模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性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模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置及方法，其中，模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，包括高压水溶液供应装置、环境模拟容器、振动装置和数据接收装置，高压水溶液供应装置具有出液口，出液口与环境模拟容器的内腔密封连通，环境模拟容器固定于振动装置上；环境模拟容器的内腔中安装有混凝土试块，混凝土试块内埋设有多个传感器，多个传感器均与数据接收装置相连接；其中，混凝土试块具有渗透面，多个传感器沿垂直于渗透面方向的不同深度设置，传感器至少包括湿度传感器和振动传感器。该装置填补了现有技术的空白，可为开展高水压和振动耦合作用环境下的混凝土耐久性试验研究提供设备支撑。

Concrete durability test device and method simulating water pressure and vibration coexisting environment

【技术实现步骤摘要】
模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置及方法
本专利技术属于土木工程
，具体涉及一种模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置及方法。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，轨道交通工程和公路工程领域所涉及隧道总数和总长度增长迅猛。截至2017年底，中国正在运营的铁路隧道14547座，总长15326公里，公路隧道共计16229处，总长15285.1公里，隧道的建设投入仍在不断增大。隧道工程主要以钢筋混凝土结构为主，一般处于地层和围岩的覆盖之下，隐蔽性较强，易受到各种劣化因素的影响，例如地层变化、地震、火灾、渗漏水等，且在产生损伤后不易修复和加固。其中，地下水对隧道衬砌结构的影响是不可忽略的，地下水中通常富含Cl-和SO42-等具有侵蚀性的离子，这些有害离子可以通过混凝土的孔隙结构和表面裂缝进入其内部，引起一系列物理、化学变化，造成钢筋锈蚀和混凝土的胀裂等不良后果，给隧道的安全运营带来严重威胁，使隧道衬砌结构的实际服役寿命远低于设计寿命，因此，隧道的耐久性问题应给予足够重视。隧道衬砌结构与地上结构所处的环境具有明显差异，隧道通常会穿越地层、山岭或海洋，极有可能长期接触地下水，而一部分隧道由于所处地层的地下水水头较高，或者穿越了围岩裂隙比较发育且雨水充沛的山岭，或者浸没在深海环境中，其衬砌结构的耐久性又会受到高水压的影响。在学术领域已普遍达成共识，在高水压条件下，有害离子将会加速向混凝土内部渗透，从而加快衬砌钢筋混凝土结构的劣化。另外，铁路隧道和公路隧道内的行车振动具有作用时间长，周期性出现的特点，行车振动也会激励隧道衬砌结构产生振动，这种作用也会贯穿隧道的服役期。探究高水压与振动耦合作用下隧道衬砌混凝土结构的耐久性具有充分的现实意义与重要的工程参考价值，但相关研究的开展由于缺乏相关试验设备而受到一定限制，因此，研制出一种能够模拟高水压和振动耦合作用环境的试验装置就显得尤为必要了。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术的目的是提供一种模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置及方法，该模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置填补了现有技术的空白，能够模拟高水压和振动耦合作用环境，并可开展相应环境下的混凝土耐久性试验，从而为开展高水压和振动耦合作用环境下的混凝土耐久性试验研究提供了设备支撑。本专利技术为达到其目的，所采用的技术方案如下：一种模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，包括高压水溶液供应装置、环境模拟容器、振动装置和数据接收装置，所述高压水溶液供应装置具有出液口，所述出液口与所述环境模拟容器的内腔密封连通，所述环境模拟容器固定于所述振动装置上；所述环境模拟容器的内腔中安装有混凝土试块，所述混凝土试块内埋设有多个传感器，多个所述传感器均与所述数据接收装置相连接；其中，所述混凝土试块具有渗透面，多个所述传感器沿垂直于所述渗透面方向的不同深度设置，所述传感器至少包括湿度传感器和振动传感器。优选地，所述环境模拟容器包括容器筒以及与所述容器筒的开口密封连接的密封盖，所述容器筒上设有第一压力表、注液阀和溢液阀；其中，所述溢液阀位于所述容器筒的顶部上，所述出液口通过所述注液阀与所述容器筒的内腔相连通，所述混凝土试块安装于所述容器筒的内腔中。优选地，前述的模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置还包括连接管，所述连接管上设有流量计和截水阀，所述连接管的一端连接所述注液阀，另一端连接所述出液口。优选地，所述容器筒的顶部上还设有可视窗口。优选地，所述密封盖和/或所述容器筒上设有泄液阀。优选地，所述振动装置包括支撑平台、振动电机、振动反馈传感器和振动控制器，所述环境模拟容器、所述振动电机和所述振动反馈传感器均安装于所述支撑平台上，所述振动控制器分别与所述振动反馈传感器、所述振动电机相连接。优选地，所述支撑平台包括容器安装板、底座板和多个弹性连接件，所述容器安装板与所述底座板之间存在间隔，且所述容器安装板与所述底座板之间通过多个所述弹性连接件相连接，其中，所述环境模拟容器安装于所述容器安装板的顶部上，所述振动反馈传感器设置于所述容器安装板上，所述振动电机安装于所述容器安装板的底部上。优选地，所述高压水溶液供应装置包括增压泵，所述增压泵上设有调压阀、第二压力表、所述出液口以及供水溶液进入所述增压泵内部的进液口，其中，所述增压泵用于对进入其内部的所述水溶液进行增压，并将增压后的所述水溶液泵送至所述环境模拟容器的内腔中。优选地，前述的模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置还包括上夹板和下夹板，所述混凝土试块安装于所述上夹板与所述下夹板之间而与所述上夹板和所述下夹板形成一体，所述上夹板和/或所述下夹板固定于所述环境模拟容器的内腔中，其中，所述上夹板或所述下夹板上开设有开孔，所述开孔与所述渗透面相对设置，且所述开孔的面积小于所述渗透面的面积。对应地，本专利技术还提供一种模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验方法，应用于前述的模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置中，该方法包括：向模具内浇筑混凝土以制作所述混凝土试块；在所述混凝土初凝前,从所述混凝土试块的多个外表面中选择其中一个外表面作为所述渗透面，并在所述混凝土试块中沿垂直于所述渗透面方向的不同深度预埋入多个所述传感器，其中，所述传感器至少包括湿度传感器和振动传感器；对预埋有多个所述传感器的所述混凝土试块进行养护，并待所述混凝土试块养护至规定龄期后，除所述渗透面外，对所述混凝土试块的其余外表面进行密封处理；将经过密封处理后的所述混凝土试块安装于所述环境模拟容器的内腔中，使得所述渗透面暴露于所述环境模拟容器的内腔中，并将多个所述传感器与所述数据接收装置进行连接；以所述混凝土试块的各个外表面处于干燥状态时作为初始状态，并记录此时所述数据接收装置接收到的传感数据作为初始值，其中，所述传感数据至少包括湿度数据；开启所述高压水溶液供应装置，所述高压水溶液供应装置将带有指定压力的水溶液通过所述出液口注入至所述环境模拟容器的内腔中，直至所述水溶液充满所述环境模拟容器时，关闭所述高压水溶液供应装置，使得所述混凝土试块处于高水压的模拟环境中；开启所述振动装置，以模拟振动环境，并确保所述振动装置的振动状态达到试验要求，从而使得所述混凝土试块处于一个高水压与振动耦合作用的模拟环境中；通过所述数据接收装置实时监测所述混凝土试块的振动状态，并记录所述混凝土试块沿垂直于所述渗透面方向不同深度位置上的湿度数据变化，以此可获得所述水溶液在所述混凝土试块中的渗透速率。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，通过将预埋有多个传感器的混凝土试块安装于环境模拟容器中，并利用高压水溶液供应装置往环境模拟容器中注入带有指定压力的水溶液，使得待测试的混凝土试块可持续处于一个高水压的模拟环境中，同时利用振动装置对环境模拟容器进行振动，从而实现了对混凝土试块处于高水压和振动耦合作用环境中的模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，其特征在于，包括高压水溶液供应装置、环境模拟容器、振动装置和数据接收装置，所述高压水溶液供应装置具有出液口，所述出液口与所述环境模拟容器的内腔密封连通，所述环境模拟容器固定于所述振动装置上；所述环境模拟容器的内腔中安装有混凝土试块，所述混凝土试块内埋设有多个传感器，多个所述传感器均与所述数据接收装置相连接；其中，所述混凝土试块具有渗透面，多个所述传感器沿垂直于所述渗透面方向的不同深度设置，所述传感器至少包括湿度传感器和振动传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，其特征在于，包括高压水溶液供应装置、环境模拟容器、振动装置和数据接收装置，所述高压水溶液供应装置具有出液口，所述出液口与所述环境模拟容器的内腔密封连通，所述环境模拟容器固定于所述振动装置上；所述环境模拟容器的内腔中安装有混凝土试块，所述混凝土试块内埋设有多个传感器，多个所述传感器均与所述数据接收装置相连接；其中，所述混凝土试块具有渗透面，多个所述传感器沿垂直于所述渗透面方向的不同深度设置，所述传感器至少包括湿度传感器和振动传感器。


