一种盐雾碳化试验装置及其试验方法技术领域
本发明属于盐雾碳化试验领域，具体涉及一种盐雾碳化试验装置及其试验方法。
背景技术
钢筋混凝土结构是最常见的建筑结构形式，处于滨海盐雾区的钢筋混凝土结构受到碳化和氯离子侵蚀，导致钢筋锈蚀，引起建筑结构耐久性问题，缩短建筑结构服役时间和影响使用。研究盐雾环境下的混凝土碳化过程和氯离子侵蚀过程对建筑结构耐久性设计和使用寿命预测具有重要的意义。在实验室中，使用人工盐雾模拟试验和碳化加速试验研究混凝土的氯离子传输过程和抗碳化性能。然而有所不足，一方面，在实际滨海盐雾环境中，雾量很低，并不会在混凝土表面积液，而市面现有的盐雾试验箱，采用气压喷射法产生盐雾，雾量较大，在混凝土表面积液，从而导致模拟盐雾环境的氯离子传输状况与实际环境不同；另一方面，在滨海环境中，混凝土受到碳化和氯离子侵入是同时进行并相互作用的，然而实验室人工加速模拟试验时，由于当前市面上尚无相应设备，碳化与盐雾只能交替进行。显然，当前的人工模拟环境试验与实际环境情况不符。为此，需要开发适用的仪器设备，实现超低雾量的情况下高盐雾含量，碳化与盐雾可同时进行。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，提供一种盐雾碳化试验装置及其试验方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种盐雾碳化试验装置及其试验方法。
本发明针对现有技术中存在的盐雾试验环境与真实环境相差较大、没能将盐雾试验和碳化试验结合在一起、现有盐雾和碳化试验装置比较笨重、造价高、占地面积大、安装维护成本高、内部使用空间有效利用率低和设备循环利用价值低等缺点，提供如下解决方案：
一种盐雾碳化试验装置，包括试验箱、盐雾系统、二氧化碳供给与控制系统，所述试验箱包括箱体、试样支架、恒湿系统和盐雾沉降量测量装置；所述盐雾系统包括供液与液位控制系统、盐雾发生室、盐雾扩散器和风力系统；所述盐雾系统的盐雾扩散器位于试验箱中，所述二氧化碳供给与控制系统通过盐雾导管与试验箱连接。
进一步，所述恒湿系统包括盛有饱和盐溶液的敞口塑料箱和带阀门的饱和盐溶液进液管和排液管，所述进液管和排液管穿过试验箱底部，所述试验箱体底部设有带阀门的废液排液管。饱和盐溶液恒湿原理：在恒温密闭环境下，饱和盐溶液对密闭空间具有恒湿作用。
进一步，所述盐雾沉降量测量装置包括输水系统、盐雾沉降开孔导管、漏斗、上阀门、下阀门和量筒；所述输水系统包括储水瓶、输液管和输液管流量控制开关，所述输水系统的输液管与盐雾沉降开孔导管连接，所述盐雾沉降开孔导管盘绕在所述漏斗内壁顶端，所述盐雾沉降开孔导管的开孔均向下，所述储水瓶、输液管流量控制开关和部分输液管位于试验箱外部，漏斗布置在试样支架上方，漏斗顶部与试样上表面平齐，所述漏斗下端与盐雾沉降导管连接，盐雾沉降导管另一端放置在量筒内，所述盐雾沉降导管上设置上阀门和下阀门；所述漏斗、盐雾沉降开孔导管、剩余输液管和部分盐雾沉降导管位于试验箱内部，所述储水瓶、输液管流量控制开关、上阀门、下阀门、量筒和剩余盐雾沉降导管位于试验箱外部。
进一步，所述供液与液位控制系统包括盐水箱、微型潜水泵、液位控制器和液位传感器，所述微型潜水泵位于盐水箱底部，所述液位控制器通过导线和微型潜水泵控制线路与微型潜水泵连接，所述液位控制器通过导线和液位传感器控制线路与液位传感器连接。所述微型潜水泵放置在盐水箱底部，通过液位控制器的控制将盐水箱中的氯化钠溶液输送至盐雾发生室。通过液位控制盐雾产生量，进而控制盐雾沉降量，液位越高沉降量越低。
