一种混凝土加速侵蚀的实验装置及方法与流程

本发明涉及混凝土耐久性研究技术领域，特别涉及一种混凝土加速侵蚀的实验装置及方法。

背景技术：

海洋是人类正在加速速开发的疆域，近些年来海上工程构筑增长十分迅猛，随着我国对海上工程的大力开发，今后海洋混凝土的工程数量和等级将呈加速增长的势头，随处可见的跨海大桥、引水隧洞和沉管隧道等都说明了海洋中的水泥混凝土建(构)筑正在与日俱增。海水溶液中含有各种可溶的具有侵蚀性的盐，相比于在淡水中服役的混凝土而言，在海水环境中作用的混凝土要额外承受侵蚀性离子和高水头的双重作用，因此海水环境中的混凝土需要具有更好的抗渗和抗腐蚀性能。

但是在现有技术中，为了解海水环境中混凝土结构的服役性能，国内外相关学者对其进行了数值模拟和室内试验研究，而目前的室内试验均只考虑到离子浓度的影响，这样对海水环境下的模拟也会有失偏颇。

技术实现要素：

本发明提供一种混凝土加速侵蚀的实验装置及方法，解决了或部分解决了现有技术中为了解海水环境中混凝土结构的服役性能进行的室内试验均只考虑到离子浓度的影响，导致对海水环境下的模拟会有失偏颇的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种混凝土加速侵蚀的实验装置包括：高压气瓶、溶液储蓄池、输送泵、若干控制阀、若干流速表及若干侵蚀溶液池；若干所述控制阀与若干所述侵蚀溶液池相对应，若干所述流速表与若干所述侵蚀溶液池相对应；所述高压气瓶与若干所述侵蚀溶液池的进气孔连通，所述侵蚀溶液池的进气孔处设置有与所述侵蚀溶液池相对应的所述控制阀；所述输送泵的第一端与所述溶液储蓄池连通，第二端与若干所述侵蚀溶液池的进水口连通；所述侵蚀溶液池的进水孔处设置有与所述侵蚀溶液池相对应的所述流速表。

进一步地，所述高压气瓶通过送气管道与若干所述侵蚀溶液池的进气孔连通；所述送气管道上设置有减压阀及总阀门；所述减压阀设置在所述总阀门与所述高压气瓶之间；所述总阀门设置在所述减压阀与所述控制阀之间。

进一步地，所述侵蚀溶液池的进气孔及所述侵蚀溶液池的进水孔均设置在所述侵蚀溶液池的顶部。

进一步地，所述侵蚀溶液池顶部开设有排气孔。

进一步地，所述侵蚀溶液池的底部开设有排水孔，所述排水孔与所述溶液储蓄池连通。

进一步地，所述侵蚀溶液池的底部开设有备用排气排水孔。

进一步地，所述侵蚀溶液池的顶部设置有压力表。

进一步地，所述侵蚀溶液池的顶部设置有安全阀。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种混凝土加速侵蚀的实验方法，包括以下步骤：将混凝土试块分别放入若干侵蚀溶液池内，并将侵蚀溶液池进行密封；启动输送泵输送溶液储蓄池内的离子加倍侵蚀溶液，通过所述侵蚀溶液池上开设的进水孔将所述离子加倍侵蚀溶液输送到若干所述侵蚀溶液池内；通过所述侵蚀溶液池的进水孔处设置的与所述侵蚀溶液池相对应的流速表，控制所述离子加倍侵蚀溶液不同的流速；打开高压气瓶输送高压气体，通过所述侵蚀溶液池上开设的进气孔将所述高压气体输送到若干所述侵蚀溶液池内；通过所述侵蚀溶液池的进气孔处设置的与所述侵蚀溶液池相对应的控制阀，控制所述高压气体的流量，进而控制若干所述侵蚀溶液池内的气压压强；将总阀门关闭时，即可通过各个管道阀门控制不同高压缸体的气压压强。

