混凝土耐久性试验装置及方法

技术领域

本申请涉及混凝土耐久性试验技术领域，尤其涉及一种混凝土耐久性试验装置及方法。

背景技术

近年来，随着我国经济不断发展，我国公路、铁路、桥梁等重大基础工程日渐增多。在实际的服役中，公路、铁路、跨海大桥等工程运行环境复杂，会承受冻融等环境因素和车辆产生的疲劳荷载的共同作用，这些因素对混凝土的失效作用相互促进，起到加速失效破坏的作用，使得混凝土的耐久性显著降低，产生过早的失效。

根据单一因素作用下的耐久性研究结果设计的混凝土工程存在安全隐患，这也是很多工程在设计使用寿命以内就过早失效的原因之一。因此，开展混凝土在疲劳荷载与环境因素共同作用下的耐久性研究具有重要的社会和经济意义。

在进行多因素耦合下混凝土材料耐久性研究过程中，如何有效模拟混凝土实际服役条件，将直接影响到加速损伤试验结果的真实性和可信度，并最终影响到混凝土工程和服役寿命的判断。现有已公开的荷载与环境耦合装置关注于静荷载与环境、疲劳荷载与盐侵蚀的耦合，没有能够实现疲劳荷载与冻融等环境因素耦合的实验装置，阻滞了多因素耦合作用下混凝土损伤理论发展，因此，目前亟需一种能够模拟混凝土实际服役环境的装置和测试方法。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种混凝土耐久性试验装置及方法，主要包括如下技术方案：

本申请第一方面提供一种混凝土耐久性试验装置，该混凝土耐久性试验装置包括：试验平台；

冻融装置，其包括：冻融箱，放置于所述试验平台，其内部盛放有防冻液；

试件盒，设置于所述冻融箱内，且所述试件盒的顶侧开口高于所述冻融箱内的液位，所述试件盒内部盛放有介质溶液且用于放置混凝土试样，所述介质溶液为水或盐溶液中的一种；和

疲劳加载装置，通过支撑架安装于所述试验平台，所述疲劳加载装置包括：升降驱动部及加荷头，所述升降驱动部位于所述冻融箱的顶侧，所述加荷头可拆卸安装于所述升降驱动部的升降端，用于贯穿所述试件盒的顶侧开口以向所述混凝土试样施加载荷；

所述防冻液的温度可调控，以至少使所述试件盒内的所述介质溶液在冻结状态和融化状态之间切换以实现冻融循环。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述冻融装置还包括：

存储箱，用于存储防冻液，且所述存储箱通过进液管和回液管与所述冻融箱连通，以使所述防冻液在所述存储箱和所述冻融箱之间循环；

加热部和制冷部，分别与所述存储箱连接，用于对所述存储箱内的所述防冻液进行升温或降温。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，还包括：

控制装置，分别与所述冻融装置和所述疲劳加载装置信号连接，用于控制所述冻融装置和所述疲劳加载装置的启停及分别设定温度参数及荷载参数，所述控制装置具有显示部和输入部。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述冻融箱的内壁设置有第一温度传感器，用于检测所述冻融箱内的所述防冻液的温度；

所述第一温度传感器与所述控制装置信号连接。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述升降驱动部的升降端安装有压力传感器，用于检测所述升降驱动部向所述混凝土试样施加的载荷；

所述升降驱动部上设置有位移传感器，用于检测所述升降驱动部输出的位移；

所述压力传感器和所述位移传感器分别与所述控制装置信号连接。

在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述疲劳加载装置还包括：

加载底座，设置于所述试件盒内；

两个铰支座，二者间隔且分别活动设置于所述加载底座上，用于支撑所述混凝土试样；

所述试件盒内设置有第一液位计和第二液位计，分别与所述控制装置信号连接，所述第一液位计的设置高度低于所述铰支座的顶端高度，所述第二液位计的高度高于被所述铰支座支撑的所述混凝土试样的顶端高度；

所述试件盒的侧壁且不高于所述第一液位计的位置设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制装置信号连接；

