一种混凝土耐侵蚀测试装置

1.本发明涉及混凝土结构侵蚀研究技术领域，具体涉及一种混凝土耐侵蚀测试装置。


背景技术：

2.混凝土是建筑工程中最常见的结构材料，混凝土结构的耐用性研究对其寿命预估具有非常重要的作用和意义。混凝土结构在海水、盐碱地、酸雨等环境中，会遭受硫酸盐侵蚀作用导致结构破坏，强度降低。硫酸盐侵蚀也是混凝土结构遭受侵蚀破坏的重要侵蚀方式，在硫酸盐存在的环境中，当混凝土受侵蚀或受压强变化导致产生裂缝后，硫酸盐会随裂缝侵入到混凝土内部，然后又会在裂缝中和水泥中的氢氧化钙和水化铝酸钙反应产生钙矾石结晶，体积会膨胀到100%左右，这样产生的钙矾石结晶导致裂缝被撑开，使得裂缝进一步扩大增长，从而硫酸盐又能够侵入到更深的位置，如此恶性循环，会快速地导致混凝土结构强度的降低。故研究硫酸盐对混凝土结构的侵蚀情况，对于混凝土应用研究领域具有重要意义和价值。
3.现有的研究硫酸盐对混凝土结构侵蚀的试验方法，通常是将混凝土试件置于硫酸盐环境的封闭腔室内，然后等侵蚀一段时间后，通过观察以及强度检测等方式，判断混凝土试件受侵蚀的程度大小。试件进行强度检测后通常无法继续进行试验，故需要多组试件作为对比，成本较高且较为麻烦。故如果能够直接获得硫酸盐侵蚀深度和侵蚀强度的变化强度，则能够更好地判断混凝土试件被侵蚀的程度。
4.cn201410681700.1公开了一种预测混凝土硫酸盐侵蚀深度的方法，该方法包括：根据混凝土结构的扩散系数、混凝土表面硫酸盐浓度、混凝土内部初始硫酸盐浓度、化学反应计量数、铝酸钙在所述混凝土结构中的含量，并结合时间参数及扩散系数衰变指数建立硫酸盐侵蚀深度多参数数学模型；根据第一时刻及第二时刻及其对应的侵蚀深度获取待预测时刻侵蚀深度数学模型，并根据所述待预测时刻侵蚀深度数学模型获取待预测时刻的侵蚀深度。该方法通过建立的硫酸盐侵蚀深度预测模型，在实际工程应用上无需获取环境中硫酸盐溶液的浓度、温度和侵蚀方式以及水泥中铝酸三钙含量等参数的具体值即可预测侵蚀深度，但这种方式纯粹依靠模拟和理论计算获得被侵蚀深度，其可靠性较差，实用性较差。
5.cn202110648138.2曾公开过一种混凝土氯离子侵蚀深度的检测方法，先在混凝土的截面喷洒硝酸银溶液，则在含有氯离子的混凝土区域表面，氯离子与银离子结合形成氯化银沉淀；而没有氯离子侵蚀的区域表面有游离的银离子存在；再喷洒用于检测银离子的显色液，含有氯离子的混凝土区域不显示颜色，不含有氯离子的混凝土区域则显示颜色，通过颜色差异判别氯离子的侵蚀深度。这种方式比较方便、快速、普适性高。但是只能做一个大致深浅的判断，无法实现精确的侵蚀深度的检测。
6.cn202110629087.9曾公开的一种检测混凝土性能的超声波的声速检测方法及系统，采用超声波检测的方式获得侵蚀深度，仍然存在成本较高，实用性较低的缺陷。
7.故为了更好地检测测硫酸盐侵蚀深度，发明人考虑到可以将混凝土试件的裂缝前端硫酸盐反应产生结晶的膨胀力转化为向前的压力，并通过检测该压力获得硫酸盐侵蚀深度，这样就可以更好地实现对混凝土结构抵御硫酸盐侵蚀能力的检测。但如何设计一种能够实现该检测方式的装置，并使其具有结构简单，操作方便，能够很好地调控压力以加快试验速率成为有待进一步考虑解决的问题。


技术实现要素：

