實驗設(shè)備和藥品:鹽霧腐蝕箱、蒸餾水、ph計、電子天平、鋼絲試件、砂紙、萬能試驗機、螺旋測微器、粗糙度儀、濃硫酸、濃硝酸。
實驗準(zhǔn)備階段:
一、鹽溶液的配制
(一)NaCl溶液的配制:
用電子天平稱取250g氯化鈉用蒸餾水溶于5L大量杯(鹽霧腐蝕箱自帶)中,得到50g/L的氯化鈉溶液。
(二)鹽溶液的酸化:
使用大創(chuàng)實驗中所用的母液(硫酸根離子與硝酸根離子按照一定比例配制)調(diào)節(jié)氯化鈉溶液的ph至3.5。
二、鋼絲試件的準(zhǔn)備
(一)用砂紙將所有的鋼絲試件打磨干凈,做好編號標(biāo)簽(1-24),用電子天平稱重M(測量三次取平均值)、螺旋測微器測其直徑D(測量三次取平均值)、長度L。
(二)腐蝕之前取三根鋼絲試件做單向拉伸實驗(118室試驗機),得到并保存應(yīng)力應(yīng)變曲線,記錄其屈服強度、斷裂強度取平均值
實驗階段:
1、將鋼絲試件按照標(biāo)號順序(4-24)依次擺放在鹽霧腐蝕箱的置物棒上,按照鹽霧腐蝕箱操作規(guī)程開始鹽霧腐蝕實驗。
2、一個循環(huán)周期(一個循環(huán)周期為多長還需要進一步確定)后,取出三根腐蝕過的鋼絲(4,5,6號鋼絲)待干燥后稱重,去除表面腐蝕物之后再稱重、測量直徑,使用粗糙度儀測量表面粗糙度并保存好數(shù)據(jù)、做單向拉伸實驗得到應(yīng)力應(yīng)變曲線并記錄屈服強度和斷裂強度。(每個數(shù)據(jù)都取三根試件的平均值)
3、以此類推,每個循環(huán)周期后都取出三根試件進行
(二)中的測量并做好記錄。
實驗數(shù)據(jù)處理:得到單位面積的質(zhì)量損失隨時間變化規(guī)律、均勻腐蝕深度和點蝕深度隨時間變化規(guī)律,試件強度變化規(guī)律。
注意點:1)每種溶液必須保證氫離子濃度變化率在30%以內(nèi)。2)計算并記錄每種變化情況下,需要補充母液的量。并在每次補充時做好記錄和測量,以節(jié)省今后的工作時間。3)必須按照要求,嚴(yán)格進行試驗。嚴(yán)格照相并記錄數(shù)據(jù)關(guān)于浸泡實驗,我們依據(jù)我國四大酸雨重災(zāi)區(qū)之一重慶市的2012年的酸性降水各離子濃度統(tǒng)計資料,去2005-2011年重慶市降水離子濃度的平均水平,作為我們配制模擬酸雨溶液的依據(jù),分別進行10倍、20倍、30倍、50倍、100倍酸雨濃度的加速試驗。主要分為酸雨母液和原液的配制。母液中硫酸和硝酸的體積比是由參考文獻的硫酸根與硝酸根的濃度比確定的。原液則完全依據(jù)年間各離子降水濃度的平均值來確定。
之所以選擇重慶市降水濃度與我們的實驗相關(guān)聯(lián)的,原因有二。我們項目的背景是研究酸雨環(huán)境下拱橋吊桿的鋼絲腐蝕演化規(guī)律,我們事前不知道其他離子對于鋼絲腐蝕是否有影響,因此我們必須參照自然環(huán)境中的個降水離子濃度,否則我們的腐蝕實驗就不具有現(xiàn)實意義了。另外,我們之所以選擇重慶作為研究對象,是因為重慶市是我國酸雨四大重災(zāi)區(qū)之一,而恰恰它也是鋼管混凝土橋梁分布最為密集的地區(qū)之一,因此我們研究在酸雨這樣的服役環(huán)境中,拱橋吊桿鋼絲腐蝕的演化規(guī)律是什么。
大氣中的酸性污染物是導(dǎo)致降水呈酸性的主要原因,我們期望通過大氣中酸性污染物的檢測來建立其與酸雨濃度的關(guān)系,但這是非常困難的,因為影響大氣中污染物濃度的因素非常多,如風(fēng)速,粉塵溫度等。目前很多人也試圖研究大氣中污染物離子的濃度,以體現(xiàn)降水中離子濃度,但是還沒有明確的關(guān)系,這部分是我們附帶研究的,不確定是否恩能夠得出確切的結(jié)論。
最后,我們希望通過得到的實驗數(shù)據(jù)建立點腐蝕、均勻腐蝕深度的數(shù)字特征,如均值方差等隨時間的變化規(guī)律,即時變概率模型。