所述试件盒通过循环水管连接循环水箱，所述循环水管上设置有水泵，所述水泵与所述控制装置信号连接。

本申请第二方面提供一种混凝土耐久性试验方法，该方法包括：步骤S1、试样制备：根据试验原材料及混凝土配合比配置搅拌混凝土，经过成型、养护，得到混凝土试样；

步骤S2、对所述混凝土试样进行冻融循环试验、疲劳加载试验和盐腐蚀试验中的至少两种试验的耦合试验；

步骤S3、对所述混凝土试样进行耐久性评价。

在本申请第二方面的一些变更实施方式中，所述步骤S2中对所述混凝土试样进行冻融循环试验、疲劳加载试验和盐腐蚀试验中的至少两种试验的耦合试验，具体为：对所述混凝土试样进行冻融循环试验和疲劳加载试验的耦合试验，包括：

步骤S201、将所述混凝土试样置于试件盒中，将试件盒中注入水，控制升降驱动部位使加荷头与所述混凝土试样的顶面贴合；

步骤S202、设定冻融箱内的防冻液的温度参数和疲劳加载装置的荷载参数；

步骤S203、控制所述防冻液的冻融循环和所述疲劳加载装置的弯曲载荷同步启动。

在本申请第二方面的一些变更实施方式中，所述步骤S2中对所述混凝土试样进行冻融循环试验、疲劳加载试验和盐腐蚀试验中的至少两种试验的耦合试验，具体为：对所述混凝土试样进行冻融循环试验、疲劳加载试验和盐腐蚀试验的耦合试验，包括：

步骤S211、将所述混凝土试样置于试件盒中，将试件盒中注入盐溶液，控制升降驱动部位使加荷头与所述混凝土试样的顶面贴合；

步骤S212、设定冻融箱内的防冻液的温度参数和疲劳加载装置的荷载参数；

步骤S213、控制所述防冻液的冻融循环和所述疲劳加载装置的弯曲载荷同步启动。

在本申请第二方面的一些变更实施方式中，所述步骤S2中对所述混凝土试样进行冻融循环试验、疲劳加载试验和盐腐蚀试验中的至少两种试验的耦合试验，具体为：对所述混凝土试样进行冻融循环试验和盐腐蚀试验的耦合试验，包括：

步骤S221、将所述混凝土试样置于试件盒中，将试件盒中注入盐溶液；

步骤S222、设定冻融箱内的防冻液的温度参数；

步骤S223、控制所述防冻液的冻融循环启动。

相较于现有技术，本申请提供的混凝土耐久性试验装置及方法，可将疲劳荷载与冻融、氯盐等多种环境因素耦合在一起，如：疲劳载荷和冻融耦合、疲劳载荷和盐侵蚀耦合、疲劳载荷与冻融和盐侵蚀耦合、以及冻融和盐侵蚀耦合等试验方式，可以更加真实地模拟实际服役环境，提高加速损伤试验结果的真实性和可信度，并最终判断混凝土工程和服役寿命，加快多因素耦合作用下混凝土损伤理论发展；可展开多项不同试验，具有低成本，操作简单，适应性、实用性强、稳定性高的优点。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示意性地示出了本发明实施例提供的混凝土耐久性试验装置的结构示意图；

图2示意性地示出了本发明实施例提供的混凝土耐久性试验装置的加载底座和铰支座的结构示意图；

图3示意性地示出了本发明实施例提供的混凝土耐久性试验装置的加载底座和铰支座的另一角度的结构示意图；

图4示意性地示出了本发明实施例提供的混凝土耐久性试验方法的流程示意图；

图5示意性地示出了本发明实施例提供的混凝土耐久性试验方法中实施例2.1的疲劳荷载与冻融耦合作用下混凝土试样表面剥落量随时间变化的曲线图；

图6示意性地示出了本发明实施例提供的混凝土耐久性试验方法中实施例2.1的疲劳荷载与冻融耦合作用下混凝土试样相对动弹性模量随时间变化的曲线图；

图7示意性地示出了本发明实施例提供的混凝土耐久性试验方法中实施例2.2的疲劳荷载与冻融循环、氯盐溶液侵蚀耦合作用下混凝土试样表面剥落量随时间变化的曲线图；

图8示意性地示出了本发明实施例提供的混凝土耐久性试验方法中实施例2.2的疲劳荷载与硫酸盐溶液侵蚀耦合作用下混凝土试样抗弯强度随时间变化的曲线图；

附图标号说明：

试验平台1、冻融箱21、箱体22、进液管23、回液管24、试件盒3、升降驱动部41、加荷头42、加载底座43、通槽431、铰支座44、螺纹孔441、控制装置5、第一温度传感器6、压力传感器7、支撑架8、立柱81、装载平台82、混凝土试样9、第一液位计10、第二液位计11、第二温度传感器12、循环水管13、循环水箱14、水泵15。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例一

