一种混凝土的微生物腐蚀实验装置以及实验方法
【专利摘要】本发明涉及一种混凝土的微生物腐蚀实验装置以及实验方法，其特征在于：包括腐蚀反应发生仓、实验气体发生装置、介质溶液更换装置；用于向所述腐蚀反应发生仓内提供实验气体的所述实验气体发生装置通过耐腐蚀的气体导管与所述腐蚀反应发生仓连通；用于更换所述腐蚀反应发生仓内介质溶液的所述介质溶液更换装置通过耐腐蚀的液体导管与所述腐蚀反应发生仓连通。本发明可以填补现有技术中无微生物对混凝土腐蚀实验专用设备的技术空白，为技术人员进一步了解微生物对混凝土腐蚀特性提供了专用的实验装置。
【专利说明】
一种混凝土的微生物腐蚀实验装置以及实验方法
技术领域
[0001]本发明属于微生物腐蚀混凝土特性实验技术领域，特别是涉及一种混凝土的微生物腐蚀实验装置以及实验方法。
【背景技术】
[0002]混凝土的耐腐蚀性是反映混凝土耐久性的重要指标之一，它关系到混凝土构筑物的使用寿命。通常所说的混凝土腐蚀一般是指化学介质腐蚀。混凝土抗化学介质侵蚀的能力一般要低于其它形式的腐蚀。上个世纪，众多的学者对混凝土受化学介质侵蚀做了大量的研究工作，基本查明了各因素的影响规律，但是腐蚀介质主要限于无机酸、碱、盐及有机酸等介质，没有涉及微生物对混凝土的影响。
[0003 ]目前，国内外大量研究集中于自来水管道、污水处理厂、江河湖泊以及海水中微生物对金属表面的腐蚀，而混凝土构筑物的大量建造使微生物对混凝土的腐蚀问题慢慢得到重视，微生物对混凝土的腐蚀问题亟待解决。
[0004]1945年Parker C首次提出混凝土的腐蚀与微生物的新陈代谢作用有关，分离出了噬砼菌，由此揭开了混凝土微生物腐蚀的神秘面纱。近年来我国学者在微生物腐蚀方面也进行了大量的研究。微生物对混凝土的腐蚀开始于微生物在混凝土表面的附着，适宜环境下微生物大量繁殖，逐渐在混凝土表面生成一层生物膜，最后微生物产生具有腐蚀性的生物硫酸，对混凝土造成腐蚀。微生物对混凝土的腐蚀行为是一个复杂的电化学过程，它涉及了环境学、材料学、化学、微生物学、力学等相关科学，影响范围极广。目前，建筑实验领域没有对微生物腐蚀混凝土进行实验的专用设备。
[0005]1988年上海开展治理苏州河及其支流的污染，改善水质工程，提出混凝土管防污水侵蚀的问题，其中包括微生物腐蚀。上海建筑科学研究院做了探索性的研究，苏州混凝土水泥制品研究院也曾对混凝土排水管的腐蚀状况进行过调查，但是，截止至目前，建筑领域内仍没有有效探究微生物对混凝土腐蚀特性的实验方法。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供能够解决现有技术缺少混凝土微生物腐蚀专用实验设备问题的一种混凝土的微生物腐蚀实验装置以及运用此装置进行微生物腐蚀混凝土实验的方法。
[0007]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种混凝土的微生物腐蚀实验装置，其特征在于:包括腐蚀反应发生仓、实验气体发生装置、介质溶液更换装置;用于向所述腐蚀反应发生仓内提供实验气体的所述实验气体发生装置通过耐腐蚀的气体导管与所述腐蚀反应发生仓连通;用于更换所述腐蚀反应发生仓内介质溶液的所述介质溶液更换装置通过耐腐蚀的液体导管与所述腐蚀反应发生仓连通。
[0008]本发明还可以采用如下技术措施:
[0009]所述腐蚀反应发生仓的内部设有隔挡体，所述隔挡体将所述腐蚀反应发生仓分隔形成相通的两个实验仓室，两个所述实验仓室之一中安装有气体浓度检测报警器。
[0010]所述实验气体发生装置包括至少一组气体发生容器，所述气体导管上串联有与所述气体浓度检测报警器连接并由所述气体浓度检测报警器控制的电磁阀。
[0011]所述介质溶液更换装置包括第一溶液容器和第二溶液容器，所述液体导管上串联有蠕动栗。
