三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三向拉压力‑高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置及方法。该方法通过正向预紧力对试件施加恒定压应力，采用受拉侧密封室钢板作为反力结构对粘结在试件表面拉力钢板及拉力螺栓施加反向预紧力实现恒定拉应力加载，纵向采用有保护外壳的加载杆施加轴向压应力，并采用拉、压力传感器监测溶蚀过程中试件的应力状态并适时补充预紧力和轴压力。使用结构胶密封试件受拉侧和高弹性橡胶管联合作用以限定压力溶液从试件顶部流入、底部流出，形成高水力梯度作用，采用水压传感器监测溶蚀过程中溶液室内侵蚀溶液压力并适时补充溶液维持压力稳定。溶液室内可提供硫酸盐、氯盐等一种或几种渗透溶蚀环境。该装置为串状结构，可同时进行三组试验。

Three to pull the pressure device of concrete corrosion tests of high hydraulic gradient function and method

The invention discloses a device three to pull the pressure concrete corrosion tests of high hydraulic gradient function and method. The positive preload on the specimen applying a constant compressive stress, the tension side of the seal chamber plate as reaction force structure on the surface tension and tensile bond steel bolts applied reverse pretightening force to achieve constant tensile stress loading in the test, a loading rod protective casing is applied to axial compressive stress by vertical, and the tension and pressure sensor monitoring solution during the test of the stress state and the supplement of pretightening force and axial pressure. The use of structural adhesive seal specimen tensile side and high elastic rubber pipe joint action to limit the pressure solution from the top of the specimen bottom inflow, outflow, the formation of high hydraulic gradient, the solution pressure sensor to monitor the process of dissolution of indoor pressure erosion solution and the supplement solution to maintain stable pressure. The solution chamber can provide one or more osmotic corrosion environments, such as sulfate and chloride salts. The device for string structure can be performed at the same time, three groups of test.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于模拟试验
，特别涉及一种三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置及方法。
技术介绍