参考附图1-附图3，本发明的实施例一提出一种混凝土耐久性试验装置，该混凝土耐久性试验装置包括：试验平台1；冻融装置，其包括：冻融箱21，放置于所述试验平台1，其内部盛放有防冻液；试件盒3，设置于所述冻融箱21内，且所述试件盒3的顶侧开口高于所述冻融箱21内的液位，所述试件盒3内部盛放有介质溶液且用于放置混凝土试样9，所述介质溶液的液面高于所述混凝土试样9预设距离，其中，所述介质溶液为水或盐溶液中的一种；和疲劳加载装置，通过支撑架8安装于所述试验平台1，所述疲劳加载装置包括：升降驱动部41及加荷头42，所述升降驱动部41位于所述冻融箱21的顶侧，所述加荷头42可拆卸安装于所述升降驱动部41的升降端，用于贯穿所述试件盒3的顶侧开口以向所述混凝土试样9施加载荷；所述防冻液的温度可调控，以至少使所述试件盒3内的所述介质溶液在冻结状态和融化状态之间切换以实现冻融循环。

具体的，本实施例提供的混凝土耐久性试验装置可将至少两种环境因素耦合在一起以更加真实的模拟混凝土工程的实际服役环境，该试验装置主要包括：试验平台1、冻融装置、试件盒3以及疲劳加载装置，通过冻融装置可模拟冻融环境，试验盒内可以但不限于模拟环境中氯盐的影响，疲劳加载装置可用于模拟车辆产生的疲劳载荷作用。

试验平台1可以为板件结构，可为装置的其他部分提供一安装平面。

冻融装置包括：冻融箱21，放置于试验平台1上，试验平台1上可设置于冻融箱21适配的限位结构，以限制冻融箱21的位置；冻融箱21的顶侧开口，其内部用于盛放防冻液和放置试件盒3，试件盒3的顶侧开口，其内部用于盛放介质溶液和放置混凝土试样9，冻融箱21内的防冻液的液面高度不高于试件盒3的高度，试件盒3内的介质溶液的液面高度高于混凝土试样9预设距离，这里的预设距离可以为10mm左右；冻融箱21内的防冻液的温度可调控，具体的调控方式不限于一种，具体将在下文详述，通过温度调控可使防冻液降温或升温从而使试件盒3内的介质溶液和/或混凝土试样9在冻结状态和融化状态之间切换，实现冻融循环，以模拟冻融环境，此外，为实现对冻融箱21内的防冻液的保温，避免温度散失，可在冻融箱21的顶侧开口处安装一顶盖，顶盖与冻融箱21可采用可拆卸连接的方式，且顶盖上可设置一开孔，以使疲劳加载装置的加荷头42穿过开口以伸入试件盒3内向混凝土试样9施加载荷；介质溶液可以为水或盐溶液，当介质溶液选用为盐溶液时，可模拟环境中氯盐对混凝土试样9的影响。

疲劳加载装置通过支撑架8安装于试验平台1，疲劳加载装置包括：壳体及设置于壳体内的升降驱动部41、连接于升降驱动部41的加荷头42，升降驱动部41可包括加速电机和减速电机，加荷头42可拆卸安装于升降驱动部41的升降端，以在升降驱动部41的驱动下进行上升或下降的直线运动；加荷头42贯穿试件盒3的顶侧开口并逐步接触并压持混凝土试样9的表面可向混凝土试样9施加载荷，通过调控加载频率和荷载值可模拟车辆产生的疲劳载荷，其中，疲劳加载装置的输出疲劳载荷值可以为0～30kN，频率可以为0～40Hz；此外，为实现不同类型的弯曲试验，如三点弯曲试验、四点弯曲试验等，可准备至少两种不同规格的加荷头42，通过加荷头42与升降端的可拆卸连接实现加荷头42的更换，例如：适用于三点弯曲试验的加荷头42具有一个凸起状的加载部，而适用于四点弯曲试验的加荷头42具有间隔的两个凸起状的加载部。

其中，参考附图1，支撑架8具体可包括：至少两个立柱81及装载平台82，两个立柱81沿纵向延伸且固定于试验平台1上，装载平台82与试验平台1平行设置且安装于两个立柱81，装载平台82与试验平台1之间的高度差大于冻融箱21的高度，疲劳加载装置的升降驱动部41安装于装载平台82，装载平台82开设有安装孔，以使升降端可穿过装载平台82的安装孔并向底侧延伸。

