一种衬砌结构加速腐蚀试验装置

本技术涉及土木工程混凝土结构耐久性试验装置，具体涉及一种衬砌结构加速腐蚀试验装置。

背景技术：

1、随着国民经济的发展和社会的进步，水下隧道蓬勃发展，管片衬砌作为盾构隧道承载的主体结构，其力学性能及耐久性决定了盾构隧道的整体质量和安全。而当盾构隧道管片长期处于水、土荷载作用下，衬砌将不可避免地产生裂缝。在海底侵蚀环境中，这些裂缝将成为各种离子的快速侵入通道，并最终引起混凝土保护层开裂、起皮、剥落和裂缝的持续开展。进而破坏内部钢筋钝化膜，使钢筋产生锈胀、脱皮和腐烂，不仅使隧道在长期运营中的维修成本大幅度提高，而且使隧道结构的使用寿命也大大减少。在衬砌耐久性的研究中，通常使用室内加速腐蚀试验方法模拟实际工程在腐蚀劣化环境中的演变，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、维护与寿命预估等提供试验依据。

2、在有关“高水压腐蚀”的试验研究中，专利号为cn 109100293的发明专利公开了一种双侧腐蚀型衬砌结构加速腐蚀试验装置，包括设于衬砌结构外侧且为封闭型的腐蚀水槽，还包括浓度传感器、压力传感器、第一增压泵、第二增压泵、第三增压泵、高浓度腐蚀液储箱、设计浓度腐蚀液储箱、控制器和盐雾箱。该装置通过高浓度腐蚀溶液储箱以及浓度传感器来调节腐蚀水槽中的溶液浓度，但在正常试验条件下，发现随时间推移，腐蚀水槽内裂缝处会析出大量锈蚀产物，锈蚀产物与溶液混合将会改变试验中溶液浓度，无法保证溶液浓度的稳定性，更重要的是锈蚀产物往往呈泥状，会附着在试验衬砌的表面，且部分锈蚀产物会嵌入锈蚀裂缝中，将堵塞氯离子的搬运通道，大大影响氯离子的侵入速度，从而进一步减小裂缝的开展，这与真实地下特别是水下侵蚀环境中的腐蚀情况存在较大的差异，难以准确模拟长期处于地下或水下侵蚀环境中的衬砌结构的实际腐蚀效果。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种更准确的模拟处于地下或水下侵蚀环境中的衬砌结构的实际腐蚀效果的衬砌结构加速腐蚀试验装置。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种衬砌结构加速腐蚀试验装置，包括设计浓度腐蚀液储箱、高浓度腐蚀液储箱、控制器、第一增压泵、第二增压泵、第一浓度传感器以及封闭设置的腐蚀水槽，所述设计浓度腐蚀液储箱通过第一增压泵与腐蚀水槽连通，所述第一浓度传感器的信号输出端与控制器的信号输入端电连接，所述控制器的信号输出端与第二增压泵的控制信号输入端电连接，还包括腐蚀液配制箱和过滤箱；

3、所述过滤箱内设有将用于过滤锈蚀产物的过滤结构，所述过滤结构将过滤箱的内腔分隔成污染液存储腔和净化液存储腔；

4、所述腐蚀水槽内设有搅拌装置，所述腐蚀水槽通过第一管道与污染液存储腔相连通，所述第一管道上设有溢流阀，所述净化液存储腔通过第二管道与腐蚀液配制箱连通，所述腐蚀液配制箱通过第三管道与设计浓度腐蚀液储箱连通；

5、所述第一浓度传感器设置在腐蚀液配制箱内，所述高浓度腐蚀液储箱通过第二增压泵与腐蚀液配制箱连通。

6、进一步地，还包括自来水储箱和第三增压泵，所述自来水储箱通过第三增压泵与腐蚀液配制箱连通，所述控制器的信号输出端与第三增压泵的控制信号输入端电连接。

7、进一步地，所述过滤结构包括过滤网和设置在过滤网靠近净化液存储腔的一侧的过滤绵。

8、进一步地，所述污染液存储腔位于净化液存储腔的上方。

9、进一步地，所述第二管道与第三管道相对设置在腐蚀液配制箱的侧壁，所述第三增压泵和第二增压泵在腐蚀液配制箱的出液口均设置于腐蚀液配制箱的底部，所述第一浓度传感器设置与第三管道的进口一侧。

10、进一步地，所述腐蚀液配制箱内也设有搅拌装置。

11、进一步地，所述设计浓度腐蚀液储箱内也设有搅拌装置。

12、进一步地，还包括第二浓度传感器、压力传感器以及警报器，所述第二浓度传感器、压力传感器分别设置在设计浓度腐蚀液储箱，所述第二浓度传感器、压力传感器的信号输入端分别与控制器的信号输入端电连接，所述控制器的信号输出端与警报器的信号输入端电连接。

