混凝土碳化干湿循环模拟系统及模拟方法技术方案

本发明专利技术公开了一种混凝土碳化干湿循环模拟系统，包括：试验箱体，所述试验箱体内放置有待试验的混凝土样件；溶液箱体，所述溶液箱体内设有用于浸泡所述混凝土样件的浸泡液体；气源装置，与所述试验箱体相连通并用于向所述试验箱体注入CO2气体；换气装置，与所述试验箱体相连通并用于换气使所述试验箱体内的CO2气体浓度保持在设定范围内；所述试验箱体与所述溶液箱体之间相连通，且所述试验箱体与所述溶液箱体之间设有用于控制所述试验箱体内的所述浸泡液体的液位高度的液位控制装置。本发明专利技术还公开了一种混凝土碳化干湿循环模拟方法。本发明专利技术的混凝土碳化干湿循环模拟系统及模拟方法，能够模拟混凝土结构在浸泡和非浸泡两个状态交替作用下的碳化规律。

【技术实现步骤摘要】
混凝土碳化干湿循环模拟系统及模拟方法
本专利技术属于模拟试验
，具体的为一种混凝土碳化干湿循环模拟系统及模拟方法。
技术介绍
混凝土的碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中CO2气体渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化，其化学反应为：Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O。水泥在水化过程中生成大量的氢氧化钙，使混凝土空隙中充满了饱和氢氧化钙溶液，其碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面生成难溶的Fe2O3和Fe3O4，称为钝化膜。碳化后使混凝土的碱度降低，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈。对于钢筋混凝土来说，碳化会使混凝土内部的碱度降低，破坏钢筋表面的钝化膜，同时增加混凝土孔溶液中氢离子含量，因而会使混凝土对钢筋的保护作用减弱。影响混凝土碳化速度的因素是多方面的。首先影响较大的是水泥品种，因不同的水泥中所含硅酸钙和铝酸钙盐基性高低不同；其次，影响混凝土碳化主要还与周围介质中CO2的浓度高低及湿度大小有关，在干燥和完全浸泡条件下，碳化反应几乎终止，所以这是除水泥品种影响因素以外的一个非常重要的原因；另外，混凝土的渗透系数、透水量、混凝土的过度振捣、混凝土附近水的更新速度、水流速度、结构尺寸、水压力及养护方法与混凝土的碳化都有密切的关系。公开号为CN201673151U的中国专利公开了一种混凝土加速碳化试验装置，它包括有气仓、碳化室，气仓设有进气口、出气口、泄气口，所述进气口和出气口均配备有阀门，所述泄气口配备有泄气阀，气仓的进气口与CO2供气装置或与大气相连通，气仓的出气口设置一个以上，出气口与碳化室连接，碳化室下端和混凝土试块的测试端通过密封圈连接，气仓上设置有气体分析仪器。该混凝土加速碳化试验装置仅能够满足空气环境下的碳化试验。公开号为CN104568723B的中国专利公开了一种含侵蚀性二氧化碳地下水环境条件下混凝土加速碳化试验方法及装置，但仅能够满足浸泡环境下的碳化模拟试验。在内河环境下，河面会随着季节性变化；在水库环境下，水库的水位也会根据季节、调度等条件而发生变化，即：建设在内河以及水库等环境内的混凝土结构会受到液体和空气的交替作用，现有的碳化模拟装置仅能够单独模拟空气环境下或浸泡环境下混凝土碳化规律，无法模拟建设在液位高度发生周期性变化而受到液体和空气交替作用下的混凝土结构的碳化规律。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种混凝土碳化干湿循环模拟系统及模拟方法，能够模拟混凝土结构在浸泡和非浸泡两个状态交替作用下的碳化规律。