[发明专利]一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验方法及装置

说明书

本发明公开了一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验方法及装置，涉及模拟管道装置技术领域。包括：腐蚀舱、U型密封组件、循环污水组件以及气体收集组件；腐蚀舱内嵌与所述U型密封组件中；循环污水组件包括塑料软管，塑料软管贯穿腐蚀舱以及所述U型密封组件，用于输送污水；气体收集组件固定于U型密封组件的两端。本发明提供的试验装置和预酸化试验方法，可以探究足尺钢筋混凝土管在真实MICC作用下的劣化行为。本发明使得足尺原位加速腐蚀试验成为可能，对于排水管网病害病理相关研究具有重要意义。

技术领域

本发明涉及公共安全应急管理技术领域，特别是指一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验装置的方法及装置。

背景技术

在城镇化快速发展过程中，地下排水管网“先天不足，后天失养”的问题日益突出。然而，当前国内的排水管网健康评价技术仍以专家经验为主、缺乏理论基础，发展严重滞后。科学认识排水管网各类病害的发生发展机理及其劣化失效过程机制，是突破这一技术瓶颈的核心科学问题。

根据以往管网检测结果，微生物诱导混凝土腐蚀(Microbiologically inducedconcrete corrosion-MICC)是混凝土污水管道中最常见的病害。混凝土污水管道的MICC过程大致可分为三个阶段：在第一阶段，混凝土表面的碱性物质被CO₂和H₂S等酸性气体中和，pH值逐渐降低；在第二阶段，当pH降低至9左右时，混凝土表面适于嗜中性硫氧化菌(Neutrophilic sulfur-oxidizing bacteria,NSOB)和真菌生长，硫酸、醋酸和乳酸等代谢产物进一步降低混凝土表面PH值；在第三阶段，当混凝土表面PH值小于4时，嗜酸性硫氧化菌(Acidophilic sulfur-oxidizing bacteria，ASOB)在混凝土表面和孔隙中大量繁殖，H₂S、单质硫和硫代硫酸盐等物质被代谢为硫酸，pH进一步降低，直到pH降为0.5～1.0，微生物系统出现自我抑制。据报道，混凝土腐蚀严重时可以达到10mm/年的腐蚀速率，最终产物为几乎没有强度的石膏，严重破坏了管道结构的完整性。

针对污水管道的MICC，现有研究多采用混凝土材料试件开展相关试验，屈指可数的管件腐蚀试验也仅仅通过硫酸浸泡或壁厚减薄来模拟MICC。这些管件模拟腐蚀方法不足之处在于：1)硫酸浸泡试验通过一定浓度的硫酸浸泡管壁，仅能模拟生物硫酸产生以后的化学过程，忽视了前期重要的化学扩散、微生物演替、微生物转化与物理膨胀致裂等过程；2)壁厚减薄试验通过机械凿薄管顶混凝土保护层，以模拟微生物引起的均匀腐蚀，没有考虑腐蚀截面形貌与腐蚀过渡层的影响。

上述两种方法虽然一定程度上可以体现MICC特征，但由于忽略了重要的微生物过程，所得试验结果难以使人信服。针对上述不足，最理想的研究手段是原位足尺管件腐蚀试验，然而，原位腐蚀非常耗时，试验成本高，难以实施。

发明内容

针对现有技术中原位腐蚀非常耗时，试验成本高，难以实施的问题，本发明提出了一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一方面，提供了一种足尺污水模拟系统加速腐蚀试验装置，包括：

腐蚀舱、U型密封组件、循环污水组件以及气体收集组件；

腐蚀舱内嵌与U型密封组件中；

循环污水组件包括塑料软管，塑料软管贯穿U型密封组件与腐蚀舱相连通，用于输送污水；

气体收集组件固定于U型密封组件的两端。

可选地，腐蚀舱为圆形钢筋混凝土管件。

可选地，U型密封组件包括：透明挡板、密封胶圈、U型反力架组、紧固螺栓；