一种加速混凝土结构劣化的多功能试验设备及其使用方法与流程

本发明涉及一种加速混凝土结构劣化的多功能试验设备及其使用方法，属于建筑工程技术领域。

背景技术：

由于混凝土服役的环境条件差异很大，因此环境对混凝土的性能可能会有很大影响。多数研究是立足于混凝土持续处于一种温度而研究不同温度的影响，很少考虑同一混凝土构件循环处于不同温度环境中的性能状况。此外，混凝土在干湿交替状态以及不同溶液成分中的行为也需要进一步研究。因此，研究混凝土循环处于多种环境下的性能对其结构耐久性具有重要意义。然而混凝土的结构劣化是一个比较缓慢的过程，为缩短研究周期，仍需要开发新的加速劣化设备。

目前部分吊运装置虽然能够吊运混凝土改变其所处环境，但是无法实现循环，需要人工操作，耗时耗力；此外，部分装置仅能提供单一混凝土环境，鲜有将多种环境进行结合，无法做到混凝土在多种环境下的循环。因此，开发能够提供多种混凝土环境并可以智能控制不断转换以便加速结构劣化的设备具有广泛的应用前景。

技术实现要素：

为解决现有吊运装置无法循环改变混凝土环境并且鲜有能做到多种环境循环的问题，本发明设计了一种加速混凝土结构劣化的多功能试验设备，可以在较短时间内增加混凝土周围环境变化周期，能够加速结构劣化；可以模拟混凝土三种环境，具有控制温度变化、干湿交替以及溶液成分的功能；可以准确自主地进行工作，无需人工操作；能有效地运行循环体系，实现混凝土定时在不同环境下的转换；通过可编程控制器控制水泵、竖直位移系统、水平移动系统以及构件提升系统的工作状态，实现智能化。

本发明还提供一种加速混凝土结构劣化的多功能试验设备的使用方法，该法操作简便，易于循环改变混凝土环境并且可做到多种环境循环，加快混凝土结构劣化进程。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种加速混凝土结构劣化的多功能试验设备，包括用于加速混凝土结构劣化的工作系统，所述工作系统包括输液空间，所述输液空间的左右两侧对称式设置有用于上下向位移的竖直位移系统，所述竖直位移系统顶端连有用于前后向运动的水平移动系统，所述水平移动系统上设置有用于左右向运动的构件提升系统，所述构件提升系统下部连接有混凝土构件，所述混凝土构件正对所述输液空间；所述输液空间包括温度变化工作区、改变溶液成分工作区以及干湿交替工作区；所述温度变化工作区包括设置于左右两侧的水浴模块，所述水浴模块通过输液通道与供液区相连，所述供液区通过阀门和水泵与用于盛装混凝土浸泡溶液的贮液器相连；所述改变溶液成分工作区包括设置于左右两侧的工作室，位于两所述工作室之间的调节液供应箱，所述调节液供应箱通过管道与所述工作室相连通，所述工作室通过所述输液通道与所述供液区相连；所述干湿交替工作区包括设置于左右两侧的操作间，一个所述操作间底部密封，为所述混凝土构件提供干燥环境，另一个所述操作间底部设置有所述输液通道，为所述混凝土构件提供溶液环境；所述竖直位移系统、水平移动系统以及构件提升系统均设有定时装置；所述温度变化工作区、改变溶液成分工作区以及干湿交替工作区均设置水位传感器；所述温度变化工作区设置温度传感器；所述工作系统还包括控制器，所述控制器分别与定时装置、水位传感器、温度传感器、水泵、阀门、竖直位移系统、水平移动系统以及构件提升系统相连。

