[發明專利]彎曲應力下混凝土氯離子遷移系數加載測試裝置及其測試方法

有效

• 申請號: 201210012423.6
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102621049A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 方永浩;余韜;袁雪蓮;龔泳帆;朱晨輝;顧沖時;呂正龍
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

1.一種彎曲應力下混凝土氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在于，包括彎曲加載裝置和電加速氯離子快速遷移裝置，其中：

所述彎曲加載裝置，包括測試架以及直線驅動裝置，所述測試架包括底座、導向架、下支座板、中間支座板以及加載板，導向架的一端與底座固定連接，而導向架的另一端則依次穿過下支座板、中間支座板以及加載板放置，且導向架與下支座板、中間支座板以及加載板之間均為活動設置；下支座板與底座之間設置彈性連接件，下支座板面向中間支座板設置兩組相間隔的第一支撐頭，而中間支座板的則面向下支座板設置兩組相間隔的第一壓頭，第一支撐頭和第一壓頭之間置放混凝土試件，且兩組第一支撐頭之間的距離與兩組第一壓頭之間的距離不等；加載板與直線驅動裝置的動力輸出端連接，中間支座板與加載板之間通過球座安裝測力傳感器，所述測力傳感器的信號輸出端與測力儀表連接；底座、下支座板、中間支座板、加載板、測力傳感器的中心處于同一直線；

所述電加速氯離子快速遷移裝置，包括試驗槽，該試驗槽分體設置成陰極試驗槽、陽極試驗槽，混凝土試件分別通過螺栓組件夾持在陰極試驗槽、陽極試驗槽之間；陽極試驗槽與直流穩壓電源的正極連接，而陰極試驗槽則與直流穩壓電源的負極連接，且陰極試驗槽內盛裝Cl^-溶液。

2.根據權利要求1所述彎曲應力下混凝土氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在于，所述加載板和中間支座板之間的導向架上還套接有上支座板，所述上支座板面向中間支座板設置兩組相間隔的第二壓頭，而中間支座板則面向上支座板設置兩組相間隔的第二支撐頭，且第二壓頭、第二支撐頭之間置放另一塊混凝土試件，同時兩組第二壓頭之間的間距與兩組第二支撐頭之間的間距不等。

3.根據權利要求2所述彎曲應力下混凝土氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在于，所述導向架包括兩根以上的螺桿，各螺桿均布于底座的四周，且每一根螺桿的一端與底座螺紋固定，而每一根螺桿的另一端則依次穿過下支座板、中間支座板、上支座板以及加載板放置，同時每一根螺桿均與下支座板、中間支座板、上支座板、加載板之間活動設置。

4.根據權利要求3所述彎曲應力下混凝土氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在于，所述下支座板與中間支座板之間設置第一承托螺母，中間支座板與上支座板之間設置第一承托螺母，而加載板則與上支座板之間設置第三承托螺母，且加載板通過加載限位螺母與螺桿鎖緊，所述第一承托螺母、第二承托螺母、第三承托螺母、加載限位螺母均與螺桿螺紋配合。

5.根據權利要求4所述彎曲應力下混凝土氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在于，所述直線驅動裝置為液壓千斤頂；所述加載板的上方還設置有頂板，所述頂板與導向架固定，同時液壓千斤頂安置在加載板與頂板之間。

6.根據權利要求5所述彎曲應力下混凝土氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在于，所述的中間支座板呈工字形設置。

7.根據權利要求6所述彎曲應力下混凝土氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在于，所述彈性連接件為彈簧，下支座板與底座之間的每一根螺桿桿體外圍均套接有彈簧，該彈簧的兩端分別與底座和下支座板相抵觸。

8.根據權利要求7所述彎曲應力下混凝土氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在于，兩組第一支撐頭之間的間距和兩組第二壓頭之間的間距一致，兩組第二支撐頭之間的間距和兩組第一壓頭之間的間距一致，且兩組第一支撐頭之間的距離為兩組第一壓頭之間距離的3倍，同時各支撐頭、壓頭均按照測試架的中軸線對稱分布。

