一种可施加流水和高水头压力的混凝土加速侵蚀装置的制作方法

本发明涉及混凝土技术领域，特别涉及一种可施加流水和高水头压力的混凝土加速侵蚀装置。

背景技术：

21世纪是开发利用地下空间的世纪，随着国家西部大开发、城市地下空间开发利用、开边通海战略的迫切需要，我国地下工程建设进入了高速发展时期，建设了一大批公路铁路隧道、海底隧道、地铁工程、引水隧洞。与此同时，这些地下工程也往往要受到流动的、具有一定水头压的地下水等侵蚀介质的侵蚀作用，特别是引水隧洞、海底隧道等，常年处于流动和高水头压的侵蚀性介质中。一方面，流动的地下水等侵蚀性介质中的侵蚀性离子与混凝土发生反应，破坏混凝土原有结构；另一方面，高水头压力容易使混凝土结构产生劈裂裂缝甚至破坏，导致开裂渗水，而裂缝又会进一步加剧侵蚀性离子与混凝土发生反应，加速混凝土劣化。因此，对混凝土开展此方面的耐久性研究显得尤为重要。

目前，大多采用增加侵蚀溶液离子浓度、电加速侵蚀、干湿循环等加速侵蚀方法研究混凝土耐久性。而电加速侵蚀、干湿循环加速侵蚀与自然侵蚀存在本质的区别，因而无法完全通过实验迅速掌握侵蚀发展演化机理。大多实验仅通过增加侵蚀溶液离子浓度的方法加速侵蚀混凝土结构，无法对其施加高水头压，因而亟需开发出一套能施加流水和高水头压力的混凝土加速侵蚀装置。

技术实现要素：

本发明提供了一种可施加流水和高水头压力的混凝土加速侵蚀装置，解决了或部分解决了现有技术中通过增加侵蚀溶液离子浓度的方法加速侵蚀混凝土结构，无法对其施加高水头压的技术问题。

本发明提供的一种可施加流水和高水头压力的混凝土加速侵蚀装置，包括：高压气瓶、高压缸体、溶液池、输液管道、试样，其中：

所述溶液池内盛装侵蚀溶液；

所述溶液池设置在所述高压缸体内；

所述高压气瓶与所述高压缸体连通，将高压气体充入所述高压缸体内；

所述试样顶部开设进液槽；

所述输液管道的一端穿过所述高压缸体伸入所述溶液池的所述侵蚀溶液内，另一端伸入所述试样的进液槽内。

作为优选，所述高压缸体包括：座体及盖设在所述座体上的上盖，其中：

所述上盖与所述座体通过法兰密封固定；

所述溶液池可拆卸设置在所述座体内。

作为优选，所述高压气瓶的出口端通过气管与所述上盖连通；

所述气管上设置有减压阀和第一阀门。

作为优选，所述上盖设置有安全阀。

作为优选，所述输液管道的端部穿过所述上盖伸入所述侵蚀溶液内；

所述输液管道上设置有压力表及第二阀门，所述压力表及所述第二阀门位于所述高压缸体与所述试样之间。

作为优选，所述试样为立方体形状的混凝土试样；

所述进液槽为直径1～2cm的圆柱形凹槽。

作为优选，所述混凝土试样的尺寸为150*150*150cm；

所述进液槽的深度为100～130cm。

作为优选，所述进液槽的槽口通过环氧树脂胶遮盖密封；

所述试样的底面及下部四周包裹密封层；

所述密封层为环氧树脂胶。

作为优选，所述高压缸体连接有3个所述试样；

所述输液管道包括主管及3根支管；

所述主管的一端穿过所述高压缸体伸入所述溶液池的所述侵蚀溶液内，另一端通过三通接口与3根所述支管连接；

所述支管的端部分别伸入对应所述试样的进液槽内。

作为优选，还包括：3个第三阀门及3个废液收集池，其中：

所述第三阀门设置在对应的所述支管上；

所述废液收集池设置在对应所述试样的下方。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了由高压气瓶、高压缸体、溶液池、输液管道、试样组成的混凝土加速侵蚀装置，通过高压气瓶为高压缸体提供压力，从而为溶液池内的侵蚀溶液施加高水头压，并调节侵蚀介质渗透速度，输液管道将侵蚀溶液引入试样的进液槽内，使得高水头压的侵蚀溶液可以从混凝土内部向外部渗透，能有效合理的模拟公路铁路隧道、海底隧道、地铁工程、引水隧洞等地下工程在受到流动的、具有一定水头压的地下水等侵蚀介质的侵蚀作用。这样，有效解决了现有技术中通过增加侵蚀溶液离子浓度的方法加速侵蚀混凝土结构，无法对其施加高水头压的技术问题，实现了可对侵蚀介质施加高水头压力，并且侵蚀溶液为流动状态，进而加速侵蚀混泥土试样，有效模拟地下工程在受到流动的、具有一定水头压的地下水等侵蚀介质的侵蚀作用，对引水隧洞、海底隧道等常年处于流水和高水头压状态下混凝土耐久性研究具有指导性的技术效果。