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术首先提出了一种混凝土碳化干湿循环模拟系统，包括：试验箱体，用于放置有待试验的混凝土样件；溶液箱体，用于盛放浸泡所述混凝土样件的浸泡液体；气源装置，与所述试验箱体相连通并用于向所述试验箱体注入CO2气体；换气装置，与所述试验箱体相连通并用于换气使所述试验箱体内的CO2气体浓度保持在设定范围内；所述试验箱体与所述溶液箱体之间相连通，且所述试验箱体与所述溶液箱体之间设有用于控制所述试验箱体内的所述浸泡液体的液位高度的液位控制装置。进一步，所述试验箱体与所述溶液箱体之间设有进水管和回水管，所述液位控制装置包括设置在所述进水管上的第一水泵和设置在所述回水管上的第二水泵。进一步，所述气源装置包括存储有CO2气体的气体钢瓶，所述气体钢瓶的出气口与所述试验箱体的进气口之间设有进气管道，所述进气管道上设有减压阀；所述换气装置内设有用于吸收CO2气体的吸收装置。进一步，还包括模拟试验控制系统，所述模拟试验控制系统包括控制器、设置在所述试验箱体内用于检测液位高度的液位传感器、设置在所述试验箱体内用于检测CO2气体浓度的CO2浓度传感器、用于控制所述第一水泵的第一水泵控制电路、用于控制所述第二水泵的第二水泵控制电路和用于控制所述换气装置运行的换气控制电路，所述进气管道上设有进气控制阀；所述控制器分别与所述液位传感器、CO2浓度传感器、进气控制阀、换气控制电路、第一水泵控制电路和第二水泵控制电路电连接。进一步，所述进水管上设有进水控制阀，所述回水管上设有回水控制阀，所述控制器分别与所述进水控制阀和回水控制阀电连接。进一步，所述试验箱体内设有用于控制模拟温度的温度控制装置和用于测量温度的温度传感器；所述模拟试验控制系统包括用于控制所述温度控制装置运行的温度控制电路，所述控制器分别与所述温度传感器和所述温度控制电路电连接。进一步，所述试验箱体内设有用于控制模拟湿度的湿度控制装置和用于测量湿度的湿度传感器；所述模拟试验控制系统包括用于控制所述湿度控制装置运行的湿度控制电路，所述控制器分别与所述湿度传感器和所述湿度控制电路电连接。进一步，所述试验箱体内设有用于烘干所述混凝土样件的烘干装置；所述模拟试验控制系统包括用于控制所述烘干装置运行的烘干控制电路，所述控制器与所述烘干控制电路电连接。本专利技术还提出了一种采用如上所述混凝土碳化干湿循环模拟系统的混凝土碳化干湿循环模拟方法，利用所述液位控制装置控制所述试验箱体内的液位按照设定的周期规律变化，直至试验完成；在一个液位变化周期内，使混凝土样件的全部或部分分别在浸泡和非浸泡两个状态下交替进行碳化反应，并利用气源装置和换气装置分别控制混凝土样件在浸泡和非浸泡两个状态下的CO2气体浓度处于设定范围内。进一步，在设定时间段的所述液位变化周期内，当所述混凝土样件处于非浸泡状态时，采用烘干装置烘干混凝土样件，使所述混凝土样件在干燥条件下进行碳化反应。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的混凝土碳化干湿循环模拟系统，通过在试验箱体和溶液箱体之间设置用于控制液位的液位控制装置，可使试验箱体内的液位按照设定的周期规律变化，如此，即可使混凝土样件在浸泡和非浸泡两个状态下交替进行碳化反应，并通过气源装置和换气装置控制混凝土样件在浸泡和非浸泡两个状态下的CO2气体浓度，可模拟混凝土样件在不同的CO2气体浓度的碳化反应；如此，即可模拟混凝土结构在浸泡和非浸泡两个状态交替作用下的碳化反应。注：本文中的“干湿循环”中的“干”指混凝土样件处于非浸泡状态，而不应当理解为混凝土样件处于干燥状态；“湿”指混凝土样件处于浸泡的饱水状态。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术混凝土碳化干湿循环模拟系统实施例的结构示意图；图2为模拟试验控制系统的原理框图。