进一步的，在具体实施中，基于本实施例提供的试验装置的现有结构，还可模拟干湿交替环境，在这种设计中，试件盒3内不盛放容纳，而准备一加湿装置(图中未示出)，将其加湿口连接管线至试件盒3内，并控制加湿装置间歇性增加湿度的频率等，为混凝土试样9提供干湿交替的环境。

根据上述所列，本发明实施例提出一种混凝土耐久性试验装置，可将疲劳荷载与冻融、氯盐等多种环境因素耦合在一起，如：疲劳载荷和冻融耦合、疲劳载荷和盐侵蚀耦合、疲劳载荷与冻融和盐侵蚀耦合、以及冻融和盐侵蚀耦合等试验方式，可以更加真实地模拟实际服役环境，提高加速损伤试验结果的真实性和可信度，并最终判断混凝土工程和服役寿命，加快多因素耦合作用下混凝土损伤理论发展；可展开多项不同试验，具有低成本，操作简单，适应性、实用性强、稳定性高的优点。

进一步的，参考附图1，在具体实施中，所述冻融装置还包括：存储箱，用于存储防冻液，且所述存储箱通过进液管23和回液管24与所述冻融箱21连通，以使所述防冻液在所述存储箱和所述冻融箱21之间循环；加热部和制冷部，分别与所述存储箱连接，用于对所述存储箱内的所述防冻液进行升温或降温。

具体的，为了更加高效的视线对冷冻液的温度的调控，本发明采取的技术方案中，冻融装置还可包括独立于冻融箱21的一箱体22结构，箱体22的内部设置有存储箱，存储箱用于存储防冻液，存储箱通过进液管23和回液管24与冻融箱21连通，进液管23连通于冻融箱21的侧壁靠近底部的位置，而回液管24连通于冻融箱21的侧壁靠近顶部的位置，可用于控制冻融箱21内的防冻液的最高液位，进液管23和回液管24上可设置增压泵、单向阀等结构，以促进冻融箱21与存储箱内的防冻液循环，以精确的控制冻融箱21内的防冻液的温度，为试件盒3提供正负温交变环境；箱体22内还设备有加热部和制冷部，分别用于对存储箱内的防冻液进行加热或制冷。

需要说明的是，除上述的在冻融箱21外设置存储箱及加热部和制冷部的方案外，还可通过在冻融箱21内设置加热部和制冷部来实现对冻融箱21内的防冻液的温度的调控。

进一步的，参考附图1，在具体实施中，本实施例提供的混凝土耐久性试验装置还包括：控制装置5，分别与所述冻融装置和所述疲劳加载装置信号连接，用于控制所述冻融装置和所述疲劳加载装置的启停及分别设定温度参数及荷载参数，所述控制装置5具有显示部和输入部。

具体的，为了实现对混凝土耐久性试验装置的精确控制，本发明采取的技术方案中，采用控制装置5，控制装置5可以但不限于为计算机，其存储有用于控制疲劳加载装置和冻融装置的控制程序，且分别与疲劳加载装置的升降驱动部41、冻融装置的加热部和制冷部信号连接，可用于控制疲劳加载装置和冻融装置的启停，还可通过输入参数实现对冻融装置的温度参数和疲劳加载装置的荷载参数的调控；此外，控制装置5还具有记录数据、分析数据、实时数据保存剂及数据导出等功能；控制装置5还包括显示部和输入部，显示部可以为计算机的显示屏，输入部可以但不限于为与计算机连接的鼠标、键盘等。

进一步的，参考附图1，在具体实施中，所述冻融箱21的内壁设置有第一温度传感器6，用于检测所述冻融箱21内的所述防冻液的温度；所述第一温度传感器6与所述控制装置5信号连接，以使控制装置5能够通过第一温度传感器6的实时监测进行温度补偿，提高了试验装置的稳定性和准确性；控制装置5可对温度数据进行实时显示。

进一步的，参考附图1，在具体实施中，所述升降驱动部41的升降端安装有压力传感器7，用于检测所述升降驱动部41向所述混凝土试样9施加的载荷；所述升降驱动部41上设置有位移传感器，用于检测所述升降驱动部41输出的位移；所述压力传感器7和所述位移传感器分别与所述控制装置5信号连接，控制装置5可通过压力传感器7和位移传感器对压力和位移的实时反馈及时进行载荷补偿，可实现疲劳载荷的稳定输出，提高了试验装置的稳定性和准确性；其中，疲劳加载装置由压力传感器7和位移传感器双向控制输出应力和位移，对输出荷载进行实时修正，确保输出荷载的准确性。