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。

图1为本发明实施例提供的可施加流水和高水头压力的混凝土加速侵蚀装置的结构示意图；

图2为图1中混凝土试样的结构示意图。

(图示中各标号代表的部件依次为：1高压气瓶、2减压阀、3安全阀、4高压缸体、5法兰、6上盖、7溶液池、8侵蚀溶液、9压力表、10第一阀门、11三通接口、12试样、121进液槽、13废液收集池、14环氧树脂胶、15密封层、16第二阀门、17第三阀门、18主管、19支管)

具体实施方式

本申请实施例提供的可施加流水和高水头压力的混凝土加速侵蚀装置，解决了或部分解决了现有技术中通过增加侵蚀溶液离子浓度的方法加速侵蚀混凝土结构，无法对其施加高水头压的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请通过采用由高压气瓶、高压缸体、溶液池、输液管道、试样组成的混凝土加速侵蚀装置，通过高压气瓶为高压缸体提供压力，从而为溶液池内的侵蚀溶液施加高水头压，并调节侵蚀溶液的渗透速度，在高压气体的作用下，输液管道将侵蚀溶液引入试样的进液槽内，使得高水头压的侵蚀溶液可以从混凝土试样内部向外部渗透，能有效合理的模拟公路铁路隧道、海底隧道、地铁工程、引水隧洞等地下工程在受到流动的、具有一定水头压的地下水等侵蚀介质的侵蚀作用；实现了可对侵蚀介质施加高水头压力，并且侵蚀溶液为流动状态，进而加速侵蚀混泥土试样，有效模拟地下工程在受到流动的、具有一定水头压的地下水等侵蚀介质的侵蚀作用，对引水隧洞、海底隧道等常年处于流水和高水头压状态下混凝土耐久性研究具有指导性的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参见附图1和2，本发明提供的一种可施加流水和高水头压力的混凝土加速侵蚀装置，包括：高压气瓶1、高压缸体4、溶液池7、输液管道、试样12，其中：溶液池7内盛装侵蚀溶液8；溶液池7设置在高压缸体4内；高压气瓶1与高压缸体4连通，将高压气体充入高压缸体4内；试样12顶部开设进液槽121；输液管道的一端穿过高压缸体4伸入溶液池7的侵蚀溶液8内，另一端伸入试样12的进液槽121内。

在本实施方式中，高压缸体4包括：座体及盖设在座体上的上盖6，其中：上盖6与座体通过法兰5密封固定；溶液池7可拆卸设置在座体内。上盖6通过快装法兰5与高压缸体4连接，既能保证装置密闭性，又方便高压缸体4与上盖6的快速拆卸与安装，便于取/放溶液池7以及侵蚀溶液8；高压缸体4内放置有溶液池7，用于盛装侵蚀溶液8，溶液池7可根据需要取出以及放入高压缸体4内；侵蚀溶液8可根据研究需要自行配置，适用于一切除强酸强碱以外的侵蚀性介质。

进一步的，高压气瓶1的出口端通过气管与上盖6连通；气管上设置有减压阀2和第一阀门10。转动减压阀2的开关可以调节高压气体的压力值大小，在实验时，调节至试样12的设定大小后，打开第一阀门10能顺利为高压缸体4施加压力。

进一步的，上盖6设置有安全阀3，防止高压缸体4因压力过大而发生危险。输液管道的端部穿过上盖6伸入侵蚀溶液8内；输液管道上设置有压力表9及第二阀门16，压力表9及第二阀门16位于高压缸体4与试样12之间。该装置具有气密性检测功能，即通过高压气瓶1将设定压力的高压气体充入高压缸体4后，关闭第一阀门10检查高压缸体4的气密性，若压力表9指针无变化，则说明装置气密性良好，否则应检查装置的气密性。

