混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置

摘要

本发明提供了一种混凝土应力加载‑硫酸盐侵蚀试验装置，涉及模拟实验技术领域，解决了现有技术中存在的混凝土硫酸盐侵蚀实验的研究中，试验因素单一的技术问题。该装置包括力加载设备、试验箱、操作箱、制冷系统、加热系统、湿度系统、空气循环系统和进排液系统，力加载设备安装在试验箱内且力加载设备用于对混凝土试件进行应力加载；加热系统和空气循环系统均安装在试验箱中，加热系统用于对试验箱内的空气加热，空气循环系统用于调节试验箱内的空气；制冷系统、湿度系统和进排液系统均安装在操作箱中，操作箱与试验箱相连通，制冷系统用于对试验箱内的空气降温，湿度系统用于调节混凝土试件的湿度，进排液系统用于给混凝土试件浸泡硫酸盐溶液。

说明书

技术领域

本发明涉及模拟实验技术领域，尤其是涉及一种混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置。

背景技术

混凝土是土木工程中应用比较广泛的结构材料之一，研究环境介质对混凝土材料的侵蚀作用具有十分重要的工程意义。工程实际调查表明，基础混凝土结构的环境侵蚀一般表现为硫酸盐、氯盐、冻融循环等侵蚀，而硫酸盐侵蚀则是使混凝土材料产生损伤累积破坏的重要侵蚀形式。硫酸盐对混凝土材料的侵蚀作用损伤了混凝土材料的内部结构，从而导致混凝土结构安全性能的降低或失效，混凝土的硫酸盐侵蚀，是混凝土老化病害的主要问题之一，如我国沿海地区、西北地区、西南地区的混凝土建筑物均存在硫酸盐侵蚀而引起破坏的工程案例。

目前，国内对混凝土硫酸盐侵蚀的研究中，试验设备只能进行单因素腐蚀研究，即硫酸盐对混凝土的侵蚀，该实验结果与实际生活中存在差异，不是很准确，因为在实际生活中，混凝土硫酸盐侵蚀中外界的环境也会影响到侵蚀效果，混凝土不仅受硫酸盐干湿交替侵蚀的影响，同时还受结构压力以及温度高低的影响，目前缺少在不同环境下对混凝土硫酸盐侵蚀研究。

发明内容

本发明的目的在于提供混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置，以解决现有技术中存在的混凝土硫酸盐侵蚀实验的研究中，试验因素单一的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置，包括力加载设备、试验箱、操作箱、制冷系统、加热系统、湿度系统、空气循环系统和进排液系统，其中，所述力加载设备安装在所述试验箱内且所述力加载设备用于对混凝土试件进行应力加载；

所述加热系统和所述空气循环系统均安装在所述试验箱中，所述加热系统用于对所述试验箱内的空气加热，所述空气循环系统用于调节所述试验箱内的空气；

所述制冷系统、所述湿度系统和所述进排液系统均安装在所述操作箱中，所述操作箱与所述试验箱相连通，所述制冷系统用于对所述试验箱内的空气降温，所述湿度系统用于调节所述混凝土试件的湿度，所述进排液系统用于给所述混凝土试件浸泡硫酸盐溶液。

可选地，所述力加载设备包括试验架、应力加载板、压力传感器和增压器，所述试验架与所述应力加载板螺纹连接，所述压力传感器和所述增压器连接在所述应力加载板上，所述混凝土试件放置在所述试验架内，调节所述增压器能使所述应力加载板对所述混凝土试件进行应力加载。

可选地，所述混凝土试件的个数至少为一个，所有所述混凝土试件沿所述试验架的长度方向分布且相邻的两个所述混凝土试件之间放置有垫块，最下层所述混凝土试件与所述试验架之间放置有所述垫块，最上层所述混凝土试件与所述应力加载板之间放置有垫板。

可选地，试验架包括上板、中板、下板、弹性件和支撑柱，所述支撑柱依次穿过所述下板、所述中板和所述上板，所述弹性件套在所述支撑柱上且所述弹性件位于所述下板和所述中板之间，所述应力加载板与所述支撑柱相连接且所述应力加载板位于所述中板和所述上板之间，所述混凝土试件放置在所述应力加载板与所述中板之间。

可选地，所述支撑柱的一端设置有螺纹，所述应力加载板和所述上板通过螺栓与所述螺纹相配合并限制在所述支撑柱上；

所述支撑柱的个数为四个。

可选地，所述制冷系统包括压缩机、冷凝器、节流器和蒸发器，所述压缩机、所述冷凝器、所述节流器和所述蒸发器通过管道依次相连通，所述蒸发器能吸收来自所述试验箱内的热气。

可选地，所述湿度系统包括加湿设备和除湿设备，所述加湿设备用于增加所述混凝土试件的湿度，所述除湿设备用于降低所述混凝土试件的湿度。

可选地，所述加热系统包括加热管和加热电源，所述加热管和所述加热电源电连接。

可选地，所述进排液系统包括储液箱、进液泵和出液泵，所述储液箱的出液口与所述试验箱的进液口通过进液管道相连通，所述储液箱的进液口与所述试验箱的出液口通过出液管道相连通，所述进液管道上设置有所述进液泵，所述出液管道上设置有所述出液泵，所述进液管道和所述出液管道穿过所述操作箱。