进一步的，参考附图1-附图3，在具体实施中，所述疲劳加载装置还包括：加载底座43，设置于所述试件盒3内；和两个铰支座44，二者间隔且分别活动设置于所述加载底座43上，用于支撑所述混凝土试样9；所述试件盒3内设置有第一液位计10和第二液位计11，分别与所述控制装置信号连接，所述第一液位计10的设置高度低于所述铰支座44的顶端高度，所述第二液位计11的高度高于被所述铰支座支撑的所述混凝土试样9的顶端高度；所述试件盒的侧壁且不高于所述第一液位计10的位置设置有第二温度传感器12，所述第二温度传感器12与所述控制装置信号连接；所述试件盒通过循环水管13连接循环水箱14，所述循环水管13上设置有水泵15，所述水泵15与所述控制装置信号连接。

具体的，为了实现对混凝土试样9的三点弯曲试验或四点弯曲试验，本发明采取的技术方案中，疲劳加载装置还包括：加载底座43，加载底座43可以为沿混凝土试样9的长度方向延伸的矩形板体结构，其设置于试件盒3的底部；加载底板上活动设置有两个铰支座44，这里的活动连接是指两个铰支座44在加载底板上沿其长度方向上的位置分别可调，且在调节后可锁定位置，两个铰支座44的具体位置可根据混凝土试样9的尺寸设定；与之配合的试件盒内设置有第一液位计10和第二液位计11，分别与控制装置5信号连接，第一液位计10的设置高度低于铰支座44的顶端高度，即低于混凝土试样的下表面的高度，具体可低于混凝土试样的下表面5-10mm，第二液位计11的高度高于被所述铰支座44支撑的所述混凝土试样9的顶端高度，具体可高于混凝土试样9的顶面5-10mm，试件盒3的侧壁且不高于第一液位计10的位置设置有第二温度传感器12，第二温度传感器12与所述控制装置5信号连接，用于检测试件盒3内的介质溶液的温度，且试件盒3通过循环水管13连接循环水箱14，循环水管13上设置有水泵15，水泵15与所述控制装置5信号连接；在进行冻融循环与疲劳载荷的耦合试验时，在降温阶段，当试件盒3内的第二温度传感器12检测介质溶液的温度达到3-5℃时，控制装置5控制水泵15开始抽取试件盒3内的介质溶液，直到介质溶液的液位达到第一液位计10的位置处停止，而当升温阶段，温度当试件盒3内的第二温度传感器12检测介质溶液的温度达到3-5℃时，控制装置5控制水泵15开始向试件盒3送介质溶液，直到介质溶液的液位达到第二液位计11的位置处停止，这样的设计，可使对混凝土试样9的疲劳载荷试验不受冻结的介质溶液的影响，可确保试验结果的准确性。

需要说明的是，试件盒3内温度的检测以及液位的控制仅在包括冻融循环与疲劳载荷两种试验的耦合试验中实施。

其中，为实现加载底座43在冻融箱21内部的可靠定位，可以在冻融箱21的下壁设置定位结构，如定位凸起等，以限制加载底座43的放置位置，实现准确定位；为实现铰支座44在加载底板上的位置可调，参考附图2和附图3，具体可通过在加载底板上开设一沿其长度方向延伸的通槽431，并在每个铰支座44的底部开设螺纹孔441，在铰支座44调节至对应位置后，从加载底板的底侧安装贯穿通槽431的螺钉并与铰支座44的螺纹孔441锁紧即可对铰支座44进行定位。

实施例二

参考附图4，本发明的实施例二提出一种混凝土耐久性试验方法，该方法应用上述的混凝土耐久性试验装置，包括如下步骤：

步骤S1、试样制备：根据试验原材料及混凝土配合比配置搅拌混凝土，经过成型、养护，得到混凝土试样9；

具体的，在试样制备的步骤中，在成型阶段可根据需要埋入应变片，得到的混凝土试样9的尺寸可以为100mm*100mm*400mm的棱柱体试样(该尺寸适用于在步骤S2的疲劳加载试验进行四点弯曲试验)；成型后的养护包括：在室内空气养护24小时后拆模，并立即移入标准养护室进行养护，养护条件为温度20℃±2℃，相对湿度大于90％。此外，在进行步骤S2之前，还可对混凝土试样9单独进行四点弯曲试验，这一试验过程不采用上述的混凝土耐久性试验装置，试验加载速率为0.05MPa/s，目的在于测试一组三块混凝土试样9破坏时的最大应力，以便后续通过混凝土耐久性试验装置的疲劳加载装置施加载荷时的载荷参数调控。

