本发明涉及一种衬砌加速腐蚀试验的循环智能供液装置及其方法。
背景技术：
随着现阶段我国城市轨道交通、越江跨海通道工程的蓬勃发展，交通隧道工程因其交通保障性能良好、结构相对安全等优势，已逐渐成为交通工程比选中的主要方案。
较之地面结构，由于地下水土环境的复杂性，隧道衬砌结构在水土荷载和周围侵蚀环境的联合作用下，其衬砌结构力学性能将在服役一段时间后发生更大的劣化衰退：一方面，侵蚀环境特有的Cl-、Mg2+、SO42-等腐蚀性离子将随着地下水、海水等缓慢隧道衬砌的外周侵入隧道衬砌内部，导致衬砌中的钢筋过早锈蚀，使钢筋混凝土出现锈蚀劣化，使结构出现裂损或局部破坏；另一方面，隧道衬砌结构需长期承受岩土体围岩压力和水压力的作用，将加速材料及结构的腐蚀劣化。也即，隧道衬砌结构在力学因素(水土荷载)和化学因素(氯盐、酸碱盐等有害化学物质等)的共同作用下，会发生腐蚀劣化，导致其承载能力降低，使用寿命缩短。
室内加速腐蚀试验方法因可模拟实际工程腐蚀劣化环境、并结合相似理论、电化学方法，可实现短期内结构腐蚀劣化全过程性能的模拟试验，从而为隧道的设计、施工、维护提供试验依据。
目前对于钢筋混凝土的隧道衬砌的加速锈蚀试验，采用Cl-盐、SO42-盐、酸碱溶液或其混合溶液，来模拟隧道衬砌的实际服役环境中的周围复杂离子侵蚀环境的长期作用。为有利于腐蚀溶液与外加直流系统构成通电回路，现有的室内加速腐蚀试验中，是将衬砌整体浸泡于腐蚀液中，其试验结果往往体现为构件的全域腐蚀劣化特点。它与实际工程中衬砌是从与侵蚀环境接触的外周侧开始的单侧渐进式渗透腐蚀的实际情况存在较大差异，导致其实验数据的误差大、可靠性低。
并且，现有衬砌腐蚀试验，其衬砌完全浸泡于腐蚀液中，无法通过加载设备对腐蚀液中的衬砌进行加载，也不能对腐蚀液中的衬砌所承受的载荷进行测试；也即衬砌腐蚀试验，仅是对衬砌进行浸泡腐蚀，没对其进行加载。这与工程实际中的衬砌是在腐蚀与承受载荷同时作用下而发生性能衰退的实际情况不符，这使得其实验结果的误差更大、可靠性更低，得出的试验数据难以对隧道衬砌结构的设计、施工提供可靠的试验数据。
技术实现要素：
本发明的第一目的是提供一种衬砌加速腐蚀试验的循环智能供液装置，使用该装置对衬砌提供腐蚀溶液，得出的试验数据更准确、可靠，能为隧道衬砌结构的设计、施工提供更可靠的试验数据。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种衬砌加速腐蚀试验的循环智能供液装置，其组成是：
衬砌置于衬砌支架上，衬砌中部的顶面安装有底部渗水的腐蚀液槽，腐蚀液槽的底部设有水压传感器二，供液管的出液端置于腐蚀液槽中；
衬砌上方设有供液箱，供液箱中设有电动搅拌器、溶质浓度计和水压传感器一，供液箱底部的供液口与供液管的进液端连接，供液管上串接有流量控制阀；
衬砌正下方设有集液箱，集液箱内从上至下设有第一净化栅格和第二净化栅格；集液箱的底部设有水压传感器三集液箱侧壁的下部连有回液管，回液管的另一端置于供液箱中，且回液管上串接有微型水泵；
所述的电动搅拌器、溶质浓度计、水压传感器一、水压传感器二、水压传感器三、微型水泵均与智能控制及显示系统电连接。
本发明的第二发明目的是提供一种使用上述的衬砌加速腐蚀试验的循环智能供液装置对加速腐蚀试验的衬砌提供腐蚀溶液的方法。
本发明实现其第二发明目的所采用的技术方案是，一种使用上述的衬砌加速腐蚀试验的循环智能供液装置对加速腐蚀试验的衬砌提供腐蚀溶液的方法，,其步骤是：
一种使用权利要求1所述的衬砌加速腐蚀试验的循环智能供液装置对加速腐蚀试验时的衬砌提供腐蚀溶液的方法，其步骤是：
A、初始腐蚀液的产生
将腐蚀溶质和水混入供液箱中，控制电动搅拌器搅拌使供液箱中溶液混合均匀；并由智能控制及显示系统读出并显示溶质浓度计测得的腐蚀液浓度，智能控制及显示系统同时采集水压传感器一的水压并换算、显示供液箱的储液量；再通过添加水或腐蚀溶质使供液箱中的腐蚀液的储液量和腐蚀液浓度均达到设定值；