[0012]还包括气体吸收装置，所述气体吸收装置与所述实验气体发生装置通过耐腐蚀的气体导管连通，所述气体回收导管上串装截止阀；所述气体吸收装置与所述腐蚀反应发生仓通过废气回收导管连通，所述废气回收导管上串装有吸气栗。
[0013]所述腐蚀反应发生仓为加装有密封仓盖的长方体仓体。
[0014]运用所述实验装置进行微生物腐蚀混凝土实验的实验方法，其特征在于:
[0015](a)将硫氧化细菌接种到牛肉浸膏与蛋白胨混合的培养基中，培养基每升含牛肉浸膏2?4g、蛋白胨4?6g，将上述培养基在酸碱度6?8、温度25?35 °C的环境下以转速160?180r/min搅拌培养16-24小时，得到硫氧化细菌菌液。
[0016](b)在实验气体发生装置的一个气体发生容器中装入固体硫化亚铁0.5-1.0g，然后再装入0.3-0.5mol/L的硫酸，两者缓慢混合，制得H2S气体，在另一个实验气体发生装置的一个气体发生容器中装入O2。
[0017](C)在腐蚀反应发生仓内放入不同强度等级的混凝土试样，且两个实验仓室内的试样数量和等级相同，将步骤(a)制得所述硫氧化细菌菌液装入第一溶液容器中，在所述第二溶液容器中装入培养液/蒸馏水，蠕动栗将硫氧化细菌菌液栗入腐蚀反应仓的一个实验仓室，蠕动栗将培养液/蒸馏水栗入腐蚀反应仓的另一个实验仓室；同时打所述电磁阀，向腐蚀反应发生仓内充入步骤(b)制得的H2S和02，当腐蚀反应发生仓内H2S气体浓度达到10-30ppm时，所述气体浓度检测报警器报警并控制与其连接的电磁阀关闭，H2S气体停止向腐蚀反应发生仓内充入，打开截止阀，将实验气体发生装置中产生的多余H2S气体通入气体吸收装置。
[0018]本发明具有的优点和积极效果是:
[0019]本发明可以填补现有技术中无微生物对混凝土腐蚀实验专用设备以及有效实验方法的技术空白，为技术人员进一步了解微生物对混凝土腐蚀特性提供了专用的实验装置。
【附图说明】
[0020]图1为一种混凝土的微生物腐蚀实验装置整体结构图；
[0021 ]图2为一种混凝土的微生物腐蚀实验装置中腐蚀反应发生仓的顶面结构图；
[0022]图3为一种混凝土的微生物腐蚀实验装置中腐蚀反应发生仓的剖面结构图；
[0023]图4为一种混凝土的微生物腐蚀实验装置中腐蚀反应发生仓的侧面结构图；
[0024]图5为一种混凝土的微生物腐蚀实验装置中腐蚀反应发生仓的底面结构图。
[0025]图中:1、第一气体发生容器;2、第二气体发生容器;3、气体吸收容器;4、第一溶液容器;5、第二溶液容器;6、第一气体导管;7、第二气体导管;8、第三气体导管;9、废气回收导管；10、第一液体导管；11、第二液体导管；12、第一电磁阀；13、第二电磁阀；14、吸气栗；15、截止阀；16、气体浓度检测报警器；17、蠕动栗；18、隔挡体；19、腐蚀反应发生仓;20、试样；21/22、进气孔洞;23、出气孔洞;24/25、溶液孔洞;26、电线孔洞;27、密封仓盖。
【具体实施方式】
[0026]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0027]请参阅图1-图5。一种混凝土的微生物腐蚀实验装置，包括腐蚀反应发生仓19、实验气体发生装置和介质溶液更换装置。
[0028]本实施例中，本装置用于研究硫化微生物对混凝土的腐蚀特性。
[0029]腐蚀反应发生仓19是本实验装置中硫化微生物腐蚀混凝土样本反应的发生容器。实验气体发生装置用于制造并为腐蚀反应发生仓19提供硫化氢气体和氧气。介质溶液更换装置用于容纳并为腐蚀反应发生仓19提供菌液和培养液/蒸馏水。
[0030]所述实验气体发生装置通过耐腐蚀的气体导管与所述腐蚀反应发生仓19连通。所述介质溶液更换装置通过耐腐蚀的液体导管与所述腐蚀反应发生仓19连通。