13、本实用新型的有益效果是：本实用新型的衬砌结构加速腐蚀试验装置在腐蚀水槽内设有搅拌装置，并通过第一管道及时排出含有锈蚀产物的腐蚀液，排出的腐蚀液再通过过滤箱过滤后返回至设计浓度腐蚀液储箱内，避免了腐蚀水槽内的锈蚀产物过多和锈蚀产物附着在衬砌结构的表面和嵌入锈蚀裂缝中，可以使腐蚀水槽内的环境与地下特别是水下侵蚀环境中的腐蚀情况更接近，从而可以更加准确地研究该条件下隧道衬砌结构的侵蚀劣化规律，为准确、科学地评判隧道衬砌结构全寿命周期内的安全可靠性能提供重要支撑。

技术特征：

1.一种衬砌结构加速腐蚀试验装置，包括设计浓度腐蚀液储箱(4)、高浓度腐蚀液储箱(10)、控制器(8)、第一增压泵(3)、第二增压泵(9)、第一浓度传感器(51)以及封闭设置的腐蚀水槽(2)，所述设计浓度腐蚀液储箱(4)通过第一增压泵(3)与腐蚀水槽(2)连通，所述第一浓度传感器(51)的信号输出端与控制器(8)的信号输入端电连接，所述控制器(8)的信号输出端与第二增压泵(9)的控制信号输入端电连接，其特征在于：还包括腐蚀液配制箱(5)和过滤箱(6)；

2.如权利要求1所述的一种衬砌结构加速腐蚀试验装置，其特征在于：还包括自来水储箱(13)和第三增压泵(14)，所述自来水储箱(13)通过第三增压泵(14)与腐蚀液配制箱(5)连通，所述控制器(8)的信号输出端与第三增压泵(14)的控制信号输入端电连接。

3.如权利要求1所述的一种衬砌结构加速腐蚀试验装置，其特征在于：所述过滤结构(61)包括过滤网(611)和设置在过滤网(611)靠近净化液存储腔(63)的一侧的过滤绵(612)。

4.如权利要求1所述的一种衬砌结构加速腐蚀试验装置，其特征在于：所述污染液存储腔(62)位于净化液存储腔(63)的上方。

5.如权利要求2所述的一种衬砌结构加速腐蚀试验装置，其特征在于：所述第二管道(11)与第三管道(12)相对设置在腐蚀液配制箱(5)的侧壁，所述第三增压泵(14)和第二增压泵(9)在腐蚀液配制箱(5)的出液口均设置于腐蚀液配制箱(5)的底部，所述第一浓度传感器(51)设置与第三管道(12)的进口一侧。

6.如权利要求1所述的一种衬砌结构加速腐蚀试验装置，其特征在于：所述腐蚀液配制箱(5)内也设有搅拌装置(21)。

7.如权利要求1所述的一种衬砌结构加速腐蚀试验装置，其特征在于：所述设计浓度腐蚀液储箱(4)内也设有搅拌装置(21)。

8.如权利要求1所述的一种衬砌结构加速腐蚀试验装置，其特征在于：还包括第二浓度传感器(22)、压力传感器(23)以及警报器(15)，所述第二浓度传感器(22)、压力传感器(23)分别设置在设计浓度腐蚀液储箱(4)，所述第二浓度传感器(22)、压力传感器(23)的信号输入端分别与控制器(8)的信号输入端电连接，所述控制器(8)的信号输出端与警报器(15)的信号输入端电连接。

技术总结
本技术是提供一种更准确的模拟处于地下或水下侵蚀环境中的衬砌结构的实际腐蚀效果的衬砌结构加速腐蚀试验装置，涉及土木工程混凝土结构耐久性试验装置技术领域。一种衬砌结构加速腐蚀试验装置，包括设计浓度腐蚀液储箱、高浓度腐蚀液储箱、控制器、第一增压泵、第二增压泵、第一浓度传感器以及封闭设置的腐蚀水槽，还包括腐蚀液配制箱和过滤箱；所述过滤箱内设有将用于过滤锈蚀产物的过滤结构，所述过滤结构将过滤箱的内腔分隔成污染液存储腔和净化液存储腔；所述腐蚀水槽内设有搅拌装置，所述腐蚀水槽通过第一管道与污染液存储腔相连通，所述第一管道上设有溢流阀。本技术可以更加准确地研究该条件下隧道衬砌结构的侵蚀劣化规律。

技术研发人员：张迪,封坤,潘瑾,孙峰,邢文杰,殷杰,徐幼建
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：20220926
技术公布日：2024/1/13