所述竖直位移系统为两个升降板，所述升降板的相对面顶端设置有水平滑轨，所述升降板的底端连有升降支架。

所述水平移动系统包括一横杆，所述横杆的两端设置有滑块，所述滑块在所述水平滑轨内移动。

所述构件提升系统包括一竖杆，所述竖杆的顶端通过吊环与所述横杆相连，所述竖杆的底端连有所述混凝土构件。

所述升降支架、吊环和滑块均与电机相连，所述电机的控制单元均与所述控制器相连。

所述阀门包括电磁阀。

一种加速混凝土结构劣化的多功能试验设备的使用方法，包括以下步骤：

s01，启动控制器供应溶液功能，控制器发送指令给水泵和阀门，此时阀门打开，水泵开始将溶液从贮液器中泵入供液区，充满该区域后溶液继续通过输液通道流入工作系统的各个工作区内，当水位超过水位传感器时，水位传感器发送信号给控制器，控制器指示水泵和阀门停止工作；当工作区内溶液由于蒸发等原因使得水位下降低于水位传感器时，水位传感器发送信号给控制器，重复上述过程；

s02，启动控制器控制温度功能，控制器发送指令给水平移动系统，水平移动系统在前后方向运动到工作系统的温度变化工作区正上方，拥有定时装置的两侧竖直位移系统循环改变顶端高度以此改变水平移动系统的高度，构件提升系统在定时装置控制下不断做水平往返运动，使混凝土构件循环吊入装有不同设定温度的水浴模块中；

s03，启动控制器改变溶液成分功能，控制器发送指令给水平移动系统，水平移动系统在前后方向运动到工作系统的改变溶液成分工作区正上方，拥有定时装置的两侧竖直位移系统循环改变顶端高度以此改变水平移动系统的高度，构件提升系统在定时装置控制下不断做水平往返运动，使混凝土构件循环吊入装有设定不同溶液成分的工作室中；

s04，启动控制器控制干湿交替功能，控制器发送指令给水平移动系统，水平移动系统在前后方向运动到工作系统干湿交替工作区正上方，拥有定时装置的两侧竖直位移系统循环改变顶端高度以此改变水平移动系统的高度，构件提升系统在定时装置控制下不断做水平往返运动，使混凝土构件循环吊入左侧干燥的操作间以及右侧装有溶液操作间中，实现干湿交替。

s03中，所需溶液均由供液区内原溶液和调节液供应箱内调节液配合而成，不同的溶液成分只需控制由管道进入工作室的调节液含量。

本发明和现有方法相比，具有以下优点和有益效果：

第一、可加速混凝土结构的劣化：本发明通过定时装置控制混凝土处于周围环境的时间，可以在较短时间内增加周围环境变化周期，能够加速结构劣化。

第二、可实现对混凝土处于多种环境的模拟：本发明工作系统包括温度变化工作区、控制溶液成分工作区以及干湿交替工作区，各工作区既可独立工作，又可联合工作，可模拟混凝土三种环境。

第三、可实现对混凝土所处环境的循环：本发明可通过定时装置控制各运行系统的工作时间，定时实现混凝土环境的循环转换。

第四、精确智能：本发明通过可编程控制器控制水泵、竖直位移系统、水平移动系统以及构件提升系统的工作状态，在精确工作的同时保持智能切换环境。

第五、节约资源：本发明通过各部件的协同工作可以准确自主地进行工作，无需人工操作，省时省力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中输液空间的俯视图；

其中：1-贮液器，2-水泵，3-阀门，4-竖直位移系统，5-水平移动系统，6-构件提升系统，7-水浴模块，8-混凝土构件，9-工作系统，10-供液区，11-输液空间，12-输液通道，13-控制器，14-工作室，15-调节液供应箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1~图2所示，一种加速混凝土结构劣化的多功能试验设备，供液区10左侧通过阀门3和水泵2与贮液器1连通，贮液器1内部存有混凝土所需的浸泡溶液；供液区10上部设置输液空间11，在输液空间11内部左右两侧各开通一个输液通道12，将供液区10和输液空间11相连通，工作系统9包括输液空间11和控制器13。

竖直位移系统4设立于供液区10上部，顶端穿有水平移动系统5，内侧置有所述工作系统9，构件提升系统6悬挂在水平移动系统5上。

竖直位移系统4能够自由改变顶端高度，水平移动系统5可以在竖直位移系统4上垂直纸面（即前后向）运动，构件提升系统6能够在水平移动系统5上左右滑动，并且构件提升系统6下部连接有混凝土构件8；竖直位移系统4、水平移动系统5以及构件提升系统6均含有定时装置，能够根据需要设定系统工作时间。

