一種鏽蝕鋼筋截面軸向分布的自動測試裝置和方法與流程
2023-05-08 15:24:56 1
本發明涉及鋼筋鏽蝕狀況測定，尤其涉及一種鏽蝕鋼筋截面軸向分布的自動測試裝置和方法。
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背景技術：
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土木工程領域中，鋼筋與混凝土是目前世界上運用最為廣泛的建築材料，據統計可知目前80％的建築結構均是由混凝土澆築而成的。但由於外界環境因素如氯離子、二氧化碳等作用的侵蝕作用使得混凝土中的鋼筋產生鏽蝕，鏽蝕會使得鋼筋的截面減少，引起應力集中和鋼筋力學性能的下降，這嚴重影響了結構物的安全性和耐久性。鋼筋的鏽蝕率和鋼筋剩餘截面沿截面的軸向分布狀況是研究鋼筋鏽蝕的重要參數。
專利號為CN201410151435.6的發明公開了一種鋼筋鏽蝕率的測定裝置及測定方法。鋼筋鏽蝕率的測定裝置包括稱重儀、計算機系統，夾具和裝液體的容器，計算機系統包括處理器、輸入裝置和顯示裝置，稱重儀的數據輸出端接計算機系統的處理器，包括鋼筋升降裝置，鋼筋升降裝置包括機架、所述的夾具、夾具升降機構和感知夾具升降距離的直線位移傳感器，直線位移傳感器的位移數據輸出端接計算機系統的處理器。該發明操作簡單、檢測效率高、檢測精度高，能夠準確得到沿鋼筋長度方向最大鏽蝕率和沿鋼筋長度方向的鏽蝕率曲線。但是該發明的鋼筋鏽蝕率的測定裝置結構複雜還需要消耗動力。
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技術實現要素：
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本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單，不需要動力的鏽蝕鋼筋截面軸向分布的自動測試裝置。
本發明另一個要解決的技術問題是提供一種測試裝置結構簡單，不需要動力的鏽蝕鋼筋截面軸向分布的自動測試方法。
為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是，一種鏽蝕鋼筋截面軸向分布的自動測試裝置，包括機架、稱重儀、計算機系統、鋼筋下降裝置和裝液體的容器，計算機系統包括處理器、輸入裝置和顯示裝置，稱重儀的數據輸出端接計算機系統的處理器；鋼筋下降裝置包括鋼筋夾頭和夾頭下降機構；夾頭下降機構包括浮子、水箱，吊索、通氣管、第一定滑輪、第二定滑輪和第三定滑輪；水箱上部封閉，下部包括出水口；通氣管自上而下地穿過水箱的頂板，豎直地插入至水箱下部；水箱布置在容器上方，浮子放置在水箱中，松套在通氣管上；第一定滑輪布置在通氣管的下方，第二定滑輪布置在通氣管的上方，第三定滑輪位於鋼筋夾頭的正上方；吊索的下端與鋼筋夾頭連接，從鋼筋夾頭引出的吊索先後繞過第三定滑輪和第二定滑輪後穿過通氣管，再繞過第一定滑輪，上端與浮子連接。
以上所述的自動測試裝置，所述的浮子為泡沫塊。
以上所述的自動測試裝置，所述的浮子為半球形。
以上所述的自動測試裝置，所述的稱重儀是自動稱重記錄儀。
以上所述的自動測試裝置，水箱的出水口裝有量孔和閥門。
以上所述的自動測試裝置，包括膠塞，水箱頂板中部包括膠塞孔，膠塞嵌入膠塞孔中；通氣管穿過膠塞中部的通孔插入到水箱中。
以上所述的自動測試裝置，吊索包括兩根分索，第一定滑輪包括兩個並排的滑輪，吊索向下穿過通氣管後，兩根分索各繞過一個滑輪，分索的上端與浮子連接。
一種鏽蝕鋼筋截面軸向分布的自動測試方法，包括上述的自動測試裝置，測試過程包括以下步驟：
801、容器中盛測試液，受測鋼筋的下端插入到測試液的液面中；
802、打開水箱的出水口，隨著水箱中液面下降，受測鋼筋逐漸進入到容器的測試液中；自動稱重記錄儀按設定的時間間隔對讀取的質量數據並將質量數據和對應的時間值輸送到計算機系統；
803、計算機系統根據受測鋼筋下降的速率、質量數據和對應的時間值計算鏽蝕鋼筋剩餘截面值沿軸向分布的數據和/或鏽蝕率。
以上所述的自動測試方法，包括鋼筋下降速率的測試步驟：
901、水箱的出水口的下方放置量杯，打開出水口，並計時；讓水箱中的水通過出水口流入量杯，根據量杯中的進水量和出水口出水的時間，測定水箱出水口的流量：
902、根據出水口的流量和水箱內部的橫截面積，計算出水口流水時，水箱中液面下降的速率，鋼筋下降的速率等於水箱中液面下降的速率。
本發明鏽蝕鋼筋截面軸向分布的自動測試裝置結構簡單、不需要動力、操作簡便，測試精度可以滿足檢測需要。
[附圖說明]
