一种用于负温及压载作用下混凝土氯离子侵蚀试验的装置

1.本实用新型涉及混凝土耐久性研究技术领域，具体而言，涉及一种用于负温及压载作用下混凝土氯离子侵蚀试验的装置。


背景技术：

2.混凝土耐久性，指的是混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力。传统的混凝土耐久性检测方法有渗水法(抗渗标号法、渗透高度法、渗透系数法)渗油法、透气法(氧气、氮气等)。对于这些方法，可以有效的检测出混凝土的耐久性指标。
3.氯离子对混凝土有强烈的侵蚀作用，对于寒旱地区混凝土结构严重遭受这种腐蚀作用。为了防治混凝土结构快速破坏，有必要了解氯离子在混凝土中的分布情况。此外，温度与受力状况对于混凝土内部氯离子渗透有显著影响。因此，设计一种用于负温及压载作用下混凝土氯离子侵蚀试验的装置尤为重要。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于负温及压载作用下混凝土氯离子侵蚀试验的装置，可以有效的模拟负温以及压载作用下氯离子在混凝土结构中分布情况。
5.本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种用于负温及压载作用下混凝土氯离子侵蚀试验的装置，包含外骨架组件、压力控制组件、供液控制组件、第一控温组件、第二控温组件以及数据采集组件；
7.供液控制组件通过第二控温组件控制温度；
8.所述供液控制组件通过螺栓与外骨架组件内部混凝土试样连接；
9.所述混凝土试样通过第一控温组件控制温度；
10.所述压力控制组件固定于所述外骨架组件顶部；
11.所述数据采集组件分别与所述压力控制组件、供液控制组件连接。
12.具体的：
13.所述外骨架组件，包含底座(101)、盖板(102)、连接杆(103)、第一球形铰(104)、第二球形铰(105)、下固定板(106)、下固定板第一侧板(107)、下固定板第二侧板(108)、上固定板(109)以及第一螺栓(1010)；
14.所述底座(101)与所述盖板(102)通过所述连接杆(103)以及所述第一螺栓(1010)连接；
15.所述第一球形铰(104)与所述下固定板(106)连接；
16.所述第二球形铰(105)与所述上固定板(109)连接；
17.所述下固定板(106)与上固定板(109)间为所述混凝土试样(7)；
18.可选的，所述外骨架组件采用钢结构，确保装置的安全性；
19.所述第一球形铰与所述下固定板采用焊接方式连接；
20.所述第二球形铰与所述上固定板采用焊接方式连接；
21.所述上固定板与下固定板设计为凹字样式；
22.优选的，所述下固定第一侧板的外部应进行保温隔热处理，保证试验过程中混凝土试样降到要求温度。
23.所述压力控制组件，包含液压千斤顶(2)；
24.所述液压千斤顶(2)固定于所述第二球形铰(105)的上方；
25.可选的，所述液压千斤顶为电动液压泵，考虑到稳定性，与所述第二球形铰焊接。
26.所述供液控制组件，包含第一容器(301)、外壁(302)、内壁(303)、压力泵(304)、第二容器(305)、侧固定板(306)、固定杆(307)以及第二螺栓(308)；
27.所述第一容器(301)包括外壁(302)与内壁(303)；
28.所述第一容器(301)与所述第二容器(305)通过液体管道连接，在液体流入管道上安装有所述压力泵(304)；
29.所述第二容器(305)与所述侧固定板(306)通过所述固定杆(307)以及第二螺栓(308)连接；
30.可选的，所述第一容器与第二容器应为耐盐腐蚀材料，同时第二容器应为透明材料，以便实时观察盐溶液的循环情况；
31.所述压力泵为用于具有腐蚀性液体的输送的不锈钢材料制造的耐腐蚀泵，并带有过压保护调节；
32.优选的，所述第一容器外壁的外部应进行保温隔热处理，保证试验过程中渗流液降到要求温度；
33.所述第一容器与第二容器之间的连接管道应进行保温处理，防止盐溶液循环过程中与环境的热量交换。