8.针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种结构简单，方便调节压力以加快试验速率，能够方便地检测到混凝土裂缝前端硫酸盐反应结晶产生的压力以获得裂缝侵蚀深度的混凝土耐侵蚀测试装置。
9.为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种混凝土耐侵蚀测试装置，其特征在于，包括一个试验箱，试验箱内具有一个测试腔室，所述测试腔室内设置有混凝土试件，测试腔室侧壁的箱体上还开设有用于取放混凝土试件的密封门，试验箱内还和测试腔室间隔设置有一个施压腔室，施压腔室和测试腔室之间设置有密封的弹性隔断，施压腔室上外接有进气管道并安装有进气泵。
10.这样，测试腔室用于形成富含硫酸盐成分的试验用流体环境，将混凝土试件放入后，可以通过进气泵对施压腔室进气，然后通过弹性隔断均匀且稳定地压缩测试腔室内的压力，使得混凝土试件上生成的裂缝能够快速生长，实现硫酸盐侵蚀试验。故能够更加稳定均匀快速地加快试验进展，获得混凝土试件耐侵蚀性能。
11.进一步地，测试腔室内还设置有压力检测传感器，压力检测传感器和控制装置相连，控制装置和进气泵相连。
12.这样，可以检测测试腔室内压力，并反馈控制进气泵进气，保证测试腔室内具有稳定的测试压力以加速试验。
13.进一步地，测试腔室内还设置有硫酸盐溶液喷雾装置。
14.这样，可以方便快捷地在测试腔室内形成高浓度硫酸盐的浓雾环境，以方便进行侵蚀试验。
15.进一步地，所述测试腔室内还设置有硫酸盐浓度探头，硫酸盐浓度探头和控制装置相连，控制装置和硫酸盐溶液喷雾装置相连。
16.这样可以通过检测反馈控制，实现对测试腔室内硫酸盐浓度的精确调节和保持控制。
17.进一步地，测试腔室内还设置左右间隔设置的试件支撑台，试件支撑台中间间隔位置上方还设置有施压装置。
18.这样，可以方便混凝土试件搁置到试件支撑台上后，通过施压装置施压，使其产生裂纹或者加速裂纹生长，以方便加快试验时间。
19.进一步地，所述混凝土试件为待检测混凝土制得，在混凝土试件内部距离混凝土试件检测表面不同深度位置埋设有多组应变片，应变片通过埋设在混凝土试件内的连接线接出混凝土试件并和控制装置相连。
20.这样，该混凝土试件用于混凝土耐侵蚀测试实验。通常使用时，先使得混凝土试件的检测表面上生成裂缝（可采加载负荷施压的方式生成），再将混凝土试件置于富含硫酸盐
成分的试验用流体环境内（即测试腔室内），然后可以对混凝土试件外周的流体施压和/或者对混凝土试件自身持续加载负荷，使得裂缝保持生长。裂缝生长过程中会在裂缝最前端处位置形成小的反应溶池，使得硫酸盐会在反应溶池内和混凝土中夹杂的氢氧化钙以及水化铝酸钙一起反应产生钙矾石结晶膨胀，又进一步将裂缝涨开往里延伸，如此循环，裂缝就逐渐深入。故当裂缝生长到应变片所在位置时，钙矾石结晶膨胀会对应变片施加压力，应变片感应到压力信号后，即可获得裂缝生长的深度和时间。同时还可以根据压力的大小判断裂缝的大小，进而获得混凝土试件耐侵蚀性能大小。故具有能够简单方便地获得裂缝深度和生长时间以判断硫酸盐侵蚀程度大小的效果。
21.进一步地，连接到混凝土试件外的连接线端部设置有一个连接头。
22.这样，方便通过连接头和控制装置相连。