可选地，还包括控制设备和数据记录设备。

本发明提供的一种混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置，在进行混凝土硫酸盐侵蚀的研究中，通过力加载设备、制冷系统、加热系统、湿度系统、空气循环系统和进排液系统，可以增加多种因素来模拟多种环境研究混凝土抗环境变化性能，而这些因素可以组成四种模式的试验，即硫酸盐试验模式下的应力加载试验、高低温循环下的应力加载试验、恒温恒湿下的应力加载试验以及硫酸盐和高低温循环试验模式下的应力加载试验，以解决现有技术中存在的混凝土硫酸盐侵蚀实验的研究中，试验因素单一的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置的正面示意图；

图3是本发明实施例提供的混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置的剖视图；

图4是本发明实施例提供的混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置的力加载设备的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置的制冷系统的结构示意图；

图中1、力加载设备；11、试验架；111、上板；112、中板；113、下板；114、弹性件；115、支撑柱；116、螺栓；12、应力加载板；13、压力传感器；14、增压器；15、垫块；16、垫板；2、试验箱；3、操作箱；4、制冷系统；41、压缩机；42、冷凝器；43、节流器；44、蒸发器；5、加热系统；6、湿度系统；61、加湿设备；62、除湿设备；7、空气循环系统；8、进排液系统；81、储液箱；9、混凝土试件；10、控制设备；20、数据记录设备。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，″多个″的含义是两个或两个以上；术语″上″、″下″、″左″、″右″、″内″、″外″、″前端″、″后端″、″头部″、″尾部″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″、″第三″等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语″安装″、″相连″、″连接″应做广义理解，例如，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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置，包括力加载设备1、试验箱2、操作箱3、制冷系统4、加热系统5、湿度系统6、空气循环系统7和进排液系统8，其中，力加载设备1安装在试验箱2内且力加载设备1用于对混凝土试件9进行应力加载；加热系统5和空气循环系统7均安装在试验箱2中，加热系统5用于对试验箱2内的空气加热，空气循环系统7用于调节试验箱2内的空气，空气循环系统7是使得试验箱2体内温度均衡，不会存在局部过热或过冷的情况；制冷系统4、湿度系统6和进排液系统8均安装在操作箱3中，操作箱3与试验箱2相连通，制冷系统4用于对试验箱2内的空气降温，湿度系统6用于调节混凝土试件9的湿度，进排液系统8用于给混凝土试件9浸泡硫酸盐溶液。本发明提供的一种混凝土应力加载-硫酸盐侵蚀试验装置，在进行混凝土硫酸盐侵蚀的研究中，通过力加载设备、制冷系统、加热系统、湿度系统、空气循环系统和进排液系统，可以增加多种因素来模拟多种环境研究混凝土抗环境变化性能，而这些因素可以组成四种模式的试验，即硫酸盐试验模式下的应力加载试验、高低温循环下的应力加载试验、恒温恒湿下的应力加载试验以及硫酸盐和高低温循环试验模式下的应力加载试验，以解决现有技术中存在的混凝土硫酸盐侵蚀实验的研究中，试验因素单一的技术问题。

作为可选地实施方式，力加载设备1包括试验架11、应力加载板12、压力传感器13和增压器14，试验架11与应力加载板12螺纹连接，压力传感器13和增压器14连接在应力加载板12上，混凝土试件9放置在试验架11内，调节增压器14能使应力加载板12对混凝土试件9按压，在试验时，先将应力加载板12移动到能按压到混凝土试件9的位置，在启动增压器14来调节应力加载板12对混凝土试件9的进行应力加载，同时压力传感器13感应混凝土试件9的应力数值。

作为可选地实施方式，混凝土试件9的个数至少为一个，所有混凝土试件9沿试验架11的长度方向分布且相邻的两个混凝土试件9之间放置有垫块15，最下层混凝土试件9与试验架11之间放置有垫块15，垫块15是为了隔开相邻混凝土试件9的接触，最上层混凝土试件9与应力加载板12之间放置有垫板16。

作为可选地实施方式，试验架11包括上板111、中板112、下板113、弹性件114和支撑柱115，支撑柱115依次穿过下板113、中板112和上板111，弹性件114套在支撑柱115上且弹性件114位于下板113和中板112之间，弹性件114的作用是缓冲和反力的作用，避免混凝土试件9压坏下板113和中板112，应力加载板12与支撑柱115相连接且应力加载板12位于中板112和上板111之间，混凝土试件9放置在应力加载板12与中板112之间。

作为可选地实施方式，支撑柱115的一端设置有螺纹，应力加载板12和上板111通过螺栓116与螺纹相配合并限制在支撑柱115上，在同一根支撑柱115上，应力加载板12的两侧均设置有螺栓116，上板111的两侧也均设置有螺栓116，通过调节螺栓116在支撑柱115上的位置，进而改变应力加载板12在支撑柱115上的位置；支撑柱115的个数为四个，保持应力加载板12的稳定。