34.所述第一控温组件，包含第一冷浴(4)；
35.所述第一冷浴(4)通过液体管道与所述下固定板第一侧板(107)与下固定板第二侧板(108)之间的空间相连。
36.所述第二控温组件，包含第二冷浴(5)；
37.所述第二冷浴(5)通过液体管道与所述外壁(302)与内壁(303)之间的空间相连。
38.可选的，所述冷浴为低温冷浴槽、制冷水浴器。
39.所述数据采集组件，包含第一负荷传感器(601)、第二负荷传感器(602)、流速传感器(603)、数据采集仪(604)以及电子计算机(605)；
40.所述第一负荷传感器(601)、第二负荷传感器(602)以及流速传感器(603)通过导线分别与所述数据采集仪(604)相连；
41.所述数据采集仪(604)通过导线与所述电子计算机(605)相连；
42.可选的，所述第一负荷传感器以及第二负荷传感器可为轮辐式传感器、扭矩传感器、孔式传感器、s型传感器。
43.本实用新型的有点和产生的有益效果：
44.1、本实用新型通过液压千斤顶为混凝土试样提供压力，能够有效模拟压载作用下氯离子侵蚀对混凝土结构的侵蚀过程。
45.2、本实用新型采用了两个球形绞，避免了在施加荷载过程中混凝土偏心受压的情况，显著减小了混凝土偏心率。
46.3、本实用新型采用了两个控温组件，可以模拟负温下氯盐溶液对混凝土结构的侵蚀过程。
47.4、本实用新型采用了数据采集系统，能自动记录试验过程中的荷载大小、盐溶液流速的变化，避免了人工读数的误差。
附图说明
48.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。
49.图1为装置结构示意图；
50.图2为第二容器固定方式示意图；
51.图3为图1a-a截面俯视图；
52.图标：101-底座；102-盖板；103-连接杆；104-第一球形铰；105-第二球形铰；106-下固定板；107-下固定板第一侧板；108-下固定板第二侧板；109-上固定板；1010-第一螺栓；2-液压千斤顶；301-第一容器；302-外壁；302-内壁；304-压力泵；305-第二容器；306-侧固定板；307-固定杆；308-第二螺栓；4-第一冷浴；5-第二冷浴；601-第一负荷传感器；602-第二负荷传感器；603-流速传感器；604-数据采集仪；605-电子计算机；7-混凝土试样；
具体实施方式
53.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
54.本实用新型实施例提供了一种用于负温及压载作用下混凝土氯离子侵蚀试验的装置，可以有效的模拟负温以及压载作用下氯离子在混凝土结构中分布情况。
55.如图1-图3所示，一种用于负温及压载作用下混凝土氯离子侵蚀试验的装置，包含外骨架组件、压力控制组件、供液控制组件、第一控温组件、第二控温组件以及数据采集组件；
56.所述外骨架组件，包含底座(101)、盖板(102)、连接杆(103)、第一球形铰(104)、第二球形铰(105)、下固定板(106)、下固定板第一侧板(107)、下固定板第二侧板(108)、上固定板(109)以及第一螺栓(1010)；
57.所述底座(101)与所述盖板(102)通过所述连接杆(103)以及所述第一螺栓(1010)连接；
58.所述第一球形铰(104)与所述下固定板(106)连接；
59.所述第二球形铰(105)与所述上固定板(109)连接；
60.所述下固定板(106)与上固定板(109)间为所述混凝土试样(7)；
61.为了确保装置的安全性，所述外骨架组件采用钢结构；所述第一球形铰(104)与所述下固定板(106)采用焊接方式连接；所述第二球形铰(105)与所述上固定板(109)采用焊
接方式连接；所述上固定板(106)与下固定板(109)设计为凹字样式，确保加载过程中混凝土试样不移动；所述第一球形铰(104)与所述第二球形铰(105)可以保证所述混凝土试样(7)受压情况下偏压率最小；所述底座(101)的上方安装有第二负荷传感器(602)，能够进一步确定荷载的大小，使得试验过程中荷载控制更加精确。