23.进一步地，应变片平行于混凝土试件检测表面设置。
24.这样，可以更好地检测到裂缝前端结晶生长膨胀产生的正向压力。
25.进一步地，混凝土试件整体呈水平设置的矩形柱状，且长度方向四个侧面为检测表面，每组应变片在混凝土试件内沿横截面布置为等比例的矩形。
26.这样，不仅仅方便对混凝土试件施压，而且多个检测表面均对应设置有应变片，可以更好地实现试验检测。
27.进一步地，应变片内侧安装固定在硬质材料的矩形框架结构的支撑框架上。
28.这样，方便实现对应变片的安装和保护，应变片受力检测时，支撑框架方便承力使其实现检测。
29.进一步地，支撑框架同轴且间隔设置有不同大小的多个，各组应变片分别安装到不同大小的支撑框架上。
30.这样，方便各组应变片实现不同深度的检测。
31.进一步地，支撑框架外表面设置有应变片安装槽，应变片安装槽深度和应变片厚度一致，应变片安装在安装槽内。
32.这样，方便更好地安装和保护应变片。实施时，支撑框架外表面还设置有走线槽，并用于布置连接线。
33.进一步地，应变片外表面还设置有一层网状骨架，网状骨架的网孔小于混凝土试件最小骨料的尺寸。
34.这样，网状骨架一是可以在混凝土试件生产过程中保护应变片，避免被骨料以及混凝土磨坏。更重要的是，在试件试验时，当裂缝前端到达应变片位置后先接触并作用到网状骨架上，因为网状骨架为硬质材料，故能够很好地屏蔽掉裂缝生成过程中产生的往两侧裂开的扩张力，避免该扩张力对应变片产生的影响，使得应变片只承受因为裂缝前端结晶膨胀而产生的向前的正向压力，可以更好地实现试验检测；同时因为裂缝前端因为两侧扩张受到网状骨架的约束，使得结晶膨胀向前的压力更大，进而很好地提高了应变片检测的反应灵敏度。
35.进一步地，网状骨架为钢丝网。
36.这样，使其具有足够的硬度以更好地达成上述效果。
37.进一步地，网状骨架整体呈矩形框架结构并套设在支撑框架外。
38.这样，方便安装固定并提高保护效果。
39.进一步地，应变片外表面还贴合设置有一层弹性材料的隔离膜。
40.这样，隔离膜不仅仅能够更好的在试件生产过程中保护应变片不遭受混凝土侵蚀。而且更重要的是隔离膜的存在使得裂缝前端只能延伸至隔离膜处，而隔离膜具有弹性，使得裂缝扩展时，一部分透过网状骨架作用到应变片上的扩张力能够作用到隔离膜上并被其弹性抵消；这样进一步更好地避免裂缝往两侧扩展的力对应变片的影响，使得应变片只承受向前的膨胀力以更好地实现检测。同时隔离膜的弹性使得裂缝前端达到应变片位置时，能够将隔离膜撑开一定缝隙，使得裂缝中结晶膨胀的效果能够向前作用到应变片上，避免裂缝完全无法张开而导致应变片无法受力。实施时隔离膜位于网站骨架和应变片之间。因为从上述原理过程可看出，隔离膜和网状骨架的同时存在，不仅仅可以更好地避免裂缝往两侧的扩张力作用到应变片上，而且二者还恰好可以相互弥补各自的不足，能够更好地保护应变片并提高其检测效果。实施时，隔离膜四周密封固定在支撑框架上，隔离膜和应变片之间可自由滑动设置。确保隔离膜的上述效果能够更好地实现。
41.综上所述，本发明具有结构简单，操作方便，可靠性更高，检测精度更高的特点，能够更好地实现硫酸盐对混凝土侵蚀程度的检测。
附图说明
42.图1为本发明具体实施方式的混凝土耐侵蚀测试装置的结构示意图。
