一种冲刷与冻融共同作用下混凝土耐久性试验装置

技术领域

本发明涉及一种冲刷与冻融共同作用下混凝土耐久性试验装置。

背景技术

现有的试验装置功能单一，仅能实现单一因素作用下混凝土耐久性研究，例如，冻融试验箱仅能模拟冻融循环作用，冲刷试验机仅能实现冲刷作用等，或者研究多个单一因素的叠加而涉及使用多套试验装置，很难实现对多因素耦合作用下混凝土耐久性试验研究，同时，多套试验装置的使用不仅使试验干扰因素增多，而且不能够真实反应混凝土结构在海洋环境中的服役状态，故此，研发一种冲刷与冻融共同作用下混凝土耐久性试验装置是亟待解决的问题。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题，提出了一种冲刷与冻融共同作用下混凝土耐久性试验装置，以填补该领域空白，并解决上述背景技术中存在的问题。

有鉴于此，本发明提出了一种冲刷与冻融共同作用下混凝土耐久性试验装置，包括制冷系统，试验箱，冲刷装置及控制装置四部分，所述的制冷系统包括压缩机，毛细管，干燥过滤器，冷凝器，第一蒸发器，第二蒸发器，第三蒸发器，回气管和出气管，所述的压缩机上有工艺管口，所述的压缩机通过出气管连接至冷凝器，所述的冷凝器连接有干燥过滤器，所述的干燥过滤器连接有毛细管，所述的冷凝器和干燥过滤器及毛细管位于试验箱左侧箱体内，所述的毛细管通往试验箱体内外层板间且连接有第一蒸发器，所述的第一蒸发器连接有第二蒸发器，所述的第二蒸发器连接有第三蒸发器，所述的第一蒸发器位于试验箱体前侧板层间，所述的第二蒸发器位于试验箱体的右侧板层间，所述的第三蒸发器位于试验箱体的后侧板层间，所述的第三蒸发器和回气管相连接，所述的回气管和压缩机连接，所述的试验箱分为上下两个箱体，上部箱体包括外层板，隔热保温层，加热板，内层板和底板，所述上部箱体上部两侧有入水/气口，所述的入水/气口带有控制阀门，所述的上部箱体内有温湿感应器、气体浓度传感器、第二网状托盘和第三网状托盘，所述的上部箱体下部两侧有出水/气口，所述的出水/气口带有控制阀门，所述的上部箱体内有冲刷装置，下部箱体内有压缩机和电动机，所述的冲刷装置包括筒体，所述的筒体上有盖板，所述的盖板上有把手，所述的盖板上有卡位槽，所述的卡位槽内转动轴，所述的转动轴上带有套管，所述的套管两侧带有螺帽，所述的螺帽和扇叶连接，所述的转动轴下端有齿轮，所述的齿轮为内啮合齿轮，所述的齿轮与齿轮轴连接，所述的齿轮轴为外啮合齿轮，所述的齿轮轴与电动机连接，所述的筒体中间有第一网状托盘，所述的筒体内有螺栓杆，所述的螺栓杆有夹具，所述的夹具夹持有混凝土试样，所述的螺栓杆有蝶形螺栓，所述的控制装置包括控制箱，所述的控制箱内有电源控制开关，温湿控制面板，气体浓度控制面板和冲刷控制面板。

在上述技术方案中，优选的，所述的筒体底部外丝扣和底板连接处有密封圈，以防止筒体内部溶液渗漏到箱体内。

在上述技术方案中，优选的，所述的转动轴带有丝扣，其应为耐磨耐腐蚀材料。

在上述技术方案中，优选的，所述的套管为耐磨耐腐蚀材质，其内侧带有丝扣，与转动轴丝丝相扣，可以沿转动轴上下移动。

在上述技术方案中，优选的，所述的扇叶一端带有丝杆，丝杆贯通抵触至转动轴。

在上述技术方案中，优选的，所述的底板有内丝扣，所述的螺栓杆两端有丝扣。

在上述技术方案中，优选的，所述的夹具，螺栓杆和蝶形螺栓为耐磨耐腐蚀材料。

在上述技术方案中，优选的，所述的第一网状托盘，第二网状托盘和第三网状托盘可以拆卸，其应为耐腐蚀材料。

本发明相比现有试验装置的有益效果是：

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明提供一种冲刷与冻融耦合作用下混凝土耐久性试验装置，一方面，试验箱内圆外方，通过试验箱外部的制冷系统，温湿感应系统，气体浓度监测系统及内部的冲刷装置能够真实模拟多环境因素耦合作用下混凝土的实际服役状态；另一方面，该试验装置安装及拆卸便捷，操作简单，抗干扰性强，节约试验成本，提供了一种室内对多环境因素耦合作用下混凝土耐久性研究的试验平台。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为本发明正面示意图；