2.根据权利要求1所述的模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，其特征在于，所述环境模拟容器包括容器筒以及与所述容器筒的开口密封连接的密封盖，所述容器筒上设有第一压力表、注液阀和溢液阀；其中，所述溢液阀位于所述容器筒的顶部上，所述出液口通过所述注液阀与所述容器筒的内腔相连通，所述混凝土试块安装于所述容器筒的内腔中。


3.根据权利要求2所述的模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，其特征在于，还包括连接管，所述连接管上设有流量计和截水阀，所述连接管的一端连接所述注液阀，另一端连接所述出液口。


4.根据权利要求2所述的模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，其特征在于，所述容器筒的顶部上还设有可视窗口。


5.根据权利要求2所述的模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，其特征在于，所述密封盖和/或所述容器筒上设有泄液阀。


6.根据权利要求1所述的模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，其特征在于，所述振动装置包括支撑平台、振动电机、振动反馈传感器和振动控制器，所述环境模拟容器、所述振动电机和所述振动反馈传感器均安装于所述支撑平台上，所述振动控制器分别与所述振动反馈传感器、所述振动电机相连接。


7.根据权利要求6所述的模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，其特征在于，所述支撑平台包括容器安装板、底座板和多个弹性连接件，所述容器安装板与所述底座板之间存在间隔，且所述容器安装板与所述底座板之间通过多个所述弹性连接件相连接，其中，所述环境模拟容器安装于所述容器安装板的顶部上，所述振动反馈传感器设置于所述容器安装板上，所述振动电机安装于所述容器安装板的底部上。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试...

【专利技术属性】
技术研发人员：张硕，唐孟雄，胡贺松，祝雯，赵汝英，
申请(专利权)人：广州市建筑科学研究院有限公司，广州建设工程质量安全检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44