9.一種基于權利要求8所述彎曲應力下混凝土氯離子遷移系數加載測試裝置的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、將一塊待測混凝土試件（18）放置于下支座板（4）的支撐頭上，將另一塊待測混凝土試件（18）放置于中間支座板（6）的支撐頭上，依次松開第一承托限位螺母、第三承托限位螺母、第二承托限位螺母，用液壓千斤頂（17）對加載板（10）施加壓力，并通過加載板（10）、測力傳感器（161）、球座（15）、上支座板（8）、第一混凝土試件、中間支座板（6）、第二混凝土試件和下支座板（4）將壓力施加到彈性連接件（3）上；當測力器儀表（162）所顯示的加載壓力值與預設壓力值一致時，擰緊加載限位螺母（11）；

步驟二、將兩塊混凝土試件分別通過螺栓組件夾持在陰極試驗槽、陽極試驗槽之間；然后將陽極試驗槽與直流穩壓電源的正極連接，而陰極試驗槽則與直流穩壓電源的負極連接，且在陽極試驗槽、陰極試驗槽中分別注滿濃度為0.3mol/L的NaOH溶液和質量濃度為10.0%的NaCl溶液；

步驟三、打開直流穩壓電源，根據混凝土試件（18）兩極間厚度b/mm，將初始電壓調節到0.6b/V，測定通過混凝土試件的初始電流；根據初始電壓時測得的初始電流值按表1確定后續試驗施加電壓：

初始電壓時初始電流值(mA<1515~2020-3030-4040-6060-9090-120120-180≥180-360調整后施加電壓（V）1.2b1.0b0.8b0.7b0.6b0.5b0.4b0.3b0.2b

表1

調整電壓后初始電流值(mA<1010-2020-120>120試驗持續時間（h）9848246

表2

根據該調整后的施加電壓所獲得的通過混凝土試件的相應電流值，按照表2設定試驗持續時間；

步驟四、達到設定試驗時間后，先斷開直流穩壓電源，卸去陰極試驗槽、陽極試驗槽（18），接著逐步擰松加載限位螺母（11），卸去荷載；繼而潔凈混凝土試件表面后，將混凝土試件（18）在橫截面方向正中位置切成兩個段，以兩個新切面為起點，將兩段混凝土試件沿著試件縱向等間距進行切片，對第一試件在第一組壓頭的兩個作用點之間切片，對第二試件在兩組第二支撐頭作用點之間切片，切片數目不少于6片；然后在所獲得切片的切面上噴灑0.1mol/L的AgNO₃水溶液，15分鐘后，繪出白色顯色分界線；最后從最大彎拉應力面開始，測量各切片離試件中性層不同高度y處白色顯色分界線與試件初始氯離子滲透面的距離，以所有切片的所有切面的同一高度y處測定值的平均值作為該試件在高度y值對應彎曲應力下混凝土的氯離子滲透深度平均值X_d，初始氯離子滲透面指陰極測試槽與混凝土試件的接觸面；

按下式計算混凝土試件純彎拉區不同高度y處的彎曲應力：

式中：σ_y：高度y處的彎曲應力/MPa；F：加載壓力/N；?L：兩組第一支撐頭之間的間距和兩組第二壓頭之間的間距/mm；b：混凝土試件兩極間厚度/mm；h：混凝土試件高度/mm；y：測量點離試件中性層高度（mm）；

步驟五、按下式計算混凝土的氯離子遷移系數：

式中：

D_σy：彎曲應力為σ_y處混凝土氯離子遷移系數，單位為10^-12m²/s；

U：所用電壓，單位為V；

T：陽極溶液的初始溫度和結束溫度的平均值，單位為℃；

b：試件厚度，單位為mm；

X_d，σy：彎曲應力為σ_y處混凝土氯離子滲透深度平均值，單位為mm；

t：試驗持續時間，單位為h。