进一步，所述盐雾发生室顶部为倒漏斗形状，所述盐雾发生室底部放置超声波雾化器，所述盐雾发生室与盐雾扩散器连接的盐雾导管向上倾斜设置，这样可以使凝结在导管管壁上的小液滴流回到盐雾发生室中。
进一步，所述盐雾扩散器依次均匀交替开设朝上、朝下的气孔，所述盐雾扩散器通过盐雾导管与所述盐雾发生室连接，所述盐雾扩散器末端密封。
进一步，所述风力系统包括风力系统开孔导管、风力系统导管、除氯干燥器、风力出气管、小型气泵和风力进气管，所述风力系统开孔导管位于试验箱底部敞口塑料箱上方，所述开孔导管通过导管与除氯干燥器连接，所述除氯干燥器位于试验箱外部，所述除氯干燥器通过导气管与小型气泵连接，所述小型气泵通过风力进气管与盐雾发生室连接。所述除氯干燥器可以快速去除所抽试验箱气体中的氯化钠，同时使气体干燥，以便消除盐雾对小型气泵的腐蚀。所述的风力系统可以实现二氧化碳的循环利用，同时有一定的空气流通，更加符合真实的自然环境，使得试验效果更加符合实际情况，所得到的试验数据更加可靠和参考价值。
进一步，二氧化碳供给与控制系统包括二氧化碳气瓶、二氧化碳浓度控制器和二氧化碳浓度传感器，二氧化碳气瓶与二氧化碳浓度控制器连接，二氧化碳浓度控制器通过二氧化碳导气管与试验箱连通，二氧化碳浓度控制器通过导线与二氧化碳浓度传感器连接，二氧化碳浓度传感器位于在试验箱内中部并在试样上方。
一种盐雾碳化试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将盐雾碳化试验装置放置在恒温室中，检查盐雾碳化试验装置，确保盐雾碳化试验装置能正常工作；
（2）通过进液管向恒湿系统中注入饱和盐溶液，向盐水箱中注入足量氯化钠溶液，向储水瓶中注满去离子水；
（3）通过液位控制器调节盐雾发生室液位并通过盐雾沉降量测量装置测量盐雾沉降量，确定所需盐雾沉降量所对应的盐雾发生室内的液位；
（4）将试样置于试样支架上，并将试验箱密封处理；
（5）通过二氧化碳浓度控制器设置所需二氧化碳浓度；
（6）关闭上阀门、下阀门、进液管、排液管和废液排液管，依次开启液位控制器、二氧化碳浓度控制器、小型气泵、输液管流量控制开关、除氯干燥器、微型潜水泵和超声波雾化器；
（7）定时测量盐雾沉降量，调节盐雾发生室液位，以使盐雾沉降量保持恒定；
（8）试验结束后关闭所有控制电路，将试样取出进行相应的试验测试，并清洁盐雾碳化试验装置。
进一步，所述试验方法通过控制试验箱中盐雾和二氧化碳的含量，可同时进行碳化和盐雾试验，也可单独进行盐雾试验或碳化试验，也可交替进行进行盐雾和碳化试验。这样可以增加设备的使用功能，大大节省了购置设备的成本并减少了设备的占地面积。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用本发明的一种盐雾碳化试验装置及其试验方法可以在恒温的试验条件下低成本实现试验箱内的恒湿调节，通过将不同的试验系统分开设置，有效保证试验箱内有充足的试验空间，可以同时进行盐雾试验和碳化试验，大大提高了试验空间的利用效率，而且由于本发明的试验装置可以自行加工制作，有效降低了试验成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本发明的一种盐雾碳化试验装置结构示意图。
图2是本发明的一种盐雾碳化试验装置的盐雾沉降量测量装置结构示意图。
图3是本发明的一种盐雾碳化试验方法流程图。
