用于模拟水工混凝土藻类腐蚀的实验装置及其实验方法与流程

1.本发明涉及水工混凝土藻类腐蚀实验，具体说，是一种用于模拟水工混凝土藻类腐蚀的实验装置及其实验方法。


背景技术：

2.近年来水工混凝土的设计寿命已近百年，但水工混凝土所面对的环境考验比路面混凝土更加苛刻，因为水工混凝土不仅要抵抗物理破坏、化学破坏，还要遭受水体中生物破坏，其中水工混凝可以充当藻类生长载体，藻类根系和生长繁殖过程对混凝土有一定的腐蚀性，严重降低混凝土的使用寿命。
3.藻类对水工混凝土的宏观影响肉眼可见，它不仅影响水工混凝土的外形美观，而且渗入混凝土内部，在混凝土表层生长，使水工混凝土暴露于有腐蚀化学介质和生物介质的环境之中，最终劣化水工混凝土，降低其使用寿命。
4.现在大多数研究都局限于现场暴露实验，但远离水边的研究人员无法进行现场暴露实验。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于模拟水工混凝土藻类腐蚀的实验装置及其实验方法，解决现有技术缺少水工混凝土藻类腐蚀专用实验设备的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于模拟水工混凝土藻类腐蚀的实验装置，包括构成实验装置主体的顶部部分开放的外壳和覆盖外壳顶部开放部分的密封推拉盖，在外壳外侧底部设置有磁力搅拌器，在外壳里侧设置有模拟水面风浪和潮汐的变频造浪器、温控器、光度检测仪、水体质量控制仪，在外壳里侧侧壁上部设置保证藻类光合作用的led灯管，在外壳底部安装有便于实验周期性换置新水体的带有截止阀的排水管道，在外壳顶部开有供送co2气体进入壳体的带有密封橡胶垫的气泵入口，外壳外侧设置有用于水体环境检测和预警的传感器和报警器。
7.所述变频造浪器温控器、光度检测仪、水体质量控制仪均设置在外壳的内壁上。
8.所述密封推拉盖侧面设置有把手。
9.所述传感器和报警器与温控器、光度检测仪及水体质量控制仪相连。
10.所述外壳侧底面为混凝土试样放置区，每个混凝土试样放置区上设置有底部定位线，使得每个试样按一定距离成梅花桩形放置。
11.上述用于模拟水工混凝土藻类腐蚀的实验装置的实验方法，包括以下步骤：
12.(a)实验前，检查并关闭外壳上的排水管密封盖是否密封，然后将实验所用到的水体与藻类或者藻类孢子按照实验比例均匀混合后注入外壳；
13.(b)打开温控器和水体质量检测仪，使实验装置内水体温度控制和盐度控制在适合试验藻体生长的值；
14.(c)在外壳内按照腐蚀反应器底部十字定位点放入混凝土试样，关闭外壳底部的
密封推拉盖；打开光度检测仪和led灯管使光度控制在适合试验藻体生长的值，并按照光暗周期12小时：12小时间隔进行工作，关闭腐蚀反应器密封推拉盖，打开空气泵，向藻类腐蚀反应器注入气体，打开变频造浪器的间歇模式，打开并设置试验所需磁力搅拌器参数；
15.(d)藻类腐蚀反应器内的各项水质指标，通过各项检测仪测量后，将测得数据输送个传感器进行分析，当某项水质指标未达标时，报警器发出警报；
16.(e)周期性更换水体，打开排水管内部密封盖和外部排水管截止阀，待实验水体流出完毕后，重复(a)进行实验。
17.本发明的有益效果是：为相关水工混凝土藻类腐蚀研究人员提供了一个专用装置，可以解决相关水工混凝土藻类腐蚀研究人员的装置问题，藻类腐蚀反应器下侧连接磁力搅拌器，以防止藻类孢子在未附着在混凝土表面之前沉降，本装置可以模拟藻类孢子、幼藻和成年藻对混凝土的腐蚀，以及藻类在各种环境下对混凝土的腐蚀。本装置在满足藻类生长繁殖的同时，而且还弥补了现场暴露实验对水工混凝土藻类腐蚀的机理研究条件的不足。
附图说明
18.图1是本发明水工混凝土藻类腐蚀装置的俯视示意图。
19.图2是本发明水工混凝土藻类腐蚀装置的侧面示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.如图1、2所示，本发明的用于模拟水工混凝土藻类腐蚀的实验装置，包括构成实验装置主体的顶部部分开放的外壳1和覆盖外壳顶部开放部分的密封推拉盖，在外壳1外侧底部设置有磁力搅拌器9，在外壳1里侧设置有模拟水面风浪和潮汐的变频造浪器4、温控器15、光度检测仪13、水体质量控制仪14，在外壳1里侧侧壁上部设置保证藻类光合作用的led灯管6，在外壳1底部安装有便于实验周期性换置新水体的带有截止阀的排水管道7，在外壳1顶部开有供送co2气体进入壳体的带有密封橡胶垫的气泵入口5，外壳1外侧设置有用于水