43.图2为图1中待检测混凝土试件的示意图。
44.图3为图2的横断面图。
45.图4为图3中圆圈位置单独应变片处的放大结构示意图。
具体实施方式
46.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
47.具体实施方式：参见图1-4，一种混凝土耐侵蚀测试装置，其要点在于，包括一个试验箱6，试验箱6内具有一个测试腔室7，所述测试腔室内设置有混凝土试件1，测试腔室侧壁的箱体上还开设有用于取放混凝土试件的密封门9，试验箱内还和测试腔室间隔设置有一个施压腔室8，施压腔室和测试腔室之间设置有密封的弹性隔断10，施压腔室上外接有进气管道12并安装有进气泵11。
48.这样，测试腔室用于形成富含硫酸盐成分的试验用流体环境，将混凝土试件放入后，可以通过进气泵对施压腔室进气，然后通过弹性隔断均匀且稳定地压缩测试腔室内的压力，使得混凝土试件上生成的裂缝能够快速生长，实现硫酸盐侵蚀试验。故能够更加稳定均匀快速地加快试验进展，获得混凝土试件耐侵蚀性能。
49.其中，测试腔室内还设置有压力检测传感器13，压力检测传感器13和控制装置4相连，控制装置和进气泵11相连。
50.这样，可以检测测试腔室内压力，并反馈控制进气泵进气，保证测试腔室内具有稳定的测试压力以加速试验。
51.其中，测试腔室7内还设置有硫酸盐溶液喷雾装置14。
52.这样，可以方便快捷地在测试腔室内形成高浓度硫酸盐的浓雾环境，以方便进行
侵蚀试验。实施时，硫酸盐溶液喷雾装置14可以外接硫酸盐溶液喷雾管道和喷雾泵并和硫酸盐溶液原料桶相连，图中未示出。
53.其中，所述测试腔室内还设置有硫酸盐浓度探头15，硫酸盐浓度探头和控制装置4相连，控制装置和硫酸盐溶液喷雾装置14相连。
54.这样可以通过检测反馈控制，实现对测试腔室内硫酸盐浓度的精确调节和保持控制。
55.其中，测试腔室内还设置左右间隔设置的试件支撑台16，试件支撑台16中间间隔位置上方还设置有施压装置17。
56.这样，可以方便混凝土试件搁置到试件支撑台上后，通过施压装置施压，使其产生裂纹或者加速裂纹生长，以方便加快试验时间。
57.其中，所述混凝土试件1为待检测混凝土制得，在混凝土试件内部距离混凝土试件检测表面不同深度位置埋设有多组应变片2，应变片2通过埋设在混凝土试件内的连接线3接出混凝土试件1并和控制装置4相连。
58.这样，该混凝土试件用于混凝土耐侵蚀测试实验。通常使用时，先使得混凝土试件的检测表面上生成裂缝（可采加载负荷施压的方式生成），再将混凝土试件置于富含硫酸盐成分的试验用流体环境内（即试验腔室内），然后可以对混凝土试件外周的流体施压和/或者对混凝土试件自身持续加载负荷，使得裂缝保持生长。裂缝生长过程中会在裂缝最前端处位置形成小的反应溶池，使得硫酸盐会在反应溶池内和混凝土中夹杂的氢氧化钙以及水化铝酸钙一起反应产生钙矾石结晶膨胀，又进一步将裂缝涨开往里延伸，如此循环，裂缝就逐渐深入。故当裂缝生长到应变片所在位置时，钙矾石结晶膨胀会对应变片施加压力，应变片感应到压力信号后，即可获得裂缝生长的深度和时间。同时还可以根据压力的大小判断裂缝的大小，进而获得混凝土试件耐侵蚀性能大小。故具有能够简单方便地获得裂缝深度和生长时间以判断硫酸盐侵蚀程度大小的效果。实施时，控制装置为具有计算机功能的控制装置，具体为现有技术，不在此详述。