步骤S2、对所述混凝土试样9进行冻融循环试验、疲劳加载试验和盐腐蚀试验中的至少两种试验的耦合试验；

步骤S3、对所述混凝土试样9进行耐久性评价。

具体的，下面以四种耦合试验为例对步骤S2和步骤S3进行具体说明：

第一种、对所述混凝土试样9进行冻融循环试验和疲劳加载试验的耦合试验，步骤S2具体包括：

步骤S201、将所述混凝土试样9置于试件盒3中；将试件盒3中注入水，控制升降驱动部41位使加荷头42与所述混凝土试样9的顶面贴合；

具体的，首先将加载底座43放置于试件盒3内，两个铰支座44之间的距离为300mm，再将混凝土试样9放置于两个铰支座44上，需要确保两个铰支座44、试件盒3和混凝土试样9的中心在一条线上；在向试件盒3内注入清水后，需要保证在冻融循环的升温阶段试件盒3内清水的液面始终高于混凝土试样9的顶面5mm；并盖上冻融箱21的顶盖；在试验开始前通过疲劳加载装置的升降驱动部41的升降端带动加荷头42缓缓下降，直至与混凝土试样9的顶面贴合；

步骤S202、设定冻融箱21内的防冻液的温度参数和疲劳加载装置的荷载参数；

具体的，接通混凝土耐久性试验装置的电源，启动控制装置5；通过控制装置5设定温度参数和疲劳加载装置的荷载参数，其中的温度参数至少包括：温度上下限、升温/降温速率、保温时间等，荷载参数至少包括疲劳荷载大小、频率等；

步骤S203、控制所述防冻液的冻融循环和所述疲劳加载装置的弯曲载荷同步启动；

具体的，最后点击控制装置5的开始运行程序，同时通过控制装置5采集各个传感器的数据，以实时获取温度、载荷变化；

对应的步骤S3包括：每隔4次循环取出混凝土试样9，测试混凝土试样9的表面剥落量、相对动态弹性模量和应变，以实现对混凝土试样9进行耐久性评价；在达到设定循环后，将程序关闭，停止记录数据，取出混凝土试样9，试验过程至此结束。

第二种、对所述混凝土试样9进行冻融循环试验、疲劳加载试验和盐腐蚀试验的耦合试验，步骤S2具体包括：

步骤S211、将所述混凝土试样9置于试件盒3中，将试件盒3中注入盐溶液，控制升降驱动部41位使加荷头42与所述混凝土试样9的顶面贴合；

具体的，先将加载底座43放置于试件盒3内，两个铰支座44之间的距离为300mm，再将混凝土试样9放置于两个铰支座44上，需要确保两个铰支座44、试件盒3和混凝土试样9的中心在一条线上；向试件盒3内注入盐溶液，盐溶液的浓度可根据实际需求设定，在整个试验过程中，需要保证在冻融循环的升温阶段试件盒3内盐溶液的液面始终高于混凝土试样9的顶面5mm；并盖上冻融箱21的顶盖；在试验开始前通过疲劳加载装置的升降驱动部41的升降端带动加荷头42缓缓下降，直至与混凝土试样9的顶面贴合；

步骤S212、设定冻融箱21内的防冻液的温度参数和疲劳加载装置的荷载参数(具体可参考步骤S202)；

步骤S213、控制所述防冻液的冻融循环和所述疲劳加载装置的弯曲载荷同步启动(具体可参考步骤S203)；

对应的步骤S3包括：每隔7次循环取出混凝土试样9，测试混凝土试样9的表面剥落量、相对动态弹性模量、应变和四点弯曲强度，以实现对混凝土试样9进行耐久性评价；在达到设定循环后，将程序关闭，停止记录数据，取出混凝土试样9，试验过程至此结束。