[0031]本实施例中，所述腐蚀反应发生仓19的内部设有隔挡体18。所述隔挡体18将所述腐蚀反应发生仓19分隔形成相通的两个实验仓室。两个所述实验仓室之一中安装有气体浓度检测报警器16。由于腐蚀反应发生仓19设置为两个实验仓室，能够进行有效地对比试验，使实验数据更有价值。所述实验气体发生装置包括至少一组气体发生容器，所述气体导管上串联有与所述气体浓度检测报警器16连接并由所述气体浓度检测报警器16控制的电磁阀。因气体导管上串装的电磁阀连接与腐蚀反应发生仓19内的气体浓度检测报警器16上，能够精确的控制充入腐蚀反应发生仓19内的气体浓度，令实验数据更加精确可控。所述介质溶液更换装置包括第一溶液容器4和第二溶液容器5，所述液体导管上串联有蠕动栗17。因介质溶液更换装置中的蠕动栗17设置为向两个方向输送介质溶液，可保证腐蚀实验的连续进行。还包括气体吸收装置，所述气体吸收装置与所述实验气体发生装置通过耐腐蚀的气体导管连通，所述气体回收导管上串装截止阀。能够保证有害气体被收集，减少对环境的污染。
[0032]本实施例中，所述的气体发生装置包括第一气体发生容器I和第二气体发生容器
2。第一气体发生容器I和第二气体发生容器2为所述一组气体发生容器。第一气体发生容器I用于制得并向腐蚀反应发生仓19提供硫化氢气体，第二气体发生容器2用于制得并向腐蚀反应发生仓19提供氧气。气体导管包括第一气体导管6、第二气体导管7、第三气体导管8。第一气体发生容器I通过第一气体导管6连通腐蚀反应发生仓19，第二气体发生容器2通过第三气体导管8连通腐蚀反应发生仓19。电磁阀包括第一电磁阀12和第二电磁阀13。第一电磁阀12串装在第一气体导管6上，第二电磁阀13串装在第三气体导管8上。
[0033]所述的气体吸收装置包括气体吸收容器3、废气回收导管9和微型吸气栗14。气体吸收容器3通过所述第二气体导管7连通所述第一气体发生容器1，所述第二气体导管7上串装截止阀15。气体吸收容器3通过所述废气回收导管9与所述腐蚀反应发生仓19连通。废气回收导管9上串装所述吸气栗14。
[0034]所述介质溶液更换装置包括第一溶液容器4和第二溶液容器5。第一溶液容器4内容纳有灭菌后的培养液/蒸馏水，第二溶液容器5内装回收的废弃菌液或培养好的菌液。液体导管包括第一液体导管10和第二液体导管11，第一液体导管10和第二液体导管11将第一溶液容器4、第二溶液容器5和腐蚀反应发生仓19串通。通过蠕动栗17来更换菌液/培养液/蒸馏水。
[0035]所述腐蚀反应发生仓19为加装有密封仓盖27的长方体仓体。腐蚀反应发生仓19的密封仓盖27上面设有用于连接第一气体导管6和第三气体导管8进气孔洞(21、22)以及用于连接废气回收导管9的出气孔洞23。腐蚀反应发生仓19的密封仓盖27上设有用于连接第一液体导管10和第二液体导管11的溶液孔洞(24、25)。还设有电线孔洞26。气体浓度检测报警器16安装在任一实验仓室内。所述进气孔洞和出气的孔洞的直径为10?12mm(根据气体导管外径设定)。所述溶液孔洞的直径为10?12mm(根据导液管外径设定)。
[0036]利用本实验装置进行实验的方法:
[0037]制得菌液，将硫氧化细菌接种到牛肉浸膏与蛋白胨混合的培养基中，培养基每升含牛肉浸膏2?4g、蛋白胨4?6g，将上述培养基在酸碱度6?8、温度25?35°C的环境下以转速160?180r/min搅拌培养16-24小时，得到硫氧化细菌菌液。
[0038]制得实验气体，在实验气体发生装置的一个气体发生容器中装入固体硫化亚铁
0.5-1.0g,然后再装入0.3-0.5moVL的硫酸，两者缓慢混合，制得H2S气体，在另一个实验气体发生装置的一个气体发生容器中装入02。