B、加载
通过加载装置对衬砌两侧进行加载，以模拟衬砌承受的围岩压力和水压；
C、腐蚀液的供给
C1、智能控制及显示系统控制流量控制阀开启，使供液箱中的腐蚀液通过供液管流入腐蚀液槽；智能控制及显示系统同时采集水压传感器二的水压并换算为腐蚀液槽的储液量，当腐蚀液槽的储液量达到设定的上限值时，智能控制及显示系统控制流量控制阀关闭；
C2、腐蚀液槽中的腐蚀液向下渗透浸入衬砌体内，对衬砌进行加速腐蚀；当腐蚀液槽的储液量减少至设定的下限值时，重复C1步的操作；
D、腐蚀液的循环
在C步腐蚀液的提供过程中，有一部分腐蚀液直接通过衬砌的缝隙或裂缝流入衬砌正下方的集液箱；而渗透浸入衬砌的腐蚀液中，一部分用于对衬砌的腐蚀，一部分被挥发，一部分渗透穿过衬砌向下流入集液箱；
智能控制及显示系统采集、监控水压传感器三测得的水压并换算为集液箱的储液量；当集液箱的储液量达到设定值时，智能控制及显示系统控制微型水泵启动，将集液箱中收集的腐蚀液经回液管泵送给供液箱；当集液箱的储液量达到设定的下限值时，智能控制及显示系统控制微型水泵关闭；从而实现腐蚀液的回收循环供应；
E、浓度和总液量的监控
在C步腐蚀液的提供过程中，因腐蚀液对衬砌进行腐蚀作用发生化学变化以及腐蚀液的挥发，腐蚀液的浓度和总液量均会变化；
智能控制及显示系统采集并显示溶质浓度计测得的腐蚀液浓度，当采集的腐蚀液浓度变化超过设定的误差值时，即向供液箱添加水或腐蚀溶质，同时由智能控制及显示系统控制电动搅拌器搅拌使供液箱中溶液混合均匀，并使供液箱中腐蚀液浓度回到设定值；
智能控制及显示系统采集水压传感器一测得的水压并换算为供液箱的储液量，采集水压传感器二并换算为腐蚀液槽的储液量，采集水压传感器三的水压并换算为集液箱的储液量；进而将供液箱的储液量、腐蚀液槽的储液量和集液箱的储液量相加得到系统的总液量；当总液量低于设定的下限值时，即向供液箱添加水和腐蚀溶质，并在智能控制及显示系统的监控下，使总液量和腐蚀液浓度均回到设定值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、在衬砌加速腐蚀试验时，使用该装置对衬砌提供腐蚀溶液，腐蚀溶液从衬砌的顶面渗透进入衬砌，与实际工程中衬砌是从与侵蚀环境接触的外周侧开始的单侧渐进式渗透腐蚀的实际情况相同，使其得到的试验结果更准确、可靠；
二、智能控制及显示系统通过溶质浓度计对供液箱的腐蚀液浓度进行实时监测，当腐蚀液浓度偏离试验设定值时，即通过添加水或溶质使腐蚀液浓度回到设定值，从而保证腐蚀液浓度的稳定。避免了因腐蚀液的挥发、腐蚀液对衬砌进行腐蚀发生化学变化后，腐蚀液的浓度变化而对试验结果造成的误差，能更准确、可靠的得出腐蚀液的浓度与衬砌性能腐蚀劣化的关系。
三、智能控制及显示系统通过三个水压传感器对供液箱、腐蚀液槽、集液箱的储液量进行实时监测；并在腐蚀液槽的储液量偏低时控制供液箱自动向其补充腐蚀液；在集液箱的储液量偏多时，自动将集液箱的腐蚀液泵送给供液箱；同时在总液量不足时，也能及时补足；从而实现了腐蚀液的智能循环供应。这样，一方面使衬砌在并未完全浸泡于腐蚀液中的条件下，衬砌的腐蚀试验区域也始终处于稳定的浸润状态，满足衬砌腐蚀试验的要求；另一方面，除衬砌的顶面外，衬砌的其余部位均没有被加液装置遮挡或被腐蚀液浸没，可方便的采用加载设备衬砌进行加载，也能方便的对衬砌所承受的载荷进行测试；腐蚀试验时的模拟条件与衬砌在腐蚀与承受载荷同时作用下而发生性能衰退的实际服役条件更接近，得出的试验数据更准确、可靠，能为隧道衬砌结构的设计、施工提供更可靠的试验数据。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细具体描述。
附图说明
图1是本发明实施例的循环智能供液装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例
