一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验装置及方法

文档序号:25795290发布日期:2021-07-09 11:53阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验装置,其特征在于,包括腐蚀模拟装置和制备装置;所述腐蚀模拟装置包括密闭多孔容器(10)和电化学测试装置(11);所述密闭多孔容器(10)内部设置有辅助电极(6)、工作电极(7)和参比电极(8),辅助电极(6)、工作电极(7)和参比电极(8)均位于密封多孔容器(10)内腐蚀液的液面下方,通过导线与电化学测试装置(11)相连接;所述电化学测试装置(11)用于测量工作电极(7)的开路电位,与数据处理系统(12)相连接;所述制备装置用于制备工作电极(7),包括模具(3)和多个悬挂支架(5),所述模具(3)为顶部敞开的盒状结构,内部设置有多个槽体,用于充填尾砂胶结料浆,所述悬挂支架(5)设置于模具(3)上方,两端通过支架底座(4)固定,用于悬挂钢筋试样(2)。2.根据权利要求1所述的一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验装置,其特征在于,所述密闭多孔容器(10)采用不锈钢或玻璃制成。3.根据权利要求1所述的一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验装置,其特征在于,所述参比电极(8)采用饱和甘汞电极,辅助电极(6)设置为铂片。4.根据权利要求1所述的一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验装置,其特征在于,所述辅助电极(6)、工作电极(7)、参比电极(8)与导线焊接处采用环氧树脂封固。5.一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验方法,其特征在于,采用权利要求1所述的实验装置,具体包括如下步骤:步骤1,选取研究区,在研究区内采集充填尾砂和水样,确定水样内的离子成分及浓度;步骤2,制备工作电极,具体包括以下步骤:步骤2.1,截取钢筋加工为钢筋试样(2),钢筋试样(2)表面设置有待测试防护措施,测量得到钢筋试样(2)的表面积和初始质量,将钢筋试样(2)悬挂于悬挂支架(5)上,利用悬挂支架(5)将钢筋试样(2)置于模具(3)槽体的中心位置处;步骤2.2,根据矿山充填假底施工配比参数,利用从研究区采集得到的充填尾砂和水样配制尾砂胶结料浆,将尾砂胶结料浆注入模具(3)槽体内,尾砂胶结料浆包裹于钢筋试样(2)表面,形成尾砂胶结充填体(1),待尾砂胶结充填体(1)脱水凝固后,将尾砂胶结充填体(1)从槽体内取出,置于恒温养护箱内进行养护;步骤3,利用腐蚀模拟装置对养护后的尾砂胶结充填体(1)进行模拟腐蚀试验,具体包括以下步骤:步骤3.1,将养护后的尾砂胶结充填体(1)、辅助电极(6)和参比电极(8)置于密闭多孔容器(10)内,利用养护后的尾砂胶结充填体(1)内的钢筋试样(2)作为工作电极(7),向密闭多孔容器(10)内注入从研究区采集得到的水样,利用该水样作为腐蚀液(9);步骤3.2,设置模拟腐蚀时长,将养护后的尾砂胶结充填体(1)、辅助电极(6)和参比电极(8)全部浸泡于水样中,并与电化学测试装置(11)相连接,进行模拟腐蚀实验,利用电化学测试装置(11)测量不同腐蚀时间条件下工作电极(7)的电位,获得不同腐蚀时间条件下钢筋试样(2)的开路电位,分析钢筋试样开路电位随腐蚀时间的变化规律;步骤3.3,当尾砂胶结充填体(1)的腐蚀时间达到设置的模拟腐蚀时长时,结束模拟腐蚀实验,利用电化学测试装置(11)测量获得钢筋试样(2)的极化曲线和电化学阻抗谱;步骤4,将尾砂胶结充填体(1)从密闭多孔容器(10)内取出,破坏尾砂胶结充填体(1)取
出钢筋试样(2),利用盐酸对钢筋试样(2)进行冲洗,去除钢筋试样(2)表面的腐蚀产物,观察钢筋试样(2)的表面形态,测量钢筋试样(2)的质量,基于失重法腐蚀速率测试原理,计算钢筋试样(2)的腐蚀速率;步骤5,利用塔菲尔曲线对钢筋试样(2)的极化曲线进行拟合,获得钢筋试样(2)的腐蚀电流密度,结合计算得到的钢筋试样腐蚀速率,分析钢筋试样(2)的电化学阻抗谱,确定待测试防护措施对钢筋试样的防护效果。6.根据权利要求5所述的一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验防腐,其特征在于,所述步骤2.1中,所述待测试防护措施为环氧树脂涂层,环氧树脂涂层均匀涂抹与钢筋试样(2)表面。7.根据权利要求5所述的一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验防腐,其特征在于,所述步骤2.1中,钢筋试样(2)长度为120mm。8.根据权利要求5所述的一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验防腐,其特征在于,所述步骤2.2中,恒温养护箱内部温度设置为20℃、湿度设置为90%,养护时间设置为4周。9.根据权利要求5所述的一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验防腐,其特征在于,所述步骤3.2中,分别在尾砂胶结充填体(1)浸泡至第4周、第6周、第10周和第14周时,利用电化学测试装置(11)测量工作电极(7)的电位。10.根据权利要求5所述的一种用于模拟滨海金属矿充填假底钢筋腐蚀的实验防腐,其特征在于,所述步骤4中,钢筋试样腐蚀速率的计算公式如式(1)所示:式中,v表示钢筋试样的腐蚀速率,单位为g/m2/d;m0表示钢筋试样的初始质量,单位为g;m
t
表示去除腐蚀产物后钢筋试样的质量,单位为g;s表示钢筋试样的表面积,单位为m
‑2;t表示钢筋试样的腐蚀时间,单位为d。
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