水工混凝土结构应力状态复杂，普遍处于三向受力状态，存在拉、压应力。应力状态与孔隙率息息相关，压应力较小时，混凝土孔隙封闭，抑制溶蚀作用，压应力较大或存在拉应力时，孔隙张开，加速溶蚀作用。水工混凝土长期与环境水作用，应力状态复杂，其溶蚀作用及侵蚀性离子（硫酸根、氯离子）等对结构的劣化作用不容忽视。复杂应力条件和高水力梯度同时作用下水工混凝土结构如面板、闸墩、混凝土坝体等的溶蚀劣化不可避免。因此研究水工混凝土在三向拉、压应力-高水力梯度耦合作用下的溶蚀劣化性能对于结构的安全运行和耐久性评价具有重要的意义。水工混凝土长期处于高水头、高水力梯度和环境水作用，溶蚀劣化不可避免。国内外开展相对较多的是单向拉、压、弯曲荷载-化学耦合作用下的溶蚀劣化试验，有关三向拉、压应力作用下的混凝土溶蚀劣化性能研究相对较少。如何使水工混凝土试件长期处于稳定的拉、压应力状态是进行三向拉、压应力-高水力梯度耦合作用下溶蚀试验的难点。相关试验方法和装置尚未见报道。
技术实现思路
为了解决现有技术中不能同时在持续的三向拉、压应力状态和高水力梯度状态下研究水工混凝土化学侵蚀特性的问题，本专利技术提供一种三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置及方法，该装置和方法可以在长期恒定三向拉、压应力和高水力梯度作用下测试侵蚀对水工混凝土性能的影响。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置，包括溶液室、密封室和溶蚀室，所述溶液室内设置有密封室，密封室内设置有溶蚀室；所述溶蚀室包括混凝土标准试件1和分别位于其顶部和底部的顶部透水石10和底部透水石9，所述密封室包括密封室钢板13，密封室钢板13的底部固定于溶液室内的底面上，所述密封室钢板13的外侧壁顶部通过密封室支架23连接溶液室内侧壁；所述溶液室顶部设置有进水口26、轴压杆28和水压传感器26，其中：所述底部透水石9通过其底部的基座8安装于溶液室内的底面上，所述密封室钢板13的底部也安装于溶液室内的底面上，所述基座8、底部透水石9、混凝土标准试件1和顶部透水石10外包裹有高弹性橡胶管2，所述混凝土标准试件1外高弹性橡胶管2两个相对的侧壁为拉力面，所述混凝土标准试件1外高弹性橡胶管2另外两个相对的侧壁为压力面；所述拉力面上设置有拉力钢板3和拉力螺栓18，所述拉力螺栓18一端穿过拉力钢板3抵住混凝土标准试件1，拉力螺栓18的另一端抵住密封室钢板13的内侧壁，所述压力面上通过软钢垫层4连接压力钢板5，所述软钢垫层4和压力钢板5通过压力螺栓6固定于高弹性橡胶管2的压力面上，所述密封室钢板13顶部与高弹性橡胶管2相接，且密封室钢板13与高弹性橡胶管2及其之间的底面将密封室分隔为独立的空间，所述顶部透水石10顶设置有加载壳30，所述加载壳30与轴压杆28的位置相对应，所述轴压杆28内置轴压传感器29。进一步的，所述高弹性橡胶管2与密封室钢板13的接缝处通过乳胶密封，所述高弹性橡胶管2顶部的内侧设置有凹槽，凹槽内设置有与凹槽相匹配的密封室止水钢板16，凹槽外壁设置有凹槽相匹配的密封室顶部止水橡皮14，所述密封室止水钢板16、高弹性橡胶管2和密封室顶部止水橡皮14依次通过密封室顶部螺栓17固定连接。进一步的，所述溶液室的底部为底板11，顶部为顶板24，底板11与顶板24之间由侧板连接，所述顶板24与侧板的相接处安装有密封橡胶27，所述进水口26、轴压杆8和水压传感器26均通过顶板24伸入溶液室内，所述底部透水石9下方的底板11上设置有溶蚀室排水管19，所述密封室外的底板11上设置有溶液室排水管21。进一步的，所述高弹性橡胶管2的拉力面上设置有预留孔，所述拉力钢板3通过预留孔采用结构胶与混凝土标准试件1粘结，所述软钢垫层4通过结构胶与高弹性橡胶管2的压力面粘结，所述软钢垫层4和压力钢板5通过压力螺栓6固定连接，所述拉力螺栓18上安装有拉力传感器7，压力螺栓6上安装有压力传感器。进一步的，所述进水口26上设置有进水阀门25，所述溶蚀室排水管19上设置有溶蚀室排水管阀门20，所述溶液室排水管21上设置有溶液室排水管阀门22。进一步的，所述密封室钢板13的底部与底板11之间设置有密封室底部止水橡皮12，密封室钢板13与底板11之间通过若干个密封室底部螺栓15固定。进一步的，所述加载壳30的顶部设置有一凹槽，所述轴压杆28下压时落入凹槽内；所述轴压杆28为一根中空管，其中设置有轴压传感器29，轴压传感器29随轴压杆28伸入溶液室内。