钢筋混凝土锈裂行为的全历程监测装置及其安装方法

摘要

本发明公开了钢筋混凝土锈裂行为的全历程监测装置及其安装方法，装置包括包括底座、固定机构、密封机构和锈蚀发生机构，固定机构和密封机构均设于底座上，固定机构设于密封机构中，密封机构和锈蚀发生机构之间设有连接管道，固定机构包括底板、固定螺杆、固定板和千斤顶，固定螺栓设于底板上，固定板设于固定螺杆上，千斤顶设于固定板上；方法通过a、准备；b、混凝土构件的安装固定；c、密封框的连接；d、发生框连接和鼓风机固定；e、试验检测，共五个步骤；本发明能够实现不同混凝土构件之间对应不同的模拟情况，模拟情况能够动态调节，调节方便；安装方法能够方便快速的安装，提高安装效率和安装效果，节约安装所需时间。

说明书

技术领域

本发明属于钢筋混凝土技术领域，尤其涉及钢筋混凝土锈裂行为的全历程监测装置及其安装方法。

背景技术

引起钢筋混凝土结构耐久性劣化的原因可以分为两大类。一类是混凝土材料自身的腐蚀、劣化；另一类是混凝土内钢筋的锈蚀。但在两类原因中，又以氯离子引起的钢筋锈蚀更为严重。我国海岸线位居世界第三，长达35000km；我国盐湖数量超过1000个，长江以北大部分地区冬季道路还撒除冰盐。氯盐侵入后导致钢筋锈蚀引起的混凝土结构破坏是一种较为普遍的病害。因此，研究氯盐环境下钢筋混凝土构件的耐久性尤为重要。混凝土在现实条件下的耐久性与荷载作用有非常密切的关系。大量的无荷载作用下混凝土耐久性成果难以准确反映结构所处的状态,用于指导工程实践,很可能会夸大结构的耐久性能。因此，研究荷载作用下氯盐腐蚀混凝土结构的耐久性具有重要现实意义。

现有的钢筋混凝土锈裂试验装置多采用钢筋通电来加速钢筋锈蚀以便研究荷载和环境耦合作用下的钢筋混凝土构件的长期时变力学性能，然而该种条件下虽然能够研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土构件的影响，试验数据较难真实地反映复杂的实际情况。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供钢筋混凝土锈裂行为的全历程监测装置和方法，能够更加接近实际使用过程中的混凝土构件锈蚀情况，能够更加准确的获取类似于自然暴露试验的数据，为了解钢筋混凝土锈裂行为对混凝土构件耐久的影响，实现不同混凝土构件之间对应不同的模拟情况，占地面积小，且模拟情况调节方便，易于控制，且模拟情况能够动态调节，调节方便；安装方法能够方便快速的安装，提高安装效率和安装效果，节约安装所需时间。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

钢筋混凝土锈裂行为的全历程监测装置，其特征在于：包括底座、固定机构、密封机构和锈蚀发生机构，固定机构和密封机构均设于底座上，固定机构设于密封机构中，密封机构和锈蚀发生机构之间设有连接管道，固定机构包括底板、固定螺杆、固定板和千斤顶，固定螺栓设于底板上，固定板设于固定螺杆上，千斤顶设于固定板上。通过千斤顶对混凝土构件施加应力，密封机构和锈蚀发生机构连通，通过锈蚀发生机构模拟自然状态下海水对混凝土构件的侵蚀，便于进行混凝土的耐久性研究，锈蚀发生装置能够对一处混凝土构件，实现不同混凝土构件之间对应不同的模拟情况。占地面积小，且模拟情况调节方便，易于控制。密封机构能够隔绝混凝土构件与外界的接触，减小干扰和误差。在千斤顶和混凝土构件之间设置压力传感器检测压力大小。固定机构和锈蚀发生机构之间通过连接管连接，在不需要使用锈蚀发生机构时，可以拆除，独立使用，使用更加方便灵活。

