水体积v^/_i：

v^/_i=（m^/_i-m^/_i-1）/ρ_水，其中i≥1

其中：v^/_i——第i个单位长度的锈蚀钢筋的排水体积，m³；

      h——单位长度，m；

      m^/_i——自动称重仪称得重量，kg，当i=1时，m^/_i-1=m^/₀=0；

      ρ_水——水的密度，1.0*10³ kg/m³；

第十一步：计算钢筋锈蚀率C_i；

C_i=ρ(V_i－V^/_i)/ λh，其中i≥1

其中：ρ——钢筋的密度，7.85*10³kg/m³；

      λ——未锈蚀钢筋的线密度，单位kg/m；

得到每一个单位长度内的锈蚀率。