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模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价装置及方法

模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价装置及方法

IPC分类号 : G01N17/00,G01N29/07,G01N33/38

申请号
CN202110525874.9
可选规格
  • 专利类型: 发明专利
  • 法律状态: 有权
  • 申请日: 2021-05-14
  • 公开号: 112986124A
  • 公开日: 2021-06-18
  • 主分类号: G01N17/00
  • 专利权人: 湖南大学

专利摘要

本发明公开了一种模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价装置及方法,包括电通量多功能测定仪主机、计算机、电极板、溶液罐、加压罐、溶液配制罐和有机玻璃试验箱;电通量多功能测定仪主机和计算机连接;有机玻璃试验箱包括第一有机玻璃负极溶液槽、混凝土试块空腔、有机玻璃正极溶液槽、第二有机玻璃负极溶液槽和超声波发射与接收探头。本发明将混凝土的长期性能侵蚀过程与强度试验过程结合进行,使强度指标与离子侵蚀指标可以实时对应,还可以考虑高渗透压耦合离子侵蚀的影响,针对深埋地下空间高渗透压下离子侵蚀的耐久性进行评价,实现科学合理地预估深埋地下混凝土结构使用寿命的功能。

权利要求

1.一种模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价装置,其特征在于,包括电通量多功能测定仪主机(1)、计算机(5)、电极板(7)、有机硅橡胶筒(8)、溶液罐(21)、加压罐(23)、溶液配制罐(24)和有机玻璃试验箱(29);

所述电通量多功能测定仪主机(1)包括六通道接口(2)、可编程电源接口(3)和彩色触摸屏(4);所述电通量多功能测定仪主机(1)和计算机(5)通过数据传输线(6)连接;

所述有机玻璃试验箱(29)包括第一有机玻璃负极溶液槽(9)、混凝土试块空腔(10)、有机玻璃正极溶液槽(11)、第二有机玻璃负极溶液槽(30)和超声波发射与接收探头(31);所述混凝土试块空腔(10)用于放置混凝土试块,所述超声波发射与接收探头(31)紧贴混凝土试块,并通过数据传输线(6)与计算机(5)连接;

所述电极板(7)与电通量多功能测定仪主机(1)连接,并分别插入第一有机玻璃负极溶液槽(9)、有机玻璃正极溶液槽(11)和第二有机玻璃负极溶液槽(30)中;

所述有机硅橡胶筒(8)分别设置于混凝土试块空腔(10)两端,用于密封混凝土试块空腔(10);

所述溶液罐(21)分别由蒸馏水旋拧阀(26)与侵蚀溶液旋拧阀(20)控制开关;所述加压罐(23)与溶液配制罐(24)连接;所述溶液配制罐(24)通过连接管旋拧阀(22)与溶液罐(21)连接;所述溶液罐(21)出口装有总管压力表(18)和总管流量表(19);

所述溶液罐(21)和溶液配制罐(24)通过侵蚀液与干湿循环管道(32)与有机玻璃试验箱(29)连接。

2.根据权利要求1所述的一种模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价装置,其特征在于,所述有机玻璃正极溶液槽(11)下端设有注水通道,所述第一有机玻璃负极溶液槽(9)、有机玻璃正极溶液槽(11)和第二有机玻璃负极溶液槽(30)上端分别设有出水通道;

所述电极板(7)分别通过出水通道插入第一有机玻璃负极溶液槽(9)、有机玻璃正极溶液槽(11)和第二有机玻璃负极溶液槽(30)中;

所述溶液罐(21)和溶液配制罐(24)通过侵蚀液与干湿循环管道(32)分别与有机玻璃正极溶液槽(11)两端的注水通道和出水通道连接,且出水通道外连接有出水口阀门(35)。

3.根据权利要求1所述的一种模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价装置,其特征在于,还包括干湿冻融循环装置,所述干湿冻融循环装置包括气体加压机(15)和单片机(17),所述气体加压机(15)出口装有压力表(14)和流量表(16);所述溶液罐(21)和干湿冻融循环装置出口分别连接有电磁阀(13),所述电磁阀(13)通过单片机(17)控制;所述干湿冻融循环装置通过侵蚀液与干湿循环管道(32)分别与有机玻璃正极溶液槽(11)两端的注水通道和出水通道连接。

4.根据权利要求1所述的一种模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价装置,其特征在于,还包括橡胶密封垫片(12)和止水密封螺栓(28);所述有机玻璃试验箱(29)底端为榫卯结构,榫卯结构通过止水密封螺栓(28)与橡胶密封垫片(12)实现密封。

5.根据权利要求2所述的一种模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价装置,其特征在于,还包括止水橡胶(33),所述止水橡胶(33)用于密封注水通道和出水通道。

6.根据权利要求1所述的一种模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价装置,其特征在于,还包括电磁加热线圈(34),所述电磁加热线圈(34)设置于混凝土试块空腔(10)和有机玻璃正极溶液槽(11)之间,用于保持溶液温度。

7.一种利用权利要求1至6任一项所述实时评价装置的模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价方法,其特征在于,包括如下步骤:

S1:注入试验液体,记录加入液体的时间,不同的工况采用不同的预吸水时间,并在预吸水完成后,同时进行电通量与超声波传输时间的记录,同时超声波发射端与接收端记录超声波声速v、频率f与波幅A