其中，1为箱体，2为盐雾扩散器，3为试样支架，4为恒湿系统，5为二氧化碳导气管，6为盐雾发生室，7为输液管，8为漏斗，9为上阀门，10为下阀门，11为量筒，12为盐雾沉降开孔导管，13为储水瓶，14为进液管，15为排液管，16为废液排液管，17为盐水箱，18为液位控制器，19为液位传感器，20为二氧化碳气瓶，21为二氧化碳浓度传感器，22为二氧化碳浓度控制器，23为试样，24为超声波雾化器，25为盐雾发生室排液管，26为除氯干燥器，27为风力系统开孔导管，28为小型气泵，29为微型潜水泵，30为输液管流量控制开关，31为风力出气管，32为风力进气管，33为盐雾沉降导管，34为风力系统导管，35为盐水导管，36为盐雾导管，37为导线。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：如图1所示，一种盐雾碳化试验装置，包括试验箱、盐雾系统、二氧化碳供给与控制系统，所述试验箱包括箱体1、试样支架3、恒湿系统4和盐雾沉降量测量装置；所述盐雾系统包括供液与液位控制系统、盐雾发生室6、盐雾扩散器2和风力系统；所述盐雾系统的盐雾扩散器2位于试验箱的顶部中央，所述二氧化碳供给与控制系统通过二氧化碳导气管5与试验箱连接。
进一步，所述恒湿系统包括盛有饱和盐溶液的敞口塑料箱和带阀门的饱和盐溶液进液管14和排液管15，所述进液管14和排液管15穿过试验箱底体，所述试验箱体底部设有带阀门的废液排液管16。
如图1和图2所示，所述盐雾沉降量测量装置包括输水系统、盐雾沉降开孔导管12、漏斗8、上阀门9、下阀门10和量筒11；所述输水系统包括储水瓶13、输液管7和输液管流量控制开关30，所述输水系统的输液管7与盐雾沉降开孔导管12连接，所述盐雾沉降开孔导管12盘绕在所述漏斗8内壁顶端，所述储水瓶13、输液管流量控制开关30和部分输液管7位于试验箱外部，漏斗8布置在试样支架上方，漏斗8顶部与试样23上表面平齐，所述漏斗8下端与盐雾沉降导管33一端连接，盐雾沉降导管33另一端放置在量筒11内，所述盐雾沉降导管33上设置上阀门9和下阀门10；所述漏斗8、盐雾沉降开孔导管12、剩余输液管30和部分盐雾沉降导管33位于试验箱内部，所述储水瓶13、输液管流量控制开关30、上阀门9、下阀门10、量筒11和剩余盐雾沉降导管33位于试验箱外部。
进一步，所述供液与液位控制系统包括盐水箱17、微型潜水泵29、液位控制器18和液位传感器19，所述微型潜水泵29位于盐水箱17底部，所述液位传感器19位于盐雾发生室6中并贴于盐雾发生室内壁，所述液位控制器18通过导线37与微型潜水泵29连接，所述液位控制器18通过导线37与液位传感器19连接，所述微型潜水泵29通过盐水导管35与盐雾发生室6连接。所述微型潜水泵通过调节盐雾发生室内液位控制盐雾产生量，进而控制盐雾沉降量，液位越高沉降量越低。
进一步，所述盐雾发生室6顶部为倒漏斗形状，所述盐雾发生室6底部放置超声波雾化器24，所述盐雾发生室6与盐雾扩散器2连接的盐雾导管36向上倾斜设置。
进一步，所述盐雾扩散器2依次均匀交替开设朝上、朝下的气孔，所述盐雾扩散器2通过盐雾导管36与所述盐雾发生室6连接，所述盐雾扩散器2末端密封。
进一步，所述风力系统包括风力系统开孔导管27、除氯干燥器26和小型气泵28，所述风力系统开孔导管27位于试验箱底部敞口塑料箱27上方，所述开风力系统开孔导管27通过风力系统导管34与除氯干燥器26连接，所述除氯干燥器26位于试验箱外部，所述除氯干燥器26通过风力出气管31与小型气泵28连接，所述小型气泵28通过风力进气管32与盐雾发生室6连接。