进一步的，所述溶液室内底板11上设置有三组基座8，每组基座8对应一组密封室和溶蚀室及其他相对应的部件，同时进行三组试验。进一步的，自进水口26向溶液室内输入侵蚀溶液；所述侵蚀溶液为硫酸钠、硫酸镁、氯化钠、氯化镁中的一种溶液或几种溶液的混合液。一种三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，制作混凝土标准试件：按照规范要求制作混凝土标准试件，在室温环境中成型并养护至28天；第二步，混凝土标准试件密封：沿着混凝土标准试件的轴向在其外包裹高弹性橡胶管2，高弹性橡胶管2拉力面两侧采用结构胶粘结拉力钢板3，高弹性橡胶管的压力面两侧粘贴软钢垫层4及压力钢板5，限定渗流通道由混凝土标准试件顶部流向底部；第三步，正向压预应力加载：将一端焊接在密封室钢板13的拉力螺栓18穿过高弹性橡胶管2上的预留孔，并旋紧拉力螺栓18给拉力钢板3施加拉力；同样采用压力螺栓6紧固压力面的压力钢板5，并旋紧压力螺栓给混凝土标准试件施加压应力；通过拉力传感器7监测预应力大小，直到指定荷载；第四步，安装混凝土标准试件：在混凝土标准试件1顶部安装顶部透水石10，混凝土标准试件1底部安装底部透水石9，并底部透水石9安置在密封室内的基座8上，其中高弹性橡胶管自下而上包裹于基座8、底部透水石9、混凝土标准试件1和顶部透水石10外；第五步，组装密封室：首先在底板11上表面的凹槽内装密封室底部止水橡皮12，然后将密封室钢板13的底面扣于密封室底部止水橡皮12上面，密封室底部止水橡皮12顶面凸起伸入密封室钢板13底面的凹槽，并用密封室底部螺栓15固定；完成后将高弹性橡胶管顶部内侧的凹槽内安装密封室止水钢板，凹槽为安装密封室顶部止水橡皮，并采用密封室顶部螺栓固定；密封室内部与外部侵蚀溶液隔离，防止拉力、压力螺栓侵蚀而导致预紧力损失和螺栓上的拉力、压力传感器失效；第六步，反向预紧力施加：拉力螺栓18的一端穿过拉力钢板3，拉力螺栓18的另一端旋紧固定在密封室钢板13的内侧壁上，施加反向预紧力到指定值；第七步，安装溶液室：溶液室侧板分别与顶板24和底板11相接，侧板内壁通过密封室支架23与密封室钢板13相接，顶板24上插入有进水口26、水压传感器26和内置轴压传感器29的轴压杆28，轴压传感器29用于监测纵向压应力值，所述轴压杆28与加载壳30上的凹槽相对应；溶蚀室内对应的底板11上设置有溶蚀室排水管19，密封室外对应的底板11上设置有溶液室排水管21；第八步，注入侵蚀溶液：关闭溶液室排水管阀门22，打开溶蚀室排水管阀门20和进水阀门25，注入试验用侵蚀溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三向拉压力‑高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置，其特征在于：包括溶液室、密封室和溶蚀室，所述溶液室内设置有密封室，密封室内设置有溶蚀室；所述溶蚀室包括混凝土标准试件（1）和分别位于其顶部和底部的顶部透水石（10）和底部透水石（9），所述密封室包括密封室钢板（13），密封室钢板（13）的底部固定于溶液室内的底面上，所述密封室钢板（13）的外侧壁顶部通过密封室支架（23）连接溶液室内侧壁；所述溶液室顶部设置有进水口（26）、轴压杆（28）和水压传感器（26），其中：所述底部透水石（9）通过其底部的基座（8）安装于溶液室内的底面上，所述密封室钢板（13）的底部也安装于溶液室内的底面上，所述基座（8）、底部透水石（9）、混凝土标准试件（1）和顶部透水石（10）外包裹有高弹性橡胶管（2），所述混凝土标准试件（1）外高弹性橡胶管（2）两个相对的侧壁为拉力面，所述混凝土标准试件（1）外高弹性橡胶管（2）另外两个相对的侧壁为压力面；所述拉力面上设置有拉力钢板（3）和拉力螺栓（18），所述拉力螺栓（18）一端穿过拉力钢板（3）抵住混凝土标准试件（1），拉力螺栓（18）的另一端抵住密封室钢板（13）的内侧壁，所述压力面上通过软钢垫层（4）连接压力钢板（5），所述软钢垫层（4）和压力钢板（5）通过压力螺栓（6）固定于高弹性橡胶管（2）的压力面上，所述密封室钢板（13）顶部与高弹性橡胶管（2）相接，且密封室钢板（13）与高弹性橡胶管（2）及其之间的底面将密封室分隔为独立的空间，所述顶部透水石（10）顶设置有加载壳（30），所述加载壳（30）与轴压杆（28）的位置相对应，所述轴压杆（28）内置轴压传感器（29）。...