第三种、对所述混凝土试样9进行冻融循环试验和盐腐蚀试验的耦合试验，步骤S2具体包括：

步骤S221、将所述混凝土试样9置于试件盒3中，将试件盒3中注入盐溶液；

具体的，该步骤中不需要采用铰支座44，将混凝土试样9直接置于试件盒3内，向试件盒3内注入盐溶液，盐溶液的浓度可根据实际需求设定，在整个试验过程中，需要保证试件盒3内盐溶液的液面始终高于混凝土试样9的顶面5mm；并盖上冻融箱21的顶盖；

步骤S222、设定冻融箱21内的防冻液的温度参数；

具体的，通过控制装置5设定温度参数，温度参数至少包括：温度上下限、升温/降温速率、保温时间等。

步骤S223、控制所述防冻液的冻融循环启动；

具体的，最后点击控制装置5的开始运行程序，同时通过控制装置5采集各个传感器的数据，以实时获取温度、载荷变化；

对应的步骤S3包括：每隔7次循环取出混凝土试样9，测试混凝土试样9的表面剥落量、相对动态弹性模量和应变，以实现对混凝土试样9进行耐久性评价；在达到设定循环后，将程序关闭，停止记录数据，取出混凝土试样9，试验过程至此结束。

第四种、对所述混凝土试样9进行疲劳加载试验和盐腐蚀试验的耦合试验，步骤S2具体包括：

步骤S231、将所述混凝土试样9置于试件盒3中，将试件盒3中注入盐溶液，控制升降驱动部41位使加荷头42与所述混凝土试样9的顶面贴合；

具体的，首先将加载底座43放置于试件盒3内，两个铰支座44之间的距离为300mm，再将混凝土试样9放置于两个铰支座44上，需要确保两个铰支座44、试件盒3和混凝土试样9的中心在一条线上；向试件盒3内注入盐溶液，盐溶液的浓度可根据实际需求设定，在整个试验过程中，需要保证试件盒3内盐溶液的液面始终高于混凝土试样9的顶面5mm；冻融箱21内可以不加入防冻液，或者可以加入室温且温度恒定的防冻液，即排除温度对试验的影响；在试验开始前通过疲劳加载装置的升降驱动部41的升降端带动加荷头42缓缓下降，直至与混凝土试样9的顶面贴合；

步骤S232、设定疲劳加载装置的荷载参数；

具体的，接通混凝土耐久性试验装置的电源，启动控制装置5；通过控制装置5疲劳加载装置的荷载参数，荷载参数至少包括疲劳荷载大小、频率等。

步骤S233、控制所述疲劳加载装置的弯曲载荷启动(具体可参考步骤S203)；

对应的步骤S3包括：每隔4天循环取出混凝土试样9，测试混凝土试样9的表面剥落量、相对动态弹性模量、应变和四点弯曲强度，以实现对混凝土试样9进行耐久性评价；在达到规定天数后，将程序关闭，停止记录数据，取出混凝土试样9，试验过程至此结束。

下面通过多个具体实施例对本发明提供的混凝土耐久性试验方法作进一步说明：

实施例2.1、用于测试在疲劳载荷和冻融循环耦合作用下混凝土的损伤过程，应用上述的混凝土耐久性试验装置，试验过程如下：

首先设计混凝土配合比，根据配合比称取原料，搅拌后入模成型，按照需求埋入应变片，混凝土试样9的尺寸为100mm×100mm×400mm的棱柱体试样(该尺寸适用于在步骤S2的疲劳加载试验进行四点弯曲试验)；混凝土试样9成型后在室内空气养护24小时后拆模，并立即移入标准养护室进行养护，养护条件为温度20℃±2℃，相对湿度大于90％；对混凝土试样9单独进行四点弯曲试验，试验加载速率为0.05MPa/s，测一组三块混凝土试样9破坏时的最大应力，测得一组混凝土试样9破坏时的最大应力分别为25711N、24244N、25096N，取平均值25017N；将加载底座43放置于试件盒3内，两个铰支座44之间的距离为300mm，再将混凝土试样9放置于两个铰支座44上，需要确保两个铰支座44、试件盒3和混凝土试样9的中心在一条线上；向试件盒3中注入清水，在整个试验的升温过程中，试件盒3内清水的液面高度应始终保持至少高出混凝土试样9的顶面5mm；盖上冻融箱21的顶盖，将疲劳加载装置的升降驱动部41驱动加荷头42缓缓下降，直至加荷头42与混凝土试样9的顶面贴合；接通混凝土耐久性试验装置的电源，启动控制装置5；设定冻融装置的温度参数(温度20℃～20℃、升温/降温速率为20℃/h、保温时间2h)和疲劳加载装置的荷载参数(按照0.2的应力水平设定疲劳荷载大小(5kN)，应力比为0.1，频率为8Hz)；点击开始运行程序，同步采集应变、温度随时间的变化；每隔4次循环后取出混凝土试样9，测试混凝土试样9的表面剥落量、相对动弹性模量，达到设定循环后，将程序关闭，停止记录数据，取出混凝土试样9；最后得到疲劳荷载与冻融耦合作用下混凝土试样9的表面剥落量和相对动弹性模量随时间变化规律，如附图5、附图6所示。

