[發明專利]一種高水力梯度下電加速混凝土溶蝕試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201711456388.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107941688B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 張開來;沈振中;姚皓錚;朱必鑫;張愷;封康輝;談家誠;韓逸凡;周澤宇
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發明公開了一種高水力梯度下電加速混凝土溶蝕試驗裝置及方法，包括試驗箱、外部壓力機、外部電源和測試電極；試驗箱內設置有至少一個壓力測試室，壓力測試室的中部設有試件固定凹槽，混凝土試件將壓力測試室分隔為陽極測試區和陰極測試區；測試電極包括測試陽極和測試陰極，測試陽極設置在陽極測試區中；測試陰極設置在陰極測試區中；陽極測試區和陰極測試區均充填有導電溶蝕液；外部壓力機與壓力管道相連接，壓力管道的另一端伸入陽極測試區中的導電溶蝕液中；陽極測試區和陰極測試區的底部均設置有排水取樣管。本發明能在長期恒定高水力梯度作用下測試滲透溶蝕對混凝土性能的影響，能夠測得相關試驗數據，進行混凝土溶蝕試驗研究。

技術領域

本發明涉及模擬試驗領域，特別是一種高水力梯度下電加速混凝土溶蝕試驗裝置及方法。

背景技術

水工混凝土結構長期與環境水接觸，易產生溶蝕作用，內部固相鈣溶解，并在對流和擴散作用下析出，導致結構發生劣化，承載力降低，危害工程安全。壩工結構如混凝土面板、防滲帷幕以及深隧洞長期在高水力梯度下運行，滲透水流對離子的析出作用遠大于濃度差所引起的擴散作用，劣化速度相比閘墩、橋墩等構件的接觸溶蝕更快。現在，國內外興建的一批高壩工程如水布埡面板堆石壩、混凝土雙曲拱壩壩高已達到200m和300m。一旦工程失事，危害極大，其混凝土的耐久性尤其是高水力梯度下的溶蝕耐久性是高壩工程長期安全運行過程中不容忽視的重要問題。

現有混凝土的溶蝕試驗研究，加速溶蝕進程的方法有化學溶液侵蝕法和電加速溶蝕方法，化學溶液侵蝕采用硝酸銨溶液，然而硝酸銨是一種烈性炸藥，不易獲得且十分危險，溶蝕過程中需要不停通入氨氣，以保持溶液酸堿穩定。氨氣具有刺激性氣味，試驗過程中難以保持完全密封，易對試驗環境帶來不利影響。采用電加速溶蝕試驗方法，多用于接觸溶蝕試驗。由于滲透溶蝕試驗水壓高，通常要達到1~2MPa，對溶蝕試驗箱的強度、剛度以及和溶蝕試件間的密封性的要求高，現有研究限于試驗設備和試驗技術，還不能將其用于滲透溶蝕試驗。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種高水力梯度下電加速混凝土溶蝕試驗裝置，該高水力梯度下電加速混凝土溶蝕試驗裝置能在長期恒定高水力梯度作用下測試滲透溶蝕對混凝土性能的影響，能夠測得相關試驗數據，進行混凝土溶蝕試驗研究。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種高水力梯度下電加速混凝土溶蝕試驗裝置，包括試驗箱、外部壓力機、外部電源和測試電極。

試驗箱內設置有至少一個壓力測試室，壓力測試室的內壁面均為絕緣表面；壓力測試室的中部設置有試件固定凹槽，混凝土試件的四周能與試件固定凹槽密封配合，且混凝土試件將壓力測試室分隔為陽極測試區和陰極測試區；測試電極包括測試陽極和測試陰極，測試陽極設置在陽極測試區中，并通過導線與外部電源的陽極相連接；測試陰極設置在陰極測試區中，并通過導線與外部電源的陰極相連接。

陽極測試區和陰極測試區均充填有導電溶蝕液。

外部壓力機與壓力管道相連接，壓力管道的另一端伸入陽極測試區中的導電溶蝕液中；陽極測試區和陰極測試區的底部均設置有排水取樣管。

陰極測試區設置有用于支撐混凝土試件的支撐架。

支撐架包括兩根相互平行的不銹鋼支架，每根不銹鋼支架的兩端各設置一個高彈性橡膠基座，每根不銹鋼支架的外周均包覆有橡膠套。

陽極測試區和陰極測試區內均設置有溫度傳感器和壓力傳感器。

試驗箱內設置有三個相互平行的壓力測試室，每個壓力測試室均為正方體形狀。

試驗箱采用不銹鋼材料制成，試驗箱的內壁面涂覆有靜電絕緣涂層。

導電溶蝕液為pH=7的去離子水。