【技术特征摘要】
1.一种三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置，其特征在于：包括溶液室、密封室和溶蚀室，所述溶液室内设置有密封室，密封室内设置有溶蚀室；所述溶蚀室包括混凝土标准试件（1）和分别位于其顶部和底部的顶部透水石（10）和底部透水石（9），所述密封室包括密封室钢板（13），密封室钢板（13）的底部固定于溶液室内的底面上，所述密封室钢板（13）的外侧壁顶部通过密封室支架（23）连接溶液室内侧壁；所述溶液室顶部设置有进水口（26）、轴压杆（28）和水压传感器（26），其中：所述底部透水石（9）通过其底部的基座（8）安装于溶液室内的底面上，所述密封室钢板（13）的底部也安装于溶液室内的底面上，所述基座（8）、底部透水石（9）、混凝土标准试件（1）和顶部透水石（10）外包裹有高弹性橡胶管（2），所述混凝土标准试件（1）外高弹性橡胶管（2）两个相对的侧壁为拉力面，所述混凝土标准试件（1）外高弹性橡胶管（2）另外两个相对的侧壁为压力面；所述拉力面上设置有拉力钢板（3）和拉力螺栓（18），所述拉力螺栓（18）一端穿过拉力钢板（3）抵住混凝土标准试件（1），拉力螺栓（18）的另一端抵住密封室钢板（13）的内侧壁，所述压力面上通过软钢垫层（4）连接压力钢板（5），所述软钢垫层（4）和压力钢板（5）通过压力螺栓（6）固定于高弹性橡胶管（2）的压力面上，所述密封室钢板（13）顶部与高弹性橡胶管（2）相接，且密封室钢板（13）与高弹性橡胶管（2）及其之间的底面将密封室分隔为独立的空间，所述顶部透水石（10）顶设置有加载壳（30），所述加载壳（30）与轴压杆（28）的位置相对应，所述轴压杆（28）内置轴压传感器（29）。2.根据权利要求1所述的三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置，其特征在于：所述高弹性橡胶管（2）与密封室钢板（13）的接缝处通过乳胶密封，所述高弹性橡胶管（2）顶部的内侧设置有凹槽，凹槽内设置有与凹槽相匹配的密封室止水钢板（16），凹槽外壁设置有凹槽相匹配的密封室顶部止水橡皮（14），所述密封室止水钢板（16）、高弹性橡胶管（2）和密封室顶部止水橡皮（14）依次通过密封室顶部螺栓（17）固定连接。3.根据权利要求1所述的三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置，其特征在于：所述溶液室的底部为底板（11），顶部为顶板（24），底板（11）与顶板（24）之间由侧板连接，所述顶板（24）与侧板的相接处安装有密封橡胶（27），所述进水口（26）、轴压杆（8）和水压传感器（26）均通过顶板（24）伸入溶液室内，所述底部透水石（9）下方的底板（11）上设置有溶蚀室排水管（19），所述密封室外的底板（11）上设置有溶液室排水管（21）。4.根据权利要求1所述的三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置，其特征在于：所述高弹性橡胶管（2）的拉力面上设置有预留孔，所述拉力钢板（3）通过预留孔采用结构胶与混凝土标准试件（1）粘结，所述软钢垫层（4）通过结构胶与高弹性橡胶管（2）的压力面粘结，所述软钢垫层（4）和压力钢板（5）通过压力螺栓（6）固定连接，所述拉力螺栓（18）上安装有拉力传感器（7），压力螺栓（6）上安装有压力传感器。5.根据权利要求1所述的三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置，其特征在于：所述进水口（26）上设置有进水阀门（25），所述溶蚀室排水管（19）上设置有溶蚀室排水管阀门（20），所述溶液室排水管（21）上设置有溶液室排水管阀门（22）。6.根据权利要求1所述的三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置，其特征在于：所述密封室钢板（13）的底部与底板（11）之间设置有密封室底部止水橡皮（12），密封室钢板（13）与底板（11）之间通过若干个密封室底部螺栓（15）固定。7.根据权利要求1所述的三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张开来，沈振中，甘磊，徐力群，张湛，张宏伟，董作波，刘泽涵，彭亚敏，毕佳蕾，田振宇，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32