实施例2.2、用于测试在疲劳载荷和冻融循环、氯盐溶液侵蚀耦合作用下混凝土的损伤过程，应用上述的混凝土耐久性试验装置，试验过程如下：

首先设计混凝土配合比，根据配合比称取原料，搅拌后入模成型，按照需求埋入应变片，得到尺寸为100mm×100mm×400mm的棱柱体的混凝土试样9(该尺寸适用于在步骤S2的疲劳加载试验进行四点弯曲试验)；混凝土试样9成型后在室内空气养护24小时后拆模，并立即移入标准养护室进行养护，养护条件为温度20℃±2℃，相对湿度大于90％；对混凝土试样9单独进行四点弯曲试验，试验加载速率为0.05MPa/s，测得一组混凝土试样9破坏时的最大应力分别为24252N、23985N、22416N，取平均值23551N；将加载底座43放置于试件盒3内，两个铰支座44之间的距离为300mm，再将混凝土试样9放置于两个铰支座44上，需要确保两个铰支座44、试件盒3和混凝土试样9的中心在一条线上；向试件盒3中注入质量分数3％的NaCl溶液，在整个试验的升温过程中，保持试件盒3内的液位高于混凝土试样9的顶面5mm；盖上冻融箱21的顶盖，将疲劳加载装置的升降驱动部41驱动加荷头42缓缓下降，直至加荷头42与混凝土试样9的顶面贴合；混凝土耐久性试验装置的电源，启动控制装置5；设定冻融装置的温度20℃～-20℃、升/降温速率为20℃/h、保温时间4h，按照0.1的应力水平设定疲劳荷载大小(2.3kN)，应力比为0.1，频率为1Hz；点击开始运行程序，同步采集应变、温度随时间的变化；每隔4次循环后取出混凝土试样9，测试混凝土试样9的表面剥落量和相对动弹性模量，达到28次循环后，将程序关闭，停止记录数据，取出混凝土试样9；最后得到疲劳荷载与氯盐溶液侵蚀、冻融循环耦合作用下混凝土试样9的表面剥落量随时间变化规律，如附图7所示。

实施例2.3、用于测试在疲劳载荷和硫酸盐侵蚀耦合作用下混凝土的损伤过程，应用上述的混凝土耐久性试验装置，试验过程如下：

首先按照需求配合比，采用100mm×100mm×400mm的试模成型(该尺寸试模得到的混凝土试样9适用于在步骤S2的疲劳加载试验进行四点弯曲试验)，将混凝土试样9标准养护28d；对混凝土试样9单独进行四点弯曲试验，试验加载速率为0.05MPa/s，测得一组混凝土试样9破坏时的最大应力分别为21452N、22787N、22152N，取平均值22130N；配制8％的硫酸钠溶液，按要求将混凝土试样9置于试件盒3中，倒入硫酸钠溶液至溶液面高出混凝土试样9的顶面约10mm，试验过程中每隔7天更换硫酸钠溶液，保证硫酸钠溶液浓度稳定；将疲劳加载装置的升降驱动部41驱动加荷头42缓缓下降，直至加荷头42与混凝土试样9的顶面贴合；接通混凝土耐久性试验装置的电源，启动控制装置5；疲劳加载装置的荷载参数(按照0.5的应力水平设定疲劳荷载大小(11kN)，应力比为0.1，频率为0.5Hz)；点击开始运行程序；每隔7天取出混凝土试样9，测试混凝土试样9的抗弯拉强度，达到56天后，将程序关闭，停止记录数据，取出混凝土试样9；最后得到疲劳荷载与硫酸盐腐蚀耦合作用下混凝土试样9的抗弯拉强度随时间变化规律，如附图8所示。

需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。