附图标记说明：1-试验箱体；2-混凝土样件；3-溶液箱体；4-气源装置；5-换气装置；6-进水管；7-回水管；8-第一水泵；9-第二水泵；10-进气管道；11-减压阀；12-控制器；13-液位传感器；14-CO2浓度传感器14；15-第一水泵控制电路；16-第二水泵控制电路；17-进气控制阀；18-进水控制阀；19-回水控制阀；20-温度控制装置；21-温度传感器；22-温度控制电路；23-湿度控制装置；24-湿度传感器；25-湿度控制电路；26-换气控制电路；27-烘干装置；28-烘干控制电路；29-支架；30-排水管；31-排水阀。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土碳化干湿循环模拟系统，其特征在于：包括：试验箱体(1)，用于放置有待试验的混凝土样件(2)；溶液箱体(3)，用于盛放浸泡所述混凝土样件(2)的浸泡液体；气源装置(4)，与所述试验箱体(1)相连通并用于向所述试验箱体(1)注入CO2气体；换气装置(5)，与所述试验箱体(1)相连通并用于换气使所述试验箱体(1)内的CO2气体浓度保持在设定范围内；所述试验箱体(1)与所述溶液箱体(3)之间相连通，且所述试验箱体(1)与所述溶液箱体(3)之间设有用于控制所述试验箱体(1)内的所述浸泡液体的液位高度的液位控制装置。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土碳化干湿循环模拟系统，其特征在于：包括：试验箱体(1)，用于放置有待试验的混凝土样件(2)；溶液箱体(3)，用于盛放浸泡所述混凝土样件(2)的浸泡液体；气源装置(4)，与所述试验箱体(1)相连通并用于向所述试验箱体(1)注入CO2气体；换气装置(5)，与所述试验箱体(1)相连通并用于换气使所述试验箱体(1)内的CO2气体浓度保持在设定范围内；所述试验箱体(1)与所述溶液箱体(3)之间相连通，且所述试验箱体(1)与所述溶液箱体(3)之间设有用于控制所述试验箱体(1)内的所述浸泡液体的液位高度的液位控制装置。2.根据权利要求1所述的混凝土碳化干湿循环模拟系统，其特征在于：所述试验箱体(1)与所述溶液箱体(3)之间设有进水管(6)和回水管(7)，所述液位控制装置包括设置在所述进水管(6)上的第一水泵(8)和设置在所述回水管(7)上的第二水泵(9)。3.根据权利要求2所述的混凝土碳化干湿循环模拟系统，其特征在于：所述气源装置(4)包括存储有CO2气体的气体钢瓶，所述气体钢瓶的出气口与所述试验箱体(1)的进气口之间设有进气管道(10)，所述进气管道(10)上设有减压阀(11)；所述换气装置(5)内设有用于吸收CO2气体的吸收装置。4.根据权利要求3所述的混凝土碳化干湿循环模拟系统，其特征在于：包括模拟试验控制系统，所述模拟试验控制系统包括控制器(12)、设置在所述试验箱体(1)内用于检测液位高度的液位传感器(13)、设置在所述试验箱体(1)内用于检测CO2气体浓度的CO2浓度传感器(14)、用于控制所述第一水泵(8)的第一水泵控制电路(15)、用于控制所述第二水泵(9)的第二水泵控制电路(16)和用于控制所述换气装置(5)运行的换气控制电路(26)，所述进气管道(10)上设有进气控制阀(17)；所述控制器(12)分别与所述液位传感器(13)、CO2浓度传感器(14)、进气控制阀(17)、换气控制电路(26)、第一水泵控制电路(15)和第二水泵控制电路(16)电连接。5.根据权利要求4所述的混凝土碳化干湿循环...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴林键，王高林，刘明维，阿比尔的，舒丹，管理，鞠学莉，郭庆，徐光亮，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50