竖直位移系统4为两个左右设置的升降板，所述升降板的相对面顶端设置有水平滑轨，所述升降板的底端连有升降支架。水平移动系统5包括一横杆，所述横杆的两端设置有滑块，所述滑块在所述水平滑轨内移动。构件提升系统6包括一竖杆，所述竖杆的顶端通过吊环与所述横杆相连，所述竖杆的底端连有所述混凝土构件8。所述升降支架、吊环和滑块均与电机相连，所述电机的控制单元均与所述控制器13相连。

所述阀门3包括电磁阀。

所述工作系统9包括三个工作区，分别为温度变化工作区、改变溶液成分工作区以及干湿交替工作区，其中温度变化工作区主体部件为左右两侧的水浴模块7，水浴模块7能准确控制溶液温度，水浴模块7底部开设有输液通道12，输液通道12与供液区10相连通。

所述改变溶液成分工作区包括左右两侧的工作室14、中间位置处的调节液供应箱15以及连接两处的管道，两侧工作室14底部均设有输液通道12。

所述干湿交替工作区主体部件为左右两侧的操作间，其中左侧操作间底部密封，为混凝土构件8提供干燥环境，右侧操作间底部设置输液通道12，为混凝土构件8提供溶液环境。

所述工作系统9的三个工作区内均设置水位传感器；水浴模块7上设置有温度传感器。

所述控制器13为可编程控制器，具有供应溶液、控制温度、改变溶液成分以及控制干湿交替功能，控制器13分别与水泵2、阀门3、水位传感器、温度传感器、竖直位移系统4、水平移动系统5以及构件提升系统6连接。

一种加速混凝土结构劣化的多功能试验设备的使用方法，包括以下步骤：

1）启动控制器13供应溶液功能，控制器13发送指令给水泵2和阀门3，此时阀门3打开，水泵2开始将溶液从贮液器1中泵入供液区10，充满该区域后溶液继续通过输液通道12流入工作系统9的各个工作区内，当水位超过水位传感器时，传感器发送信号给控制器13，控制器13指示水泵2和阀门3停止工作；当工作区内溶液由于蒸发等原因使得水位下降低于传感器时，传感器发送信号给控制器13，重复上述过程；

2）启动控制器13控制温度功能，控制器13发送指令给水平移动系统5，水平移动系统5在垂直纸面方向运动到工作系统9温度变化工作区正上方，拥有定时装置的两侧竖直位移系统4循环改变顶端高度以此改变水平移动系统5的高度，构件提升系统6在定时装置控制下不断做水平往返运动，使混凝土构件8循环吊入装有不同设定温度的水浴模块7中；

3）启动控制器13改变溶液成分功能，控制器13发送指令给水平移动系统5，水平移动系统5在垂直纸面方向运动到工作系统9改变溶液成分工作区正上方，重复2）中步骤，使混凝土构件8循环吊入装有设定不同溶液成分的工作室14中，其中，所需溶液均由供液区10内原溶液和调节液供应箱15内调节液配合而成，不同的溶液成分只需控制由管道进入工作室14的调节液含量；

4）启动控制器13控制干湿交替功能，控制器13发送指令给水平移动系统5，水平移动系统5在垂直纸面方向运动到工作系统9干湿交替工作区正上方，重复2）中步骤，使混凝土构件8循环吊入左侧干燥操作间以及右侧装有溶液操作间中，实现干湿交替。

本实施例可以在较短时间内增加混凝土周围环境变化周期，能够加速结构劣化；可以模拟混凝土三种环境，具有控制温度变化、干湿交替以及溶液成分的功能；可以准确自主地进行工作，无需人工操作；能有效地运行循环体系，实现混凝土定时在不同环境下的转换；通过可编程控制器控制水泵、竖直位移系统、水平移动系统以及构件提升系统的工作状态，实现智能化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。