体环境检测和预警的传感器3和报警器11。
24.所述变频造浪器4、温控器15、光度检测仪13、水体质量控制仪14均设置在外壳1的内壁上。
25.所述密封推拉盖12侧面设置有把手8。
26.所述传感器3和报警器11与温控器15、光度检测仪13及水体质量控制仪14相连。
27.所述外壳1里侧底面为混凝土试样2放置区，每个混凝土试样2放置区上设置有底部定位线，使得每个试样按一定距离成梅花桩形放置。
28.上述用于模拟水工混凝土藻类腐蚀的实验装置的实验方法，包括以下步骤：
29.(a)实验前，检查并关闭外壳上的排水管密封盖是否密封，然后将实验所用到的水体与藻类或者藻类孢子按照实验比例均匀混合后注入外壳；
30.(b)打开温控器和水体质量检测仪，使实验装置内水体温度控制和盐度控制在适合试验藻体生长的值；
31.(c)在外壳内按照腐蚀反应器底部十字定位点放入混凝土试样，关闭外壳底部的密封推拉盖；打开光度检测仪和led灯管使光度控制在适合试验藻体生长的值，并按照光暗周期12小时：12小时间隔进行工作，关闭腐蚀反应器密封推拉盖，打开空气泵，向藻类腐蚀反应器注入气体，打开变频造浪器的间歇模式，打开并设置试验所需磁力搅拌器参数；
32.(d)藻类腐蚀反应器内的各项水质指标，通过各项检测仪测量后，将测得数据输送个传感器进行分析，当某项水质指标未达标时，报警器发出警报；
33.(e)周期性更换水体，打开排水管内部密封盖和外部排水管截止阀，待实验水体流出完毕后，重复(a)进行实验。
34.具体地说，外壳1上设有平行推拉盖12以放入或取出试样；磁力搅拌器9以便研究藻类幼体孢子在混凝土表面均匀附着；外壳1侧面的排水管7便于实验周期性更换新的水体；变频造浪器4可以模拟水面风浪和潮汐现象；外壳1顶部设有的气泵入口5并加以密封橡胶垫，供送co2气体进入藻类腐蚀反应器内，以保证藻类能够进行光合作用、呼吸作用以及能量转换所需的有机碳；外壳1顶部设置led灯管6，以保证藻类的光合作用正常进行；外壳1顶部设置密封推拉盖12，可以实现在无菌环境下藻类对混凝土的腐蚀情况。外壳1底部的磁力搅拌器9以便模拟真实环境下藻类孢子对混凝土附着进而腐蚀的过程。光度检测仪13、水体质量检测仪14和温控器15，可实时监控藻类生长繁殖的温度节律与生存环境，使其快速对藻类生长环境进行调整；混凝土试样2放置区设置腐蚀反应器底部定位线，使得每个试样按一定距离放置，并放置梅花桩形，以保证变频造浪器9对每个试样都有风浪作用。
35.实施例1
36.按照海洋环境下浒苔孢子对混凝土的试验方法，具体步骤如下：拉开藻类腐蚀反应器推拉盖，将试验试块按照腐蚀反应器底部十字标点处，并将制备盐度30-33
‰
、ph8.0
±
1的海水放入藻类腐蚀反应器内。打开温控器、使水体温度保持在20℃
±
1℃内，打开led灯管，使藻类腐蚀反应器内光照强度在50μmol/m2s，光照时间14h，黑夜时间10h。
37.打开磁力搅拌器，取密度为1.5
×
106cell/ml藻类孢子均匀放置在藻类腐蚀反应器水体中，关闭腐蚀反应器推拉盖和磁力搅拌器并打开空气泵，黑夜静止24h。打开变频造浪器，传感器和报警器，实施检测水体质量问题。
38.实施例2
39.按照海洋环境下成熟浒苔藻体释放孢子体对混凝土的试验方法，具体步骤如下。拉开藻类腐蚀反应器推拉盖，将试验试块按照腐蚀反应器底部十字标点处，并将制备盐度30-33
‰
、ph8.0
±
1的海水放入藻类腐蚀反应器内。打开温控器、使水体温度保持在20℃
±
1℃内。
40.将成熟浒苔藻体在无菌海水中清洗干净，并剪切成1cm左右的藻段，黑夜干出24h，放入藻类腐蚀反应器内。打开led灯管，使藻类腐蚀反应器内光照强度在150μmol/m2s。待藻体从绿色变为褐色时，打开磁力搅拌器。待藻体变为白色时，取出藻段。关闭磁力搅拌器，关闭led灯管，黑夜放置24h。打开led灯管，使藻类腐蚀反应器内光照强度在50μmol/m2s，光照时间14h，黑夜时间10h，打开变频造浪器，传感器和报警器，实施检测水体质量问题。
41.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围；本装置放置的试验样品块数、试验样品尺寸和试验样品放置的不同均在本发明的保护范围。