作为可选地实施方式，制冷系统4包括压缩机41、冷凝器42、节流器43和蒸发器44，压缩机41、冷凝器42、节流器43和蒸发器44通过管道依次相连通，蒸发器44能吸收来自试验箱2内的热气。压缩机41用于将从蒸发器44中流过来的制冷工质进行压缩，压缩后的气态制冷工质沿管道进入到冷凝器42中，经过冷凝器42后成为液态的制冷工质，再沿管道经过节流器43后，通过管道进入到蒸发器44中，蒸发器44内的制冷工质吸收来自试验箱2内的热气后，进入到压缩机41，重复循环，实现为试验箱2内混凝土试件9降低温度。

作为可选地实施方式，湿度系统6包括加湿设备61和除湿设备62，加湿设备61用于增加混凝土试件9的湿度，除湿设备62用于降低混凝土试件9的湿度。加热系统5包括加热管和加热电源，加热管和加热电源电连接，加热管通电后可以增加试验箱2内的温度。

作为可选地实施方式，进排液系统8包括储液箱81、进液泵和出液泵，储液箱81内存储的液体为硫酸盐溶液，储液箱81的出液口与试验箱2的进液口通过进液管道相连通，储液箱81的进液口与试验箱2的出液口通过出液管道相连通，进液管道上设置有进液泵，出液管道上设置有出液泵，进液管道和出液管道穿过操作箱3。启动进液泵时，储液箱81内的硫酸盐溶液会通过进液管道进入到试验箱2内，来浸泡混凝土试件9；启动出液泵时，试验箱2内的硫酸盐溶液会通过出液管道进入到储液箱81内。

作为可选地实施方式，还包括控制设备10和数据记录设备20，控制设备10可以控制力加载设备1、制冷系统4、加热系统5、湿度系统6、空气循环系统7和进排液系统8的启动与停止，并可以设置各个参数，数据记录设备20可以记录对混凝土试件9应力的大小，温度的高低、湿度的变化数值以及浸泡的时间。

本发明中，四种模式试验需要的环境：

一、硫酸盐试验模式下的应力加载试验

在控制设备10下设置好试验所需的参数，实验参数设定的有进液段参数、浸泡段参数、抽液段参数、升温烘干段参数、应力参数、高温保温段参数以及冷却段参数设置。试验将按照设置值自动进行试验直至总循环次数完成试验结束。

A、进抽液的实现：在控制设备10下设置好所需要的时间或根据实验的要求设置参数，启动进排液系统8，对试验中所需要硫酸盐溶液从储液箱81抽到试验箱2内，为进液过程；从试验箱2抽到储液箱81内，为抽液过程；

B、温度变化的实现：在控制设备10下设置好所需要的温度或根据实验的要求设置参数，通过加热系统5，对试验箱2内进行加热，从而达到升温烘干的效果，以满足试验施压的要求；在达到所需要的温度时，加热系统5停止工作。为实现恒温过程，当温度低于试验所需温度，加热系统5开始工作；当温度高于试验所需温度时，制冷系统4开始工作，直至达到试验所需温度范围内。

二、高低温循环下的应力加载试验

在控制设备10下设置好试验所需的参数，设置试验所需要的高温试验的范围设置，低温的范围设置、应力参数以及一个循环所需要的时间，试验将按照设置值自动进行试验直至总循环次数完成试验结束。

A、高温过程的实现：在控制设备10下设置好所需要的温度或根据实验的要求设置参数，通过加热系统5，对试验箱2内进行加热，直到试验箱2内的温度达到试验所需范围；

B、低温过程的实现：在控制设备10下设置好所需要的温度或根据实验的要求设置参数，制冷系统4开始工作，对试验箱2内的温度进行降低，直至试验箱2内的温度达到试验要求的范围。

三、恒温恒湿下的应力加载试验

在控制设备10下设置好试验所需的参数，设置试验所需要的温度、湿度、应力以及试验所需时间，试验将按照设置值自动进行试验直至完成试验结束。

A、恒温过程的实现：在控制设备10下设置好所需要的温度或根据实验的要求设置参数，当温度低于试验所需温度，加热系统5开始工作，对试验箱2进行加热；当温度高于试验所需温度时，制冷系统4开始工作，开始对试验箱2内温度进行降低，从而保持一个恒定的温度范围；

B、恒湿过程的实现：在控制设备10下设置好所需要的湿度或根据实验的要求设置参数，当湿度低于试验所需湿度，加湿设备61开始工作，开始对试验箱2内湿度进行提高；当湿度高于试验所需湿度时，除湿设备62开始工作，开始对试验箱2内湿度进行降低，从而保持一个恒定的湿度范围，直至试验完成。

四、硫酸盐和高低温循环试验模式下的应力加载试验

在控制设备10下设置好硫酸盐试验段所需要的参数，以及高低温试验段所需的参数，二者整体开始一个流程的工作过程，试验将按照设置值自动进行试验直至总循环次数完成试验结束。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。