进一步，底板设有滑轨，滑轨上设有滑块，滑块与滑轨滑动连接，滑块设有连接杆，连接杆设有支撑板，支撑板与连接杆转动连接，底板设有限位框，限位框限位支撑板，支撑板设有支撑杆，支撑杆设有侧杆，支撑板设有限位块，限位块设有侧滑槽，侧杆设于侧滑槽中，支撑板设有第一凸起部，支撑杆设有第一凹槽，第一凹槽卡于第一凸起部上，第一凹槽和第一凸起部之间通有固定销。通过支撑板的滑动连接形式，方便了混凝土构件的设置，支撑板能够转动，则使得在底板上设置竖向的混凝土构件更加方便。相比传统的直接吊装搬运，通过对固定结构进行改进，能够方便混凝土构件的设置，且可以不需要吊装，使得在安装过程中不需要吊机，对试验室的层高要求显著降低。滑动连接的支撑板能够更加便于调整混凝土构件在底板上的位置，方便调整，同时能够便于支撑板的调整。支撑板设置支撑杆能够实现，混凝土构件在支撑板上的连接，在调整混凝土构件和位置时能够更加方便，避免混凝土构件和支撑板分离。限位块、第一凸起部和第一凹槽能够提高支撑板和支撑杆的连接效果，提高混凝土构件的安装效果和安装精度。

进一步，密封机构包括密封框和密封盖，密封框设于底座上，密封框与底座螺栓连接，密封框设有密封槽，密封盖设于密封槽中，密封盖设有转套，转套与密封盖转动连接，转套设于固定螺杆上，转套与固定螺杆螺纹连接。密封机构用于阻断混凝土构件和外界环境的联系，降低外界环境对混凝土构件试验过程中的影响，减小干扰和误差。密封框和底座可拆卸式连接，方便了混凝土构件的安装，在安装完混凝土构件以后便可以安装密封框，密封盖通过转套实现与固定螺杆的连接，连接方便，连接效果好，将密封盖卡于密封槽中即完成转套和固定螺杆的对位，定位方便，之后转动转套，将密封盖卡紧固定在固定螺杆上，同时能够将密封盖和密封框连接，起到密封作用，密封效果好，同时能够对密封框的上部与固定螺杆相连接，起到支撑作用，使得密封框的上部受力也不易弯曲变形。

进一步，固定螺杆设有固定框架，固定框架设有固定块，固定块设有固定槽，密封框设有固定条，固定条设于固定槽中，固定条与固定槽滑动连接，固定块支撑固定框架，固定框架设有压杆，压杆设有导向杆，导向杆设于固定框架上并与固定框架滑动连接，固定框架设有顶紧螺栓，顶紧螺栓顶紧压杆。固定框架通过压杆实现对混凝土构件的支撑，避免混凝土构件的倾斜，便于千斤顶施加荷载。同时固定框架对密封框的中部起到支撑作用，防止密封框受力变形，提高密封框和固定机构的连接强度和连接效果。滑动条和滑槽的配合也使得密封框的安装更加方便，提高密封框和固定框架的连接效果。

进一步，锈蚀发生机构包括发生框、鼓风机和封板，发生框设有导轨，导轨上设有滑杆，滑杆上设有固定架，鼓风机设于固定架上，固定架设有固定杆，固定杆设有连接槽，鼓风机设有连接块，连接槽设有连接螺栓，连接螺栓的一端穿过连接槽并与连接块另一端的螺母连接。锈蚀发生机构通过鼓风机模拟大风情况，同时利用导轨和滑杆的形式实现了鼓风机高度的调节，能够根据使用需求调整鼓风机高度，使用更加方便，连接槽和连接螺栓的配合方便了鼓风机的固定，固定效果好。锈蚀发生机构中能够注水模拟不同情况下的侵蚀，注满水用于模拟混凝土构件被海水淹没时的研究，注入少量的水，并利用鼓风机循环锈蚀发生机构和密封机构之中的空气模拟大风情况，同时可以利用连接连接管道中的喷淋头模拟雨水和空气湿度大的情况，实现动态高范围多角度的模拟，模拟效果更好，且调节更加方便。

