一种荷载和环境耦合作用下混凝土冲刷试验装置

1.本发明涉及一种荷载和环境耦合作用下混凝土冲刷的试验装置。


背景技术：

2.处于海洋环境中的混凝土工程结构，不仅遭受到周围环境的侵蚀，而且受到荷载(包括静荷载和动荷载)和冲刷等作用，海工混凝土的耐久性和荷载与冲刷作用密不可分，现有的装置一般是对静、动荷载作用、冲刷作用与环境作用分开进行模拟试验，或者是仅能模拟荷载和环境耦合，亦或是冲刷和环境耦合等，缺少一种荷载和环境耦合作用下混凝土冲刷的试验装置。


技术实现要素：

3.本发明正是基于上述技术问题，提出了一种荷载和环境耦合作用下混凝土冲刷的试验装置，以填补该领域空白，并解决上述背景技术中存在的问题。
4.有鉴于此，本发明提出了一种荷载和环境耦合作用下混凝土冲刷试验装置，包括加载装置，试验箱，冲刷装置及控制装置。加载装置为电液伺服动静疲劳试验机包括框架梁，立柱，加载油缸，升降缸，压盘，第一密封圈，滚动轴，油管，液压油泵，液压电机，底座，滑块，静力台座。验箱包括内层板，柔性加热片，保温隔热层，外层板，把手式门盖，第二密封圈，带有阀门的进水口，带有阀门的排水口，带有阀门的进气口，气体浓度感应器，雾洒喷头，温湿传感器。冲刷装置包括扇叶，皮带轮，旋转皮带，电机。控制装置包括温湿、气体浓度及盐雾喷洒控制系统，油压加载控制系统，数字控制系统和轮机旋转控制系统。
5.在上述技术方案中，优选的，所述的加载装置为耐腐蚀材质且外涂防腐材料，本发明采用不锈钢材质，外涂防腐漆。
6.在上述技术方案中，优选的，所述升降缸与试验箱搭接处有第一密封圈。
7.在上述技术方案中，优选的，所述的压盘位于升降缸底端，所述的滚动轴位于压盘底部，可调整测试跨距。
8.在上述技术方案中，优选的，所述的滑块嵌固于底座滑槽上，以对试块限位和支撑，所述的底座位于静力台座之上。
9.在上述技术方案中，优选的，所述的柔性加热片环绕内层板中下部。
10.在上述技术方案中，优选的，所述内层板与外层板间有保温隔热层。
11.在上述技术方案中，优选的，所述保温隔热层为轻质材料。
12.在上述技术方案中，优选的，所述带有阀门的进水口和进气口位于试验箱正面顶部两侧。
13.在上述技术方案中，优选的，所述带有阀门的排水口位于试验箱正面底部两侧。
14.在上述技术方案中，优选的，所述试验箱正面有透明可视把手式门盖。
15.在上述技术方案中，优选的，所述把手式门盖为透明抗侵蚀材质。
16.在上述技术方案中，优选的，所述把手式门盖内附有第二密封圈。
17.在上述技术方案中，优选的，所述试验箱内顶部有气体浓度感应器，内部顶侧有雾洒喷头和内部一侧温湿传感器。
18.在上述技术方案中，优选的，所述试验箱底部有基座，基座位于加载装置的底座之上。
19.在上述技术方案中，优选的，所述扇叶与皮带轮连接。
20.在上述技术方案中，优选的，所述皮带轮内附有转动轴承，外侧通过旋转皮带与电机连接，转动轴承内有加载装置的底座，通过电机带动皮带轮旋转，实现扇叶对试验箱内溶液和沙粒搅拌，达到对混凝土试块冲刷效果。
21.在上述技术方案中，优选的，所述内附有轴承的皮带轮位于试验箱底部外侧，两者连接采用焊接，连接处采取防渗及抗侵蚀处理。
22.在上述技术方案中，优选的，所述扇叶位于试验箱内侧底部，所述电机位于加载装置底座一侧固定连接。
23.本发明相比现有试验装置的有益效果是：
24.该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明提供了一种荷载和环境耦合作用下混凝土冲刷试验装置，填补了相关领域的空白，通过试验箱的温湿、气体浓度、盐雾喷洒控制系统能够模拟海洋环境的真实情况，利用加载装置采用四分法进行施加循环荷载，更为准确测量混凝土试件的疲劳性能参数，结合冲刷装置，实现海工混凝土在腐蚀海域冲刷与荷载同步耦合作用下的实际服役情况。
附图说明
25.图1为本发明装置的示意图；
26.图2为沿着图1中a-a线的剖面示意图；
27.图3为图1中b处放大示意图；
28.图中1.加载油缸，2.油管，3.框架梁，4.立柱，5.带有阀门的进水口，6.带有阀门的进气口，7.升降缸，8.压盘，9.第一密封圈，10.滚动轴，11.雾洒喷头，12.温湿传感器，13.第二密封圈，14.把手式门盖，15.液压油泵，16.内层板，17.柔性加热片，18.保温隔热层，19.外层板，20.带有阀门的排水口，21.试件，22.滑块，23.扇叶，24.皮带轮，25.旋转皮带，26.电机，27. 液压电机，28.控制装置，29.底座，30.静力台座，31.气体浓度感应器，32.基座。