[0039]打开密封仓盖27，在腐蚀反应发生仓19内放入不同强度等级的混凝土试样20，且两个实验仓室内的试样数量和等级相同。关闭密封仓盖27。经第一气体导管6向反应仓19内充入第一气体发生容器I制得的H2S气体。经第三气体导管8向反应仓19内充入第二气体发生容器2提供的O2气体。在第一溶液容器4中装入硫氧化细菌菌液，在第二溶液容器5中装入培养液/蒸馏水，通过蠕动栗17经第一液体导管10和第二液体导管11分别等量注入腐蚀反应发生仓19。所述的气体浓度检测报警器16连接220V交流电，当腐蚀反应发生仓19内气体浓度值达到预警值，气体浓度检测报警器16会关掉第一电磁阀12。此时打开截止阀15，第一气体发生容器I制得的H2S气体会直接充入气体吸收容器3的液体中，然后被吸收。在每一个设定周期后，取出试样进行力学性能和微观结构测试。从腐蚀反应发生仓19中内取出试样20时，为了防止废气污染空气，此时打开吸气栗14，将反应仓19内的气体吸入气体吸收容器3的液体中。
【主权项】
1.一种混凝土的微生物腐蚀实验装置，其特征在于:包括腐蚀反应发生仓、实验气体发生装置、介质溶液更换装置； 用于向所述腐蚀反应发生仓内提供实验气体的所述实验气体发生装置通过耐腐蚀的气体导管与所述腐蚀反应发生仓连通； 用于更换所述腐蚀反应发生仓内介质溶液的所述介质溶液更换装置通过耐腐蚀的液体导管与所述腐蚀反应发生仓连通。2.根据权利要求1所述的混凝土的微生物腐蚀实验装置，其特征在于:所述腐蚀反应发生仓的内部设有隔挡体，所述隔挡体将所述腐蚀反应发生仓分隔形成相通的两个实验仓室，两个所述实验仓室之一中安装有气体浓度检测报警器。3.根据权利要求2所述的微生物腐蚀实验装置，其特征在于:所述实验气体发生装置包括至少一组气体发生容器，所述气体导管上串联有与所述气体浓度检测报警器连接并由所述气体浓度检测报警器控制的电磁阀。4.根据权利要求3所述的微生物腐蚀实验装置，其特征在于:所述介质溶液更换装置包括第一溶液容器和第二溶液容器，所述液体导管上串联有蠕动栗。5.根据权利要求4所述的微生物腐蚀实验装置，其特征在于:还包括气体吸收装置，所述气体吸收装置与所述实验气体发生装置通过耐腐蚀的气体导管连通，此气体回收导管上串装截止阀；所述气体吸收装置与所述腐蚀反应发生仓通过废气回收导管连通，所述废气回收导管上串装有吸气栗。6.根据权利要求2所述的微生物腐蚀实验装置，其特征在于:所述腐蚀反应发生仓为加装有密封仓盖的长方体仓体。7.如权利要求书5所述腐蚀实验装置的实验方法，其特征在于: (a)将硫氧化细菌接种到牛肉浸膏与蛋白胨混合的培养基中，培养基每升含牛肉浸膏2?4g、蛋白胨4?6g，将上述培养基在酸碱度6?8、温度25?35°C的环境下以转速160?180r/min搅拌培养16-24小时，得到硫氧化细菌菌液。 (b)在实验气体发生装置的一个气体发生容器中装入固体硫化亚铁0.5-1.0g，然后再装入0.3-0.5mol/L的硫酸，两者缓慢混合，制得H2S气体，在另一个实验气体发生装置的一个气体发生容器中装入02。 (c)在腐蚀反应发生仓内放入不同强度等级的混凝土试样，且两个实验仓室内的试样数量和等级相同，将步骤(a)制得所述硫氧化细菌菌液装入第一溶液容器中，在所述第二溶液容器中装入培养液/蒸馏水，蠕动栗将硫氧化细菌菌液栗入腐蚀反应仓的一个实验仓室，蠕动栗将培养液/蒸馏水栗入腐蚀反应仓的另一个实验仓室；同时打所述电磁阀，向腐蚀反应发生仓内充入步骤(b)制得的H2S和O2，当腐蚀反应发生仓内H2S气体浓度达到10-30ppm时，所述气体浓度检测报警器报警并控制与其连接的电磁阀关闭，H2S气体停止向腐蚀反应发生仓内充入，打开截止阀，将实验气体发生装置中产生的多余H2S气体通入气体吸收装置。
【文档编号】C12Q1/02GK105886390SQ201610494907
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】荣辉, 王海良, 高礼雄, 张磊, 张腾飞, 蒋梦默, 王素稳, 陈升, 李扬, 王国柱
【申请人】天津城建大学