图2为本发明侧视示意图；

图3为本发明俯视示意图；

图中1.把手，2.卡位槽，3.盖板，4.筒体，5.转动轴，6.内层板，7.加热板，8.隔热保温层，9.外层板，10.温湿感应器，11.气体浓度感应器，12.入水/气口，13.干燥过滤器，14.毛细管，15.冷凝器，16.第一蒸发器，17.第二蒸发器，18.第三蒸发器，19.第一网状托盘，20.蝶形螺栓，21.夹具，22.螺栓杆，23.混凝土试样，24.扇叶，25.套管，26.螺帽，27.出水/气口，28.底板，29.出气管，30.回气管，31.压缩机，32.工艺管口，33.齿轮轴，34.电动机，35.控制箱，36.齿轮，37.第二网状托盘，38.第三网状托盘

具体实施方式

为了更好地理解与实施，下面结合具体试验案例及附图对本发明进一步说明，但发明装置并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基础上改进或替代，仍属于本发明装置权利要求保护的范围。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

本装置具体应用于试验室中一种冲刷与冻融共同作用下混凝土耐久性试验装置，包括制冷系统，试验箱，冲刷装置及控制装置四部分。

Ⅰ、参见图1、2、3，所述的制冷系统包括压缩机31，毛细管14，干燥过滤器13，冷凝器15，第一蒸发器16，第二蒸发器17，第三蒸发器18，回气管30和出气管29。所述的压缩机31上有工艺管口32，所述的压缩机31通过出气管29连接至冷凝器15，所述的冷凝器15连接有干燥过滤器13，所述的干燥过滤器13连接有毛细管14，所述的冷凝器15和干燥过滤器13及毛细管14位于试验箱左侧箱体内，所述的毛细管14通往试验箱体内外层板间且连接有第一蒸发器16，所述的第一蒸发器16连接有第二蒸发器17，所述的第二蒸发器17连接有第三蒸发器18，所述的第一蒸发器16位于试验箱体前侧板层间，所述的第二蒸发器17位于试验箱体的右侧板层间，所述的第三蒸发器18位于试验箱体的后侧板层间，所述的第三蒸发器18和回气管30相连接，所述的回气管30和压缩机31连接。

Ⅱ、参见图1、2、3，所述的试验箱分为上下两个箱体，上部箱体包括外层板9，隔热保温层8，加热板7，内层板6和底板28，所述上部箱体上部两侧有入水/气口12，所述的入水/气口12带有控制阀门，所述的上部箱体内有温湿感应器10、气体浓度感应器11、第二网状托盘37和第三网状托盘38，所述的上部箱体下部两侧有出水/气口27，所述的出水/气口带有控制阀门，所述的上部箱体内有冲刷装置，下部箱体内有压缩机31和电动机34。

Ⅲ、参见图1、2、3，所述的冲刷装置包括筒体4，所述的筒体4上有盖板3，所述的盖板3上有把手1，所述的盖板3上有卡位槽2，所述的卡位槽2内可卡位转动轴5，所述的转动轴5上带有套管25，所述的套管25两侧带有螺帽26，所述的螺帽26和扇叶24连接，所述的转动轴5下端有齿轮36，所述的齿轮36为内啮合齿轮，所述的齿轮36与齿轮轴33连接，所述的齿轮轴33为外啮合齿轮，所述的齿轮轴33与电动机连接34，所述的筒体4中间有第一网状托盘19，所述的筒体4内有螺栓杆22，所述的螺栓杆22有夹具21，所述的夹具21夹持有混凝土试样23，所述的螺栓杆22有蝶形螺栓20。