图1示出，本发明的一种具体实施方式是，一种衬砌加速腐蚀试验的循环智能供液装置，其组成是：
衬砌201置于衬砌支架202上，衬砌201中部的顶面安装有底部渗水的腐蚀液槽200，腐蚀液槽200的底部设有水压传感器二203，供液管105的出液端置于腐蚀液槽200中；
衬砌201上方设有供液箱100，供液箱100中设有电动搅拌器101、溶质浓度计102和水压传感器一103，供液箱100底部的供液口与供液管105的进液端连接，供液管105上串接有流量控制阀104；
衬砌201正下方设有集液箱300，集液箱300内从上至下设有第一净化栅格301和第二净化栅格302；集液箱300的底部设有水压传感器三303集液箱300侧壁的下部连有回液管304，回液管304的另一端置于供液箱100中，且回液管304上串接有微型水泵305；
所述的电动搅拌器101、溶质浓度计102、水压传感器一103、水压传感器二203、水压传感器三303、微型水泵305均与智能控制及显示系统400电连接。
一种使用本例的衬砌加速腐蚀试验的循环智能供液装置对加速腐蚀试验的衬砌提供腐蚀溶液的方法，其步骤是：
A、初始腐蚀液的产生
将腐蚀溶质和水混入供液箱100中，控制电动搅拌器101搅拌使供液箱100中溶液混合均匀；并由智能控制及显示系统400读出并显示溶质浓度计102测得的腐蚀液浓度，智能控制及显示系统400同时采集水压传感器一103的水压并换算、显示供液箱100的储液量；再通过添加水或腐蚀溶质使供液箱100中的腐蚀液的储液量和腐蚀液浓度均达到设定值；
B、加载
通过加载装置对衬砌201两侧进行加载，以模拟衬砌201承受的围岩压力和水压；
C、腐蚀液的供给
C1、智能控制及显示系统400控制流量控制阀104开启，使供液箱100中的腐蚀液通过供液管105流入腐蚀液槽200；智能控制及显示系统400同时采集水压传感器二203的水压并换算为腐蚀液槽200的储液量，当腐蚀液槽200的储液量达到设定的上限值时，智能控制及显示系统400控制流量控制阀104关闭；
C2、腐蚀液槽200中的腐蚀液向下渗透浸入衬砌201体内，对衬砌201进行加速腐蚀；当腐蚀液槽200的储液量减少至设定的下限值时，重复C1步的操作；
D、腐蚀液的循环
在C步腐蚀液的提供过程中，有一部分腐蚀液直接通过衬砌201的缝隙或裂缝流入衬砌201正下方的集液箱300；而渗透浸入衬砌201的腐蚀液中，一部分用于对衬砌201的腐蚀，一部分被挥发，一部分渗透穿过衬砌201向下流入集液箱300；
智能控制及显示系统400采集、监控水压传感器三303测得的水压并换算为集液箱300的储液量；当集液箱300的储液量达到设定值时，智能控制及显示系统400控制微型水泵305启动，将集液箱300中收集的腐蚀液经回液管304泵送给供液箱100；当集液箱300的储液量达到设定的下限值时，智能控制及显示系统400控制微型水泵305关闭；从而实现腐蚀液的回收循环供应；
E、浓度和总液量的监控
在C步腐蚀液的提供过程中，因腐蚀液对衬砌201进行腐蚀作用发生化学变化以及腐蚀液的挥发，腐蚀液的浓度和总液量均会变化；
智能控制及显示系统400采集并显示溶质浓度计102测得的腐蚀液浓度，当采集的腐蚀液浓度变化超过设定的误差值时，即向供液箱100添加水或腐蚀溶质，同时由智能控制及显示系统400控制电动搅拌器101搅拌使供液箱100中溶液混合均匀，并使供液箱100中腐蚀液浓度回到设定值；
智能控制及显示系统400采集水压传感器一103测得的水压并换算为供液箱100的储液量，采集水压传感器二203并换算为腐蚀液槽200的储液量，采集水压传感器三303的水压并换算为集液箱300的储液量；进而将供液箱100的储液量、腐蚀液槽200的储液量和集液箱300的储液量相加得到系统的总液量；当总液量低于设定的下限值时，即向供液箱100添加水和腐蚀溶质，并在智能控制及显示系统400的监控下，使总液量和腐蚀液浓度均回到设定值。