S2:超声波传播时间的初始值为t0,精确至0.1μs,同时开始电通量的测量,试验过程中应始终保持试件与偶联剂的温度均为20±2℃,排除超声波与试件量测的气泡,并保护试件的密封材料不受损伤;

S3:试件的断面进行干湿循环以及侵蚀溶液侵蚀时,吸水率通过液面高度读取,且吸水率、超声波相对传播时间和超声波相对动弹性模量进行一次测量,控制温度为20±2℃;

S4:按照记录超声波初始传输时间的模式记录每段时间超声波的传输时间tn,精确至0.1μs

S5:利用超声波的传输时间反应动弹性模量的变化,其中,超声波在耦合剂中的传播时间计算公式为tc=lc/vc;式中,tc为超声波在耦合剂中的传输时间,单位:μs,精确至0.1μsvc为超声波在耦合剂中的传输速度,单位:km/s

S6:经过冻融循环、干湿循环和离子侵蚀之后,试件传播轴线上传播时间的相对变化:,式中,τn为试件的超声波相对传输时间,单位为:%,精确到0.1;t0为在预吸水后第一次冻融之前,超声波在试件和偶联剂中的总传播时间,即超声波传播时间初始值,单位:μstn为经过一定侵蚀时间之后超声波在试件和偶联剂中的总传输时间,单位:μs

S7:经过一定时间的侵蚀之后,相对动弹性模量计算方法为Ru,n=τ2n×100,式中,Ru,n为试件的超声波相对动弹性模量,单位:%,精确到0.1。

8.一种利用权利要求1至6任一项所述实时评价装置的高渗透压离子侵蚀方法,其特征在于,包括如下步骤:

A1:阴极溶液采用化学纯试剂配置为质量浓度3.0%的NaCl溶液,阳级溶液采用化学纯试剂配置为0.3mol/L的NaOH溶液;

A2:将试件预先进行真空饱水,应先将试件放入真空容器中,启动真空泵,应在5min内将气压减小到1-5kPa,保持该真空度3h,然后在真空泵仍然运转的情况下,注入足够的蒸馏水,直至淹没试件,1h后恢复常压,继续浸泡24h;

A3:真空饱水后,应从水中取出试件,并抹掉多余水分,将试件侧面均匀涂抹硅胶或者树脂,通过有机硅橡胶筒密封,安装固定到有机玻璃试验箱中,通过底板,顶板的橡胶圈与止水密封;

A4:有机玻璃与有机硅橡胶圈密封完成后,进行初始试加压至2MPa,观察气压表的变化,直到气压表数值不再变化,否则,应检查装置气密性;

A5:检查完装置的气密性后,应将质量浓度为3.0%的NaCl溶液与摩尔浓度为0.3mol/L的NaOH溶液分别注入有机玻璃正、负极溶液漕;

A6:将电通量多功能测定仪主机与有机玻璃试验箱外部导线接口连接,将加压罐阀门打开,保持特定压力,再正确连接电源线,保持试验漕中充满溶液的情况下接通电源;调节可调电压模块,施加(60±0.1)V直流恒电压;

A7:记录电流初始读数I0,同时记录超声波传输时间,每5min记录一次电流读数,记录一次超声波传输时间,记录一次溶液漕温度;一共记录6h;

A8:试验结束后,有机玻璃箱可通过试验管路进行蒸馏水冲洗,通过鼓风机进行干燥以备下次使用;

A9:试验过程结束后,绘制电流与时间的关系图,通过将各点数据以光滑曲线连接起来,对曲线做面积积分,按梯形法进行面积积分,得到6h通过的电通量,单位:C;

电通量按照下列简化公式进行计算:

式中,Q为通过试件的总电通量,单位:C;I0为初始电流,单位:A,精确到0.001A;It为在试件t min时的电流,单位:A,精确到0.001A。

9.一种利用权利要求1至6任一项所述实时评价装置的干湿冻融循环方法,其特征在于,包括如下步骤:

B1:将试件固定于有机玻璃试验箱,通过气冻水融进行冻融循环,通过有机玻璃试验箱内温湿度计与电磁加热线圈进行温度监控;

B2:通过单片机自动控制,进行数据实时动态显示,并满足断电记忆和试验数据自动存储功能;

B3:按照标准养护,养护龄期24d后,随后将试件放在20±2℃水中浸泡,浸泡水高度高出试件顶面20-30mm,在水中浸泡时间为4d,即试件在28d龄期时开始进行冻融试验;

B4:通过单片机控制电磁阀,开启鼓风机控制温度为-18℃,开始计算时间;此时,正极溶液试验漕控制温度为-20—-18℃,冷冻时间为4h;

B5:蒸馏水溶液罐控制蒸馏水温度为18-20℃,使得试件转化为融化状态,并通过电磁加热线圈保持水温为18-20℃,融化时间为4h;

B6:每隔5min,进行超声波传输时间测试,可得到每一个周期性能指标的五分钟变化曲线。

模拟深层环境侵蚀与材料性能劣化的实时评价装置及方法专利购买费用说明

专利买卖交易资料

Q:办理专利转让的流程及所需资料

A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。

1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2:按规定缴纳著录项目变更手续费。

3:同时提交相关证明文件原件。

4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q:专利转让变更,多久能出结果

A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。

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