Ⅳ、参见图1、2、3，所述的控制装置包括控制箱35，所述的控制箱35内有电源控制开关，温湿控制面板，气体浓度控制面板和冲刷控制面板。

实施例1：冻融-冲刷共同作用下混凝土氯盐侵蚀试验

步骤1：根据试验所需混凝土试样的尺寸和数量，确定所需试验箱的尺寸，将试件除一个100mm×400mm面预留外，其它五面用石蜡密封，对将要进行冲刷的试件饱水称重。

步骤2：参照具体实施方式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，通过把手打开筒体盖板，首先，安装筒体(带有密封圈)，安装螺栓杆，放置混凝土试样，使试件预留面朝向筒体中心，安装夹具和蝶形螺栓，紧固混凝土试样；其次，安装转动轴，使得转动轴底端齿轮和电动机的齿轮轴相互啮合，安装套管于转动轴上，合理调整套管高度，通过螺帽安装扇叶，拧紧扇叶丝杆贯通至转动轴，并合理调整扇叶方向；最后，向筒体内灌入一定量的砂粒(选用粒径为2.8～3.35mm的石英砂)和一定浓度(本次采用浓度为3.5％的NaCl溶液)的盐溶液，溶液完全浸没混凝土试样，关闭盖板，使得转动轴位于卡位槽内。

步骤3：打开入水/气口阀门，通过入水/气口，将冻融液加入试验箱内，冻融液高度略高于混凝土试样高度，关闭入水/气口阀门，根据冻融试验规范对温度的要求，每次冻融循环在2～4h内完成，融化时间不得少于冻融循环的1/4，试件中心最低和最高温度应分别控制在(-18±2)℃和(5±2)℃，温度变化由温湿系统自动控制。

步骤4：在冻融循环试验开始，同时打开冲刷控制系统开关，设定40min作为一个试验周期对混凝土试样进行冲刷，在冻融循环起始时间1h内完成，每次冻融循环内完成1个周期的冲刷，每个工况下的混凝土试样进行预定周期的冲刷试验。

步骤5：到达规定龄期后，取出混凝土试样，采集试验数据，然后重复以上操作步骤，直至最终试验结束。

步骤6：试验结束后，首先，关闭电源开关，打开出水/气口阀门，排出冻融液，其次打开盖板，拆除转动轴和夹具，从筒体内取出混凝土试样，拆除螺栓杆和筒体，清理箱内砂石(用清水冲刷箱体内砂粒直至清理完成)。

实施例2：碳化-干湿-冻融共同作用下混凝土氯盐侵蚀试验

步骤1：根据试验所需混凝土试样的尺寸和数量，确定所需试验箱的尺寸，将试件除一个100mm×400mm面预留外，其它五面用石蜡密封，对将要进行冲刷的试件饱水称重。

步骤2：选择入气/水口连接CO

步骤3：打开入水口阀门，向试验箱内注入一定浓度的盐溶液(本次采用浓度为3.5％的NaCl溶液)，将试件浸泡在盐溶液中12h，打开出水口阀门，排出NaCl溶液，设定温湿控制面板温度为80℃，通过柔性加热板对箱体内试件进行烘干11h，然后冷却1h左右至室温，此为一个干湿循环(24h)。

步骤4：首先，通过把手打开试验箱盖板，取出混凝土试样及第二、三网状托盘，安装筒体(带有密封圈)，安装筒体内第一网状托盘，分上下两层放置混凝土试样；其次，向筒体内灌入NaCl溶液，溶液完全浸没混凝土试样，关闭盖板；再次，打开入水/气口阀门，通过入水/气口，将冻融液加入试验箱内，冻融液高度略高于混凝土试样高度，关闭入水/气口阀门，依据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GBT50082-2009规定快冻法的要求，每次冻融循环在2～4h内完成，融化时间不得少于冻融循环的1/4，试件中心最低和最高温度应分别控制在(-18±2)℃和(5±2)℃，温度变化由温湿系统自动控制；最后，一个碳化-干湿-冻融循环试验完成后打开门盖，从筒体中取出混凝土试样，采集试验数据，打开出气/水口阀门排出防冻液，拆除第一网状托盘及筒体，排出盐溶液。

步骤5：重复以上操作步骤2、3、4，直至最终试验结束，试验结束后，按顺序关闭各个控制开关，清理试验箱体。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。