进一步地，制作所述混凝土试样，所述混凝土试样制作完毕后，放入标准养护室中养护28天，试验前，先对所述混凝土试样进行声波波速测试，剔除差异性大的所述混凝土试样。

本申请实施例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：

由于将混凝土试块分别放入若干侵蚀溶液池内，并将侵蚀溶液池进行密封，启动输送泵输送溶液储蓄池内的离子加倍侵蚀溶液，通过侵蚀溶液池上开设的进水孔将离子加倍侵蚀溶液输送到若干侵蚀溶液池内，通过侵蚀溶液池的进水孔处设置的与侵蚀溶液池相对应的流速表，控制离子加倍侵蚀溶液不同的流速，打开高压气瓶输送高压气体，通过侵蚀溶液池上开设的进气孔将高压气体输送到若干侵蚀溶液池内，通过侵蚀溶液池的进气孔处设置的与侵蚀溶液池相对应的控制阀，控制高压气体的流量，进而控制若干侵蚀溶液池内的气压压强，所以，侵蚀溶液池采用密闭式结构，利用气压改变压强大小，通过改变离子加倍侵蚀溶液的流速，观测混凝土在溶液中的渗流情况，通过若干个侵蚀溶液池，可以测出相同压强下，不同流速下，溶液对混凝土试样的侵蚀作用，气压控制和流速控制为两个独立系统，可以根据试验需要，开展不同力学场、化学场及渗流场组合工况下的水工混凝土试件试验研究，可用于研究侵蚀溶液对水工混凝土变形及强度腐蚀效应，也可用于研究力学-渗流-化学耦合作用下含裂缝混凝土劣化扩展破坏的机理。

附图说明

图1为本发明实施例提供种混凝土加速侵蚀的实验装置的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种混凝土加速侵蚀的实验装置包括：高压气瓶1、溶液储蓄池2、输送泵3、若干控制阀4、若干流速表5及若干侵蚀溶液池6。

若干控制阀4与若干侵蚀溶液池6相对应，若干流速表5与若干侵蚀溶液池6相对应。

高压气瓶1与若干侵蚀溶液池6的进气孔连通，侵蚀溶液池6的进气孔6-1处设置有与侵蚀溶液池6相对应的控制阀4。

输送泵3的第一端与溶液储蓄池2连通，第二端与若干侵蚀溶液池6的进水口6-2连通。

侵蚀溶液池6的进水孔6-2处设置有与侵蚀溶液池6相对应的流速表5。

本申请具体实施方式由于将混凝土试块分别放入若干侵蚀溶液池6内，并将侵蚀溶液池6进行密封，启动输送泵3输送溶液储蓄池2内的离子加倍侵蚀溶液，通过侵蚀溶液池6上开设的进水孔6-2将离子加倍侵蚀溶液输送到若干侵蚀溶液池6内，通过侵蚀溶液池6的进水孔6-2处设置的与侵蚀溶液池6相对应的流速表5，控制离子加倍侵蚀溶液不同的流速，打开高压气瓶1输送高压气体，通过侵蚀溶液池6上开设的进气孔6-1将高压气体输送到若干侵蚀溶液池6内，通过侵蚀溶液池6的进气孔6-1处设置的与侵蚀溶液池6相对应的控制阀4，控制高压气体的流量，进而控制若干侵蚀溶液池6内的气压压强，所以，侵蚀溶液池6采用密闭式结构，利用气压改变压强大小，通过改变离子加倍侵蚀溶液的流速，观测混凝土在溶液中的渗流情况，通过若干个侵蚀溶液池6，可以测出相同压强下，不同流速下，溶液对混凝土试样的侵蚀作用，气压控制和流速控制为两个独立系统，可以根据试验需要，开展不同力学场、化学场及渗流场组合工况下的水工混凝土试件试验研究，可用于研究侵蚀溶液对水工混凝土变形及强度腐蚀效应，也可用于研究力学-渗流-化学耦合作用下含裂缝混凝土劣化扩展破坏的机理。

详细介绍高压气瓶1的结构。

高压气瓶1通过送气管道7与若干侵蚀溶液池6的进气孔连通，用于输送高压气体，高压气体可为氮气。

送气管道7上设置有减压阀8及总阀门9。减压阀8设置在总阀门9与高压气瓶1之间，用于减压，避免高压气体的压力过大导致设备损坏。总阀门9设置在减压阀8与控制阀4之间，用于控制高压气体的通断。