62.所述压力控制组件，包含液压千斤顶(2)；
63.所述液压千斤顶(2)固定于所述第二球形铰(105)的上方，所考虑到稳定性，所述液压千斤顶(2)可与所述第二球形铰(105)焊接，所述液压千斤顶(2)的上方安装有所述第一负荷传感器(601)，以便确定施加荷载的大小。
64.所述供液控制组件，包含第一容器(301)、外壁(302)、内壁(303)、压力泵(304)、第二容器(305)、侧固定板(306)、固定杆(307)以及第二螺栓(308)；
65.所述第一容器(301)包括外壁(302)与内壁(303)；
66.所述第一容器(301)与所述第二容器(305)通过液体管道连接，在液体流入管道上安装有所述压力泵(304)与所述流速传感器(603)，所述压力泵(304)能够将盐溶液进行循环，保证第二容器(305)内部时刻充满盐溶液，所述流速传感器(603)能够测定试验过程中盐溶液的流速；
67.所述第二容器(305)与所述侧固定板(306)通过所述固定杆(307)以及第二螺栓(308)连接。
68.需要说明的是：
69.所述第一容器(301)最小的体积应为25l，还需要定期更换盐溶液，确保盐溶液处于恒定浓度；
70.所述第二容器(305)与混凝土试样(7)接触处应做防水处理，防治盐溶液渗漏。
71.所述第一控温组件，包含第一冷浴(4)；
72.所述第一冷浴(4)通过液体管道与所述下固定板第一侧板(107)与下固定板第二侧板(108)之间的空间相连，达到降低所述混凝土试样(7)温度的目的。
73.所述第二控温组件，包含第二冷浴(5)；
74.所述第二冷浴(5)通过液体管道与所述外壁(302)与内壁(303)之间的空间相连，达到降低试验所需盐溶液的温度的目的。
75.利用所述一种用于负温及压载作用下混凝土氯离子侵蚀试验的装置进行测定的方法，包括以下步骤：
76.步骤a：将制备完成的混凝土试样(7)安装于下固定板(106)与上固定板(109)之间，然后将第二容器(305)与所述侧固定板(306)通过所述固定杆(307)以及第二螺栓(308)安装于混凝土试样(7)的一侧。
77.步骤b：向第一容器(301)中添加足量试验所需浓度氯盐溶液，打开第一冷浴(4)与第二冷浴(5)并持续一段，待盐溶液温度降低到试验所需温度后(最低温度不能低于氯盐溶液相变温度)，利用液压千斤顶(2)对混凝土试样(7)施加压力(采用逐级加载，且最大荷载不能超过混凝土的正常工作极限状态)；同时，在加载过程中利用第一负荷传感器(601)、第二负荷传感器(602)对所施加的荷载进行测量，荷载传感器能加压力信号转换为电信号实现人机交互。
78.步骤c：打开压力泵(304)，使得氯盐溶液能够流入第二容器(305)中并开始氯离子
侵蚀过程；试验过程中，应该控制盐溶液流速为固定值(如5
±
1ml/s)，并定期更换盐溶液，避免浓度损失。
79.然后，将混凝土试样(7)在荷载以及氯盐侵蚀的情况下持续一段时间，用来模拟负温以及压载作用下氯离子在混凝土结构中分布情况。
80.步骤d：达到测试时间后，卸载混凝土试样(7)，通过钻孔的方式取得不同侵蚀深度处的粉末(钻孔位置为沿第二容器中轴线，第一层为距离第一容器(301)2.5mm处，其余每层5mm等间距取试样粉末)，将粉末与100ml蒸馏水充分搅拌，通过氯离子含量测定仪测量氯离子浓度或质量分数，最后可以得到氯离子浓度随侵蚀深度变化的规律。
81.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
82.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体，意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。