59.其中，连接到混凝土试件1外的连接线端部设置有一个连接头5。
60.这样，方便通过连接头和控制装置相连。
61.其中，应变片2平行于混凝土试件1检测表面设置。
62.这样，可以更好地检测到裂缝前端结晶生长膨胀产生的正向压力。
63.其中，混凝土试件1整体呈水平设置的矩形柱状，且长度方向四个侧面为检测表面，每组应变片2在混凝土试件内沿横截面布置为等比例的矩形。
64.这样，不仅仅方便对混凝土试件施压，而且多个检测表面均对应设置有应变片，可以更好地实现试验检测。
65.其中，应变片2内侧安装固定在硬质材料的矩形框架结构的支撑框架20上。
66.这样，方便实现对应变片的安装和保护，应变片受力检测时，支撑框架方便承力使其实现检测。
67.其中，支撑框架20同轴且间隔设置有不同大小的多个，各组应变片分别安装到不同大小的支撑框架上。
68.这样，方便各组应变片实现不同深度的检测。
69.其中，支撑框架20外表面设置有应变片安装槽21，应变片安装槽21深度和应变片2
厚度一致，应变片2安装在安装槽内。
70.这样，方便更好地安装和保护应变片。实施时，支撑框架外表面还设置有走线槽，并用于布置连接线。
71.其中，应变片2外表面还设置有一层网状骨架22，网状骨架22的网孔小于混凝土试件最小骨料的尺寸。
72.这样，网状骨架一是可以在混凝土试件生产过程中保护应变片，避免被骨料以及混凝土磨坏。更重要的是，在试件试验时，当裂缝前端到达应变片位置后先接触并作用到网状骨架上，因为网状骨架为硬质材料，故能够很好地屏蔽掉裂缝生成过程中产生的往两侧裂开的扩张力，避免该扩张力对应变片产生的影响，使得应变片只承受因为裂缝前端结晶膨胀而产生的向前的正向压力，可以更好地实现试验检测；同时因为裂缝前端因为两侧扩张受到网状骨架的约束，使得结晶膨胀向前的压力更大，进而很好地提高了应变片检测的反应灵敏度。
73.其中，网状骨架22为钢丝网。
74.这样，使其具有足够的硬度以更好地达成上述效果。
75.其中，网状骨架22整体呈矩形框架结构并套设在支撑框架20外。
76.这样，方便安装固定并提高保护效果。
77.其中，应变片2外表面还贴合设置有一层弹性材料的隔离膜23。
78.这样，隔离膜不仅仅能够更好的在试件生产过程中保护应变片不遭受混凝土侵蚀。而且更重要的是隔离膜的存在使得裂缝24前端只能延伸至隔离膜处，而隔离膜具有弹性，使得裂缝扩展时，一部分透过网状骨架作用到应变片上的扩张力能够作用到隔离膜上并被其弹性抵消；这样进一步更好地避免裂缝往两侧扩展的力对应变片的影响，使得应变片只承受向前的膨胀力以更好地实现检测。同时隔离膜的弹性使得裂缝前端达到应变片位置时，能够将隔离膜撑开一定缝隙，使得裂缝中结晶25膨胀的效果能够向前作用到应变片上，避免裂缝完全无法张开而导致应变片无法受力。实施时隔离膜位于网站骨架和应变片之间。因为从上述原理过程可看出，隔离膜和网状骨架的同时存在，不仅仅可以更好地避免裂缝往两侧的扩张力作用到应变片上，而且二者还恰好可以相互弥补各自的不足，能够更好地保护应变片并提高其检测效果。实施时，隔离膜四周密封固定在支撑框架上，隔离膜和应变片之间可自由滑动设置。确保隔离膜的上述效果能够更好地实现。