进一步，连接管道设有横挡板和喷淋头，喷淋头设于连接管道的顶部，横挡板与连接管道转动连接，连接管道设有限位条，限位条限位连接管道的转动。横挡板用于分隔连接管道，能够便于内部的风力循环，品淋头能够起到加湿作用。翻转的横挡板能够在不使用时翻起，使用上更加方便。

钢筋混凝土锈裂行为的全历程监测装置的安装方法，其特征在于包括如下步骤：

a、准备：

对固定机构、密封机构和锈蚀发生机构中的各个部件进行检查，确保部件不出现损坏、缺失、不正常工作等问题。在安装前准备，便于后续安装工作的顺利进行，避免不必要的麻烦，有效提高安装效率。

b、混凝土构件的安装固定：

将混凝土构件固定在底座上，并安装固定板和千斤顶。固定混凝土构件，便于后续部件的安装。

c、密封框的连接：

将密封框从上套入底座，套入时将密封框的固定条对准固定框架的固定槽，之后将密封框套至底座底部，在密封框和底座之间垫上密封条，之后利用螺栓将密封框固定在底座上，在混凝土构件上连接好监测单元，之后封上密封盖。密封框连接时利用密封条提高密封效果，在连接完检测单元后，封闭密封盖隔绝外接多对混凝土构件检测的干扰，密封框安装方便，安装效果好，节约了安装所需的时间，提高了安装效率。

d、发生框连接和鼓风机固定：

将连接管道连接到发生框和密封框上，之后将鼓风机固定到固定架上，之后将固定架滑入导轨，用连接螺栓固定固定架。

e、试验检测。

进一步，步骤b的详细步骤为：混凝土构件安装前先将支撑板向外滑动，而后翻转，之后在底座上连接导向坡，便于将混凝土构件提升至与底座相同高度，之后利用导向坡将混凝土构件提升至与底座相同高度，固定支撑板使支撑板不能在滑轨上滑动，之后向内推动混凝土构件，使得混凝土构件与支撑板贴合，之后将支撑杆卡于支撑板上并卡紧，在第一凸起部和第一凹槽之间通入固定销固定，之后解除支撑板的固定，向内推动混凝土构件至底，之后向上抬起混凝土不与支撑板连接的一端，使混凝土构件竖立防止，之后在固定螺杆上套入固定框架，利用固定框架上下两端的螺栓调节固定框架在固定螺杆上的位置，之后拧紧顶紧螺栓使压杆顶紧在混凝土构件上，之后设置固定板和千斤顶并固定。混凝土构件设置过程中，利用支撑板的滑动翻转特性，使得混凝土构件的安放更加简单方便，且安放过程中不需要借助大型设备吊装，更加安全高效。混凝土构件的安放位置更加精确，安放效果更好。

进一步，步骤e试验检测的详细步骤为：在固定机构、密封机构和锈蚀发生机构连接完毕以后，在锈蚀发生机构中注入海水，之后启动鼓风机和喷淋头，检测密封机构和锈蚀发生机构的工作情况，避免出现漏水的情况。试验检测各部件的连接效果，避免出现泄露的情况影响监测，保证鼓风机和喷淋头的正常工作。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明在使用时，能够调节密封框和发生框内的水位高度，配合鼓风机和喷淋头能够吹出不同湿度的风，模拟不同的自然暴露环境，研究钢筋混凝土构件锈蚀情况对于钢筋混凝土耐久的影响。本发明能够对一处混凝土构件，实现不同混凝土构件之间对应不同的模拟情况，占地面积小，且模拟情况调节方便，易于控制，且模拟情况能够动态调节，调节方便。锈蚀发生机构通过鼓风机模拟大风情况，同时利用导轨和滑块的形式实现了鼓风机高度的调节，能够根据使用需求调整鼓风机高度，使用更加方便，连接槽和连接螺栓的配合方便了鼓风机的固定，固定效果好。锈蚀发生机构中能够注水模拟不同情况下的侵蚀，注满水用于模拟混凝土构件被海水淹没时的研究。