在本实施方式中，试样12为立方体形状的混凝土试样；进液槽121为直径1～2cm的圆柱形凹槽。

作为一种优选的实施例结构，混凝土试样的尺寸为150*150*150cm；进液槽121的深度为100～130cm。进液槽121的槽口通过环氧树脂胶14遮盖密封；试样12的底面及下部四周包裹密封层15；密封层15为环氧树脂胶，槽口密封及下部密封，使得高水头压的侵蚀溶液8可以从混凝土试样12内部向外部渗透，防止侵蚀溶液8从混凝土试样12的底部以及侧部渗透。

在本实施方式中，参见附图1和2，高压缸体4连接有3个试样12；输液管道包括主管18及3根支管19；主管18的一端穿过高压缸体4伸入溶液池7的侵蚀溶液8内，另一端通过三通接口11与3根支管19连接；支管19的端部分别伸入对应试样12的进液槽121内。还包括：3个第三阀门17及3个废液收集池13，其中：第三阀门17设置在对应的支管19上；废液收集池13设置在对应试样12的下方。在具体实验时，可以根据需要设置1～3个试样12，即可以通过开启或关闭第三阀门17实现部分或全部支管19的打开，进而向设定的试样12充入侵蚀溶液8。废液收集池13用来收集从混凝土试样12渗出的侵蚀液。

下面来介绍该混凝土加速侵蚀装置的具体实验步骤：

待试样、装置组装完毕即可开始进行实验。

步骤一：将配置好的侵蚀溶液8通过溶液池7放置于高压缸体4中，并使用快装法兰5将上盖6与高压缸体4连接。

步骤二：打开高压气瓶1，转动减压阀2开关调节气压力值大小，调节至试样12设定大小后，打开第一阀门10为高压缸体4施加压力。关闭第一阀门10检查装置气密性，若压力表9指针无变化，则说明装置气密性良好，否则应检查装置气密性。

步骤三：打开第一阀门10、第二阀门16及第三阀门17将高水头压的侵蚀溶液8压至混凝土试样12内部，并通过废液收集池13收集渗透出的侵蚀液。待系统稳定后关闭高压气瓶1以及第一阀门10。

步骤四：定期检查压力表9的压力值、溶液池7中的侵蚀溶液8以及废液收集池13中的侵蚀液，并及时打开高压气瓶1补充装置压力值及侵蚀溶液8、倾倒溶液池7中的侵蚀液等。

步骤五，定期取出混凝土试样12，用切割机切割2-3cm厚度做微观结构分析，并取废液收集池13中反应后的侵蚀液做成分分析。

本申请实施例提供的混凝土加速侵蚀装置具有如下优点：

1、装置采用密闭性结构，可对侵蚀介质施加高水头压力，并且侵蚀溶液为流动状态，进而加速侵蚀混泥土试样。

2、采用气压为装置加压的方式，可长时间工作，装置可靠度高。

3、侵蚀溶液可根据自身需要配置，装置可满足不同侵蚀介质的加速侵蚀要求，侵蚀介质渗透压以及流速可根据高压气瓶自行调节。

4、不引起自然腐蚀以外的任何电化学反应，可以准确、可靠的模拟有水头压的侵蚀介质对地下工程混凝土的自然侵蚀过程。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了由高压气瓶1、高压缸体4、溶液池7、输液管道、试样12组成的混凝土加速侵蚀装置，通过高压气瓶1为高压缸体4提供压力，从而为溶液池7内的侵蚀溶液8施加高水头压，并调节侵蚀溶液8的渗透速度，输液管道将侵蚀溶液8引入试样12的进液槽121内，使得高水头压的侵蚀溶液8可以从混凝土试样12内部向外部渗透，能有效合理的模拟公路铁路隧道、海底隧道、地铁工程、引水隧洞等地下工程在受到流动的、具有一定水头压的地下水等侵蚀介质的侵蚀作用。这样，有效解决了现有技术中通过增加侵蚀溶液离子浓度的方法加速侵蚀混凝土结构，无法对其施加高水头压的技术问题，实现了可对侵蚀介质施加高水头压力，并且侵蚀溶液为流动状态，进而加速侵蚀混泥土试样，有效模拟地下工程在受到流动的、具有一定水头压的地下水等侵蚀介质的侵蚀作用，对引水隧洞、海底隧道等常年处于流水和高水头压状态下混凝土耐久性研究具有指导性的技术效果。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。