下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
圖1是本發明實施例鏽蝕鋼筋截面軸向分布的自動測試裝置的結構示意圖。
[具體實施方式]
本發明實施例鏽蝕鋼筋截面軸向分布的自動測試裝置的結構如圖1所示，包括機架10、自動稱重記錄儀13、計算機系統(圖中未示出)、鋼筋下降裝置和裝液體的容器11。容器11放置在自動稱重記錄儀13的檯面上。
計算機系統包括處理器、輸入裝置和顯示裝置，自動稱重記錄儀13的數據輸出端接計算機系統的處理器。
鋼筋下降裝置包括鋼筋夾頭1和夾頭下降機構。
夾頭下降機構包括浮子3、水箱4、吊索5、通氣管2、定滑輪6、定滑輪7和定滑輪8。
水箱4上部封閉，下部有一個出水口，出水口裝有量孔和閥門9。水箱頂板401中部有一個膠塞孔，膠塞402塞入到膠塞孔中。通氣管2穿過膠塞402中部的通孔豎直地插入至水箱4下部。
水箱4安裝在機架10上，布置在容器11上方，浮子3放置在水箱4中，浮子3為半球形的泡沫塊，中部有一個豎直的通孔，浮子3松套在通氣管2上，與通氣管2滑動配合。浮力3的直徑略小於水箱4的內徑。
定滑輪6布置在通氣管2的下方，定滑輪7布置在通氣管2的上方，定滑輪8位於鋼筋夾頭1的正上方。
定滑輪6有兩個並排的滑輪，吊索5由兩根尼龍線501組成，吊索5的下端與鋼筋夾頭1連接，從鋼筋夾頭1引出的吊索5繞過定滑輪8和定滑輪7後穿過通氣管2。吊索5向下穿過通氣管2後，兩根尼龍線501各繞過定滑輪6的一個滑輪，尼龍線501的上端與浮子3連接。
水箱4中裝有大半箱的飽和食鹽水401，水箱4的頂部為密閉的氣室。水箱4是一個恆流裝置，通氣管2下端Q與水箱出水口P的高度距離，決定了兩者之間的水位差，通過調整通氣管2插入的深度，可以調整水箱出水口的流量。水箱出水口的流量值可以通過量杯和秒表測定。
水箱出水口放水時，水箱4中液面和浮子下降的速率可以通過水箱出水口的流量值和水箱的橫截面積計算出來。水箱出水口放水時，鋼筋夾頭1的下降速度與浮子下降的速度相同。
鋼筋夾頭1夾在受測鋼筋100的頂端，容器11中盛測試液1101，受測鋼筋100下落，下端進入到測試液的液面下中。測試液1101最好採用甲醇、乙醇或者汽油等比重較小的液體。
本發明鏽蝕鋼筋截面軸向分布的自動測試裝置，測試過程包括以下步驟：
1)提前測定鋼筋下降的速率：
鋼筋下降的速率可由恆流瓶的相關原理計算得到，但由於流速會受到液體粘度等其他因素的影響，為了獲得更精確的試驗結果，減小試驗誤差，本實施例對液體的流速進行實際測量：水箱的出水口的下方放置量杯，打開出水口，並計時；讓水箱中的水通過出水口流入量杯，根據量杯中的進水量和出水口出水的時間，測定水箱出水口的流量：
根據出水口的流量和水箱內部的橫截面積，計算出水口流水時，水箱中液面下降的速率，鋼筋下降的速率等於水箱中液面下降的速率。
2)測定鋼筋下降的速率之後，進行鏽蝕鋼筋剩餘截面值沿軸向分布的數據和/或鏽蝕率的測試：
容器中盛測試液，受測鋼筋的下端插入到測試液的液面中；
打開水箱的出水口，隨著水箱中液面下降，受測鋼筋逐漸進入到容器的測試液中；自動稱重記錄儀按設定的時間間隔對讀取的質量數據並將質量數據和對應的時間值輸送到計算機系統；
計算機系統根據受測鋼筋下降的速率、質量數據和對應的時間值計算鏽蝕鋼筋剩餘截面值沿軸向分布的數據和/或鏽蝕率。
本發明以上實施例的水箱是恆流裝置，通過水箱出水口放水，導致水箱4內飽和食鹽水401的液面下降，漂浮於水箱4內液面上的浮子3隨之下降，從而使受測鋼筋100沒入容器11內的測試液1101中。水箱出水口放水的流量決定了鋼筋入水的速率，可以避免了試驗操作人員目測鋼筋下降深度帶來的誤差。採用的自動稱重記錄儀13不僅能夠稱取數據，還能夠根據一定的時間間隔自動對所讀取的質量數據進行記錄，避免了繁瑣的人為操作。
採用面積大的輕質泡沫板作為浮子，保證浮子有足夠的浮力浮於液面上並且減小試驗的誤差。半球體的浮子因上大下小有利於減小測試液浮力對於受測鋼筋移動精度的影響,同時便於氣泡上升到水箱上部的空間中。
容器11中所裝的測試液是甲醇、乙醇或者汽油。
鋼筋下降i個位移間隔值的稱重數值mi，則鋼筋下降i個位移間隔值後的截面積Si：
其中，mi——i時刻時的稱重數值；
g——重力加速度；
ρ——液體的密度；
h—單位時間內鋼筋下降的距離；
設鋼筋原始橫截面積為S0，根據S0和Si得到沿鋼筋長度方向下降i個設定位移間隔值時的鏽蝕率Ci：
本發明鋼筋鏽蝕率的自動測試裝置簡易、無需動力，操作簡單、檢測效率高、檢測精度高，整個檢測全自動化，除試驗開始時啟動設備外，無需人為操作，能夠準確得到沿鋼筋長度方向最大鏽蝕率，測試精度可以滿足檢測需要。