本发明通过a、准备；b、混凝土构件的安装固定；c、密封框的连接；d、发生框连接和鼓风机固定；e、试验检测，共五个步骤实现混凝土构件的设置和固定机构、密封机构、锈蚀发生机构的安装，安装方便，安装效果好，节约安装所需时间，安装过程中不需要依赖大型设备，且安装精度高，便于实施，能够适应小场地的安装。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明钢筋混凝土锈裂行为的全历程监测装置的结构示意图；

图2为本发明中密封机构设置在底座上的结构示意图；

图3为本发明中混凝土构件设置在固定机构中的结构示意图；

图4为本发明中混凝土构件安装时的结构示意图；

图5为本发明中固定框架的结构示意图；

图6为本发明中支撑板翻转的结构示意图；

图7为本发明中支撑板的结构示意图；

图8为本发明中支撑杆的结构示意图；

图9为本发明中密封框架安装在底座的结构示意图；

图10为本发明中密封盖的结构示意图；

图11为本发明中锈蚀发生机构的结构示意图；

图12为本发明中连接管道的结构示意图。

图中，1-底座；2-固定机构；3-密封机构；4-锈蚀发生机构；5-连接管道；6-底板；7-固定螺杆；8-固定板；9-千斤顶；10-滑轨；11-滑块；12-连接杆；13-支撑板；14-限位框；15-支撑杆；16-侧杆；17-限位块；18-侧滑槽；19-第一凸起部；20-第一凹槽；21-固定销；22-密封框；23-密封盖；24-密封槽；25-转套；26-固定框架；27-固定块；28-固定槽；29-固定条；30-压杆；31-导向杆；32-顶紧螺栓；33-发生框；34-鼓风机；35-封板；36-导轨；37-滑杆；38-固定架；39-固定杆；40-连接槽；41-连接块；42-连接螺栓；43-横挡板；44-喷淋头；45-限位条；46-混凝土构件。

具体实施方式

如图1至图12所示，为本发明钢筋混凝土锈裂行为的全历程监测装置，包括底座1、固定机构2、密封机构3和锈蚀发生机构4，固定机构2和密封机构3均设于底座1上，固定机构2设于密封机构3中，密封机构3和锈蚀发生机构4之间设有连接管道5，固定机构2包括底板6、固定螺杆7、固定板8和千斤顶9，固定螺栓设于底板6上，固定板8设于固定螺杆7上，千斤顶9设于固定板8上。通过千斤顶9对混凝土构件施加应力，密封机构3和锈蚀发生机构4连通，通过锈蚀发生机构4模拟自然状态下海水对混凝土构件46的侵蚀，便于进行混凝土的耐久性研究，锈蚀发生装置能够对一处混凝土构件46，实现不同混凝土构件46之间对应不同的模拟情况。占地面积小，且模拟情况调节方便，易于控制。密封机构3能够隔绝混凝土构件46与外界的接触，减小干扰和误差。在千斤顶9和混凝土构件46之间设置压力传感器检测压力大小。固定机构2和锈蚀发生机构4之间通过连接管道5连接，在不需要使用锈蚀发生机构4时，可以拆除，独立使用，使用更加方便灵活。

底板6设有滑轨10，滑轨10上设有滑块11，滑块11与滑轨10滑动连接，滑块11设有连接杆12，连接杆12设有支撑板13，支撑板13与连接杆12转动连接，底板6设有限位框14，限位框14限位支撑板13，支撑板13设有支撑杆15，支撑杆15设有侧杆16，支撑板13设有限位块17，限位块17设有侧滑槽18，侧杆16设于侧滑槽18中，支撑板13设有第一凸起部19，支撑杆15设有第一凹槽20，第一凹槽20卡于第一凸起部19上，第一凹槽20和第一凸起部19之间通有固定销21。通过支撑板13的滑动连接形式，方便了混凝土构件46的设置，支撑板13能够转动，则使得在底板6上设置竖向的混凝土构件46更加方便。相比传统的直接吊装搬运，通过对固定结构进行改进，能够方便混凝土构件46的设置，且可以不需要吊装，使得在安装过程中不需要吊机，对试验室的层高要求显著降低。滑动连接的支撑板13能够更加便于调整混凝土构件46在底板6上的位置，方便调整，同时能够便于支撑板13的调整。支撑板13设置支撑杆15能够实现，混凝土构件46在支撑板13上的连接，在调整混凝土构件46和位置时能够更加方便，避免混凝土构件46和支撑板13分离。