详细介绍侵蚀溶液池6的结构。

侵蚀溶液池6的进气孔6-1及侵蚀溶液池6的进水孔6-2均设置在侵蚀溶液池6的顶部，便于进气及进液。

侵蚀溶液池6顶部开设有排气孔6-3，用于排气。

侵蚀溶液池6的底部开设有排水孔6-4，排水孔6-4与溶液储蓄池2连通，用于将离子加倍侵蚀溶液输送至溶液储蓄池2，可以循环利用，节约成本。

侵蚀溶液池6的底部开设有备用排气排水孔6-5，当排气孔6-3与排水孔6-4损坏时，可通过排气排水孔6-5排气排水，保证设备安全。

侵蚀溶液池6的顶部设置有压力表10，用于观测侵蚀溶液池6内的压力。

侵蚀溶液池6的顶部设置有安全阀11，用于保证设备安全。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种混凝土加速侵蚀的实验方法包括以下步骤：

步骤1，将混凝土试块分别放入若干侵蚀溶液池6内，并将侵蚀溶液池6进行密封。

步骤2，启动输送泵3输送溶液储蓄池2内的离子加倍侵蚀溶液，通过侵蚀溶液池6上开设的进水孔6-2将离子加倍侵蚀溶液输送到若干侵蚀溶液池6内。

步骤3，通过侵蚀溶液池6的进水孔6-2处设置的与侵蚀溶液池6相对应的流速表5，控制离子加倍侵蚀溶液不同的流速。

步骤4，打开高压气瓶1输送高压气体，通过侵蚀溶液池6上开设的进气孔6-1将高压气体输送到若干侵蚀溶液池6内。

步骤5，通过侵蚀溶液池6的进气孔6-1处设置的与侵蚀溶液池6相对应的控制阀4，控制高压气体的流量，进而控制若干侵蚀溶液池6内的气压压强。

详细介绍步骤1。

制作混凝土试样，混凝土试样制作完毕后，放入标准养护室中养护28天，试验前，先对混凝土试样进行声波波速测试，剔除差异性大的混凝土试样，使混凝土试样满足要求。

为了更清楚地介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。

制作混凝土试样，混凝土试样制作好后，放入标准养护室中养护28天，试验前，先对混凝土试样进行声波波速测试，剔除差异性较大的混凝土试样。

将混凝土试样放入3个侵蚀溶液池6内，并将3个侵蚀溶液池6通过封盖盖好进行密封，不需要对混凝土试样做任何改变，直接放入侵蚀溶液池6内，节约工序及人力。同时，考虑到侵蚀溶液池6内不同位置的水流速度不同，将混凝土试块用网兜置于侵蚀溶液池6中心，尽量使混凝土试块不受其他因素影响。

密封完好后，由输送泵3向3个侵蚀溶液池6的进水孔6-2灌入离子加倍侵蚀溶液，通过流速表5控制不同的流速，溶液最后可通过排水孔6-4回到溶液储蓄罐2中，形成流动循环。

打开总阀门9将高压气体通过送气管道7输送至3个侵蚀溶液池6。观测压力表10的压力值，通过控制阀4控制高压气体的流量，进而控制3个侵蚀溶液池6内的气压压强，从而可以满足不同压强、不同流速、侵蚀溶液耦合作用下混凝土试块的侵蚀条件。高压气体可以通过排气孔6-3排出。

利用气压改变压强大小，通过改变流速观测混凝土在溶液中的渗流情况，通过三个侵蚀溶液池6，可以测出相同压强下，不同流速下，离子加倍侵蚀溶液对混凝土试样的侵蚀作用。气压控制和流速控制为两个独立系统，可以根据试验需要，开展不同力学场、化学场及渗流场组合工况下的水工混凝土试件试验研究，可用于研究侵蚀溶液对水工混凝土变形及强度腐蚀效应，也可用于研究力学-渗流-化学耦合作用下含裂缝混凝土劣化扩展破坏的机理。本申请为可施加流水和高水头压力的、工作时间持久、可靠度高混凝土加速侵蚀装置，使得研究人员可以研究引水隧洞、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，对研究水工混凝土结构长期稳定性问题具有参考价值。

同时，后期混泥土试样可能需要进行宏观力学性质的检测，考虑到混凝土试样的结构形状需规整，故本申请采取了由外至内的侵蚀方案，不需要考虑混凝土试样的尺寸及规格，可以直接将混凝土试样放置入侵蚀溶液池6内。

定期检查压力表10的压力值、侵蚀溶液池6中的侵蚀溶液，并及时打开高压气瓶1补充侵蚀溶液池6的压力值，定期更换侵蚀溶液。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。