进一步，二氧化碳供给与控制系统包括二氧化碳气瓶20、二氧化碳浓度控制器22和二氧化碳浓度传感器21，二氧化碳气瓶20与二氧化碳浓度控制器22连接，二氧化碳浓度控制器22通过二氧化碳导气管5与试验箱连通，二氧化碳浓度控制器22通过导线37与二氧化碳浓度传感器21连接，二氧化碳浓度传感器21位于在试验箱内中部并在试样上方。
如图3所所示，一种盐雾碳化试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将盐雾碳化试验装置放置在恒温室中，检查盐雾碳化试验装置，确保盐雾碳化试验装置能正常工作；
（2）通过进液管14向恒湿系统中注入饱和盐溶液，向盐水箱17中注入足量氯化钠溶液，向储水瓶13中注入去离子水；；
（3）通过液位控制器18调节盐雾发生室6液位并通过盐雾沉降量测量装置测量盐雾沉降量，确定所需盐雾沉降量所对应的盐雾发生室内的液位；
（4）将试样置于试样支架3上，并将试验箱密封处理；
（5）通过二氧化碳浓度控制器22设置所需二氧化碳浓度；
（6）关闭上阀门9、下阀门10、进液管14、排液管15和废液排液管16，依次开启液位控制器18、二氧化碳浓度控制器22、小型气泵28、输液管流量控制开关30、除氯干燥器26、微型潜水泵29和超声波雾化器24；
（7）定时测量盐雾沉降量，调节盐雾发生室6液位，以使盐雾沉降量保持恒定；
（8）试验结束后关闭所有控制电路，将试样取出进行相应的试验测试，并清洁盐雾碳化试验装置。
进一步，所述试验方法通过控制试验箱中盐雾和二氧化碳的含量，可同时进行碳化和盐雾试验，也可单独进行盐雾试验或碳化试验，也可交替进行进行盐雾和碳化试验。这样可以增加设备的使用功能，大大节省了购置设备的成本并减少了设备的占地面积。
装置工作前，将试样放置在试验箱试样支架上，向恒湿系统内注入饱和盐溶液，对试验箱做密封处理，在盐水箱中注入足量氯化钠溶液，关闭上阀门和下阀门，接通电路，通过二氧化碳控制器设置二氧化碳浓度，通过液位控制器设置适当盐雾发生室液位，二氧化碳进入试验箱，微型潜水泵工作后，将氯化钠溶液注入盐雾发生室并达到设定液位，超声雾化器产生盐雾，小型气泵工作，将气体吹入盐雾发生室，带动盐雾通过导管和盐雾扩散器进入试验箱。小型气泵通过氯离子吸收装置将试验箱内的气体抽出，形成风力系统，使盐雾持续流动并可使得二氧化碳循环利用；打开输液管流量控制开关，冲洗漏斗，将漏斗表面沉降的盐雾冲洗完全，关闭上阀门，打开下阀门，冲洗液流入量筒中，记录冲洗液体积，测定冲洗液氯离子浓度，即盐雾中的氯离子含量，这样充分利用常见的输液管系统，有效解决了微小盐雾量条件下的盐雾沉降量收集技术难题，经济简单且适用性强。
实施例2：混凝土碳化盐雾试验
配制质量分数为5%的氯化钠溶液，注入盐水箱中。调节盐雾发生室液位，使盐雾箱内盐雾沉降量为0.002mL/80cm2·h，保持此液位；将恒湿系统储液箱内注入适量饱和氯化钠溶液；将五面涂覆环氧树脂的混凝土试块放置在样品架上，暴露面朝上；将二氧化碳浓度设置为20%；启动试验装置，试验进行60天后，将试块取出分层磨粉取样，将样品配制溶液进行氯离子浓度和pH测试（用以表征碳化程度）。测得数据如表1所示：
表1盐雾碳化试验数据
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。