[發(fā)明專利]模擬高水力梯度下水工混凝土溶蝕劣化試驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710285871.6
• 申請(qǐng)日: 2017-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106980014B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘磊;沈振中;張開(kāi)來(lái);唐建洲;張湛;張宏偉;李舸航;江婷;曾奕滔;李安東;龍一飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/38
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/38
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 石艷紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水工混凝土研究的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種模擬高水力梯度下水工混凝土溶蝕劣化試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，關(guān)于水工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性研究，大都針對(duì)其在單一荷載作用（單向拉壓、彎矩）下的接觸溶蝕試驗(yàn)，沒(méi)有同時(shí)考慮水工混凝土所受的高水力梯度作用。且相關(guān)滲透試驗(yàn)研究，多以清水為介質(zhì)，進(jìn)行單向拉、壓應(yīng)力狀態(tài)下的滲透溶蝕試驗(yàn)。實(shí)際工程中幾乎所有的混凝土結(jié)構(gòu)都是承受三向應(yīng)力狀態(tài)，一方面應(yīng)力水平較低時(shí)，壓應(yīng)力會(huì)使混凝土內(nèi)部孔隙閉合，減緩溶蝕劣化速率，另一方面應(yīng)力水平較高時(shí)，又會(huì)使混凝土內(nèi)部孔隙張開(kāi)，加速混凝土的劣化進(jìn)程。高水力梯度作用下侵蝕性溶液會(huì)全面侵入混凝土結(jié)構(gòu)，加速其與水泥水化產(chǎn)物的反應(yīng)。因此，研究水工混凝土結(jié)構(gòu)在三向壓應(yīng)力和高水力梯度作用下的溶蝕劣化性能對(duì)于結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行和耐久性評(píng)價(jià)具有重要意義。

但是，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展相對(duì)較多的是單向拉、壓、彎曲荷載-化學(xué)耦合作用下的混凝土溶蝕劣化試驗(yàn)，有關(guān)三向壓應(yīng)力作用下的混凝土性能研究相對(duì)較少，因?yàn)槟M三向壓應(yīng)力需要進(jìn)行常規(guī)三軸或真三軸試驗(yàn)。三軸儀設(shè)備昂貴，且不可能油泵長(zhǎng)期運(yùn)行進(jìn)行溶蝕試驗(yàn)。而水工混凝土長(zhǎng)期受高水力梯度和環(huán)境水作用，溶蝕劣化不可避免。因此，有必要研制一種可模擬高水力梯度作用下水工混凝土溶蝕劣化試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種模擬高水力梯度下水工混凝土溶蝕劣化試驗(yàn)裝置，該模擬高水力梯度下水工混凝土溶蝕劣化試驗(yàn)裝置能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中不能同時(shí)兼顧模擬三向應(yīng)力和高水力梯度作用條件下水工混凝土溶蝕劣化過(guò)程的缺陷，能夠真實(shí)反映高水力梯度作用下水工混凝土溶蝕劣化演化特性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種模擬高水力梯度下水工混凝土溶蝕劣化試驗(yàn)裝置，包括密封箱、基座、三向加載裝置、侵蝕液和水壓傳感器。

密封箱的內(nèi)腔形成密封儲(chǔ)液室，密封儲(chǔ)液室能充填所述侵蝕液，水壓傳感器用于檢測(cè)充填在密封儲(chǔ)液室中的侵蝕液的壓力。

密封儲(chǔ)液室的底部固設(shè)有所述基座，基座具有中心通孔。

混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件同軸放置在基座的上方，混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件和基座的外周均套裝有高彈性橡膠管，使基座的中心通孔形成溶蝕室。

三向加載裝置包括X向加載裝置、Y向加載裝置和軸向加載裝置。

X向加載裝置和Y向加載裝置的數(shù)量均為兩個(gè)，兩個(gè)X向加載裝置對(duì)稱設(shè)置在混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件的左右兩側(cè)壁上，兩個(gè)Y向加載裝置對(duì)稱設(shè)置在混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件的前后兩側(cè)壁上。

每個(gè)X向加載裝置和每個(gè)Y向加載裝置均包括軟鋼墊板、壓力鋼板、高強(qiáng)螺栓和壓力傳感器。

軟鋼墊板設(shè)置在混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件與壓力鋼板之間，高強(qiáng)螺栓通過(guò)壓力鋼板和軟鋼墊板向混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件施加X(jué)向或Y向荷載，壓力傳感器固設(shè)在高強(qiáng)螺栓上。

軸向加載裝置包括軸向加載桿、軸壓力傳感器和凹型加載殼，凹型加載殼同軸固設(shè)在混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件的頂部，軸向加載桿設(shè)置在凹型加載殼的正上方，軸向加載桿高度能夠升降，軸向加載桿的頂部從密封箱的頂板中穿出；當(dāng)軸向加載桿高度下降后，軸向加載桿的底部能與凹型加載殼相配合，并向混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件施加軸向載荷，軸壓力傳感器設(shè)置在軸向加載桿內(nèi)。

還包括設(shè)置在密封儲(chǔ)液室中的密封保護(hù)室，該密封保護(hù)室能將三向加載裝置中的所有高強(qiáng)螺栓密封在內(nèi)。

還包括兩端開(kāi)口的密封鋼筒，密封鋼筒套設(shè)在安裝有X向加載裝置和Y向加載裝置的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件外周，密封鋼筒底部與密封儲(chǔ)液室的底部密封連接，密封鋼筒頂部的中心開(kāi)口處設(shè)置有豎向向下的密封止水固定筒，套設(shè)在混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件外周的高彈性橡膠管向上延伸，向上延伸的高彈性橡膠管與密封止水固定筒固定連接，密封鋼筒、混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件以及密封儲(chǔ)液室底部圍合形成所述密封保護(hù)室。

所述凹型加載殼中均勻設(shè)置有若干個(gè)豎向通孔。

所述基座和三向加載裝置的數(shù)量均為三個(gè)。

所述凹型加載殼與混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件的頂部之間設(shè)置有頂部透水石，混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件的底部與基座之間設(shè)置有底部透水石。

所述侵蝕液為硫酸鈉、硝酸銨、氯化鈉和氯化鎂溶液中的任一種或多種混合液。

本發(fā)明提供一種模擬高水力梯度下水工混凝土溶蝕劣化試驗(yàn)方法，該模擬高水力梯度下水工混凝土溶蝕劣化試驗(yàn)方法能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中不能同時(shí)兼顧模擬三向應(yīng)力和高水力梯度作用條件下水工混凝土溶蝕劣化過(guò)程的缺陷，能夠真實(shí)反映高水力梯度作用下水工混凝土溶蝕劣化演化特性。

一種模擬高水力梯度下水工混凝土溶蝕劣化試驗(yàn)方法，包括如下步驟。