具体实施方式
29.为了更好地理解与实施，下面结合具体试验案例及附图对本发明/发明进一步说明，但发明装置并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基础上改进或替代，仍属于本发明装置权利要求保护的范围。
30.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
31.本装置具体应用于试验室中一种循环荷载和环境耦合作用下混凝土冲刷的试验装置，其包括加载装置，试验箱，冲刷装置及控制装置28。
[0032]ⅰ、参见图1、2、3，加载装置为电液伺服动静疲劳试验机，包括加载框架、加载系统、液压系统和数字控制系统，其中加载框架包括框架梁3，立柱4和静力台座30；加载系统包括加载油缸1，升降缸7，升降缸端头有压盘8，压盘与试验箱相交接处采用第一密封圈9进行密
封，压盘上带有滚动轴10，静力台座30为混凝土试件加载试验的工作平台，位于底座 29之上，静力台座30上有可移动滑块22，可以限位并支撑试件；液压系统包括油管2，液压油泵15，液压电机27，此外附加有电控柜控制油源与加载系统的打开或关闭。油源供应至液压装置，驱动试验机加载头做出压缩、弯拉等动作；数字控制系统主要由高精度负荷传感器和变形测量数字千分表用来采集数据，同时，计算机显示位移、负荷变形等，具有清零、标定、增益调节、峰值保持等功能。
[0033]ⅱ、参见图1、2，试验箱包括环境箱和控制监测系统，箱体结构包括内层板16，柔性加热片17，保温隔热层18，外层板19，把手式门盖14，把手式门盖内附有第二密封圈13，箱体前侧带有阀门的进水口5，带有阀门的进气口6，左右两侧带有阀门的排水口20，箱体顶部有气体浓度感应器31和雾洒喷头11，箱体内侧有温湿传感器12；控制监测系统包括温湿控制面板，喷洒控制开关以及气体浓度控制面板，整个箱体底部有基座32，坐落于试验装置的底座29上。
[0034]ⅲ、参见图1、2，冲刷装置包括扇叶23，皮带轮24，旋转皮带25，电机26和轮机旋转控制系统，轮机旋转控制系统主要是控制柜，通过控制柜开关及速率调节按钮来控制冲刷速度。
[0035]
实施例：海洋环境下疲劳荷载及海浪冲刷共同作用下混凝土耐久性试验(模拟海港海工混凝土的耐久性)。
[0036]
步骤1：根据试验所需混凝土试块的尺寸和数量，确定所需试验箱的尺寸，将试件除一个100mm
×
400mm面预留外，其它五面用石蜡密封，对将要进行冲刷的试件饱水称重。
[0037]
步骤2：打开把手式盖门将标准养护28d后的100mm
×
100mm
×
400mm的混凝土试件放入试验工作平台，调整滑块和滚动轴以固定试件，同时箱体内灌入一定量的砂石，关闭盖门密封试验箱，向箱体内注入一定浓度(本次采用浓度为3.5％的na cl溶液)的盐溶液，溶液完全浸没混凝土试件。
[0038]
步骤3：参照具体实施方式ⅰ、ⅱ和ⅲ分别将温湿系统和加载系统调整完毕，根据试验所需的适宜温度来调节温控系统使试验温度达到所需环境要求，之后启动加载装置，本试验采用100kn疲劳试验机，疲劳循环的荷载波为正弦波，疲劳试验机的频率为0～10hz，初选 0hz、2hz、5hz、10hz四种频率进行试验，疲劳荷载应力水平控制为σ
max
/σf＝0.5，σ
min
/σ
max
＝0.25，本次试验统一采用200万次疲劳荷载，混凝土试件如果经过2
×
106次循环加载后仍保持不破坏，则认为该混凝土试件可以承受无限次的循环载荷。与此同时打开控制柜开关及速率调节按钮来控制冲刷速度。
[0039]
步骤4：到达规定龄期后，取出混凝土试块，采集试验数据，然后重复以上操作步骤，直至最终试验结束。
[0040]
步骤5：试验结束后，按顺序关闭各个控制开关，从试验箱体中取出混凝土试件，打开排水阀进行排水，打开盖门清理箱内砂石。
[0041]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明/发明的保护范围之内。