密封机构3包括密封框22和密封盖23，密封框22设于底座1上，密封框22与底座1螺栓连接，密封框22设有密封槽24，密封盖23设于密封槽24中，密封盖23设有转套25，转套25与密封盖23转动连接，转套25设于固定螺杆7上，转套25与固定螺杆7螺纹连接。密封机构3用于阻断混凝土构件46和外界环境的联系，降低外界环境对混凝土构件46试验过程中的影响，减小干扰和误差。密封框22和底座1可拆卸式连接，方便了混凝土构件46的安装，在安装完混凝土构件46以后便可以安装密封框22，密封盖23通过转套25实现与固定螺杆7的连接，连接方便，连接效果好，将密封盖23卡于密封槽24中即完成转套25和固定螺杆7的对位，定位方便，之后转动转套25，将密封盖23卡紧固定在固定螺杆7上，同时能够将密封盖23和密封框22连接，起到密封作用，密封效果好，同时能够对密封框22的上部与固定螺杆7相连接，起到支撑作用，使得密封框22的上部受力也不易弯曲变形。

固定螺杆7设有固定框架26，固定框架26设有固定块27，固定块27设有固定槽28，密封框22设有固定条29，固定条29设于固定槽28中，固定条29与固定槽28滑动连接，固定块27支撑固定框架26，固定框架26设有压杆30，压杆30设有导向杆31，导向杆31设于固定框架26上并与固定框架26滑动连接，固定框架26设有顶紧螺栓32，顶紧螺栓32顶紧压杆30。固定框架26通过压杆30实现对混凝土构件46的支撑，避免混凝土构件46的倾斜，便于千斤顶9施加荷载。同时固定框架26对密封框22的中部起到支撑作用，防止密封框22受力变形，提高密封框22和固定机构2的连接强度和连接效果。固定条和固定槽的配合也使得密封框22的安装更加方便，提高密封框22和固定框架26的连接效果。

锈蚀发生机构4包括发生框33、鼓风机34和封板35，发生框33设有导轨36，导轨36上设有滑杆37，滑杆37上设有固定架38，鼓风机34设于固定架38上，固定架38设有固定杆39，固定杆39设有连接槽40，鼓风机34设有连接块41，连接槽40设有连接螺栓42，连接螺栓42的一端穿过连接槽40并与连接块41另一端的螺母连接。锈蚀发生机构4通过鼓风机34模拟大风情况，同时利用导轨36和滑杆37的形式实现了鼓风机34高度的调节，能够根据使用需求调整鼓风机34高度，使用更加方便，连接槽40和连接螺栓42的配合方便了鼓风机34的固定，固定效果好。锈蚀发生机构4中能够注水模拟不同情况下的侵蚀，注满水用于模拟混凝土构件46被海水淹没时的研究，注入少量的水，并利用鼓风机34循环锈蚀发生机构4和密封机构3之中的空气模拟大风情况，同时可以利用连接连接管道中的喷淋头模拟雨水和空气湿度大的情况，实现动态高范围多角度的模拟，模拟效果更好，且调节更加方便。

连接管道设有横挡板43和喷淋头44，喷淋头44设于连接管道的顶部，横挡板43与连接管道转动连接，连接管道设有限位条45，限位条45限位连接管道的转动。横挡板43用于分隔连接管道，能够便于内部的风力循环，品淋头能够起到加湿作用。翻转的横挡板43能够在不使用时翻起，使用上更加方便。

钢筋混凝土锈裂行为的全历程监测装置的安装方法，其特征在于包括如下步骤：

a、准备：

对固定机构2、密封机构3和锈蚀发生机构4中的各个部件进行检查，确保部件不出现损坏、缺失、不正常工作等问题。在安装前准备，便于后续安装工作的顺利进行，避免不必要的麻烦，有效提高安装效率。

b、混凝土构件46的安装固定：

将混凝土构件46固定在底座1上，并安装固定板8和千斤顶9。固定混凝土构件46，便于后续部件的安装。

c、密封框22的连接：

将密封框22从上套入底座1，套入时将密封框22的固定条29对准固定框架26的固定槽28，之后将密封框22套至底座1底部，在密封框22和底座1之间垫上密封条，之后利用螺栓将密封框22固定在底座1上，在混凝土构件46上连接好监测单元，之后封上密封盖23。密封框22连接时利用密封条提高密封效果，在连接完检测单元后，封闭密封盖23隔绝外接多对混凝土构件46检测的干扰，密封框22安装方便，安装效果好，节约了安装所需的时间，提高了安装效率。

d、发生框33连接和鼓风机34固定：

将连接管道5连接到发生框33和密封框22上，之后将鼓风机34固定到固定架38上，之后将固定架38滑入导轨36，用连接螺栓42固定固定架38。

e、试验检测。

步骤b的详细步骤为：混凝土构件46安装前先将支撑板13向外滑动，而后翻转，之后在底座1上连接导向坡，便于将混凝土构件46提升至与底座1相同高度，之后利用导向坡将混凝土构件46提升至与底座1相同高度，固定支撑板13使支撑板13不能在滑轨10上滑动，之后向内推动混凝土构件46，使得混凝土构件46与支撑板13贴合，之后将支撑杆15卡于支撑板13上并卡紧，在第一凸起部19和第一凹槽20之间通入固定销21固定，之后解除支撑板13的固定，向内推动混凝土构件46至底，之后向上抬起混凝土不与支撑板13连接的一端，使混凝土构件46竖立防止，之后在固定螺杆7上套入固定框架26，利用固定框架26上下两端的螺栓调节固定框架26在固定螺杆7上的位置，之后拧紧顶紧螺栓32使压杆30顶紧在混凝土构件46上，之后设置固定板8和千斤顶9并固定。混凝土构件46设置过程中，利用支撑板13的滑动翻转特性，使得混凝土构件46的安放更加简单方便，且安放过程中不需要借助大型设备吊装，更加安全高效。混凝土构件46的安放位置更加精确，安放效果更好。

步骤e试验检测的详细步骤为：在固定机构2、密封机构3和锈蚀发生机构4连接完毕以后，在锈蚀发生机构4中注入海水，之后启动鼓风机34和喷淋头44，检测密封机构3和锈蚀发生机构4的工作情况，避免出现漏水的情况。试验检测各部件的连接效果，避免出现泄露的情况影响监测，保证鼓风机34和喷淋头44的正常工作。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明在使用时，能够调节密封框22和发生框33内的水位高度，配合鼓风机34和喷淋头44能够吹出不同湿度的风，模拟不同的自然暴露环境，研究钢筋混凝土构件46锈蚀情况对于钢筋混凝土耐久的影响。本发明能够对一处混凝土构件46，实现不同混凝土构件46之间对应不同的模拟情况，占地面积小，且模拟情况调节方便，易于控制，且模拟情况能够动态调节，调节方便。锈蚀发生机构4通过鼓风机34模拟大风情况，同时利用导轨36和滑块11的形式实现了鼓风机34高度的调节，能够根据使用需求调整鼓风机34高度，使用更加方便，连接槽40和连接螺栓42的配合方便了鼓风机34的固定，固定效果好。锈蚀发生机构4中能够注水模拟不同情况下的侵蚀，注满水用于模拟混凝土构件46被海水淹没时的研究。

本发明通过a、准备；b、混凝土构件46的安装固定；c、密封框22的连接；d、发生框33连接和鼓风机34固定；e、试验检测，共五个步骤实现混凝土构件46的设置和固定机构2、密封机构3、锈蚀发生机构4的安装，安装方便，安装效果好，节约安装所需时间，安装过程中不需要依赖大型设备，且安装精度高，便于实施，能够适应小场地的安装。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。