[发明专利]用于模拟河流冲刷下混凝土材料损伤试验系统及试验方法

说明书

本发明公开了一种用于模拟河流冲刷下混凝土材料损伤试验系统及试验方法，系统包括置样仓，置样仓内设置有放置混凝土材料试样的可移动架体和混凝土材料试样烘干装置，以及采集试验数据的第一数据采集单元；置样仓的下方设置有模拟河流冲刷环境的溶液箱，溶液箱内设置有冲刷装置、恒温装置和第二数据采集单元，可移动架体能够伸入所述溶液箱中，溶液箱的一侧设置有储物补料仓，储物补料仓的上部设置有控制仓，控制仓内设置有控制试验参数和分析试验数据的总控单元。本发明系统相互协调，可有效实现多因素耦合下混凝土材料干湿循环及河流冲刷损伤试验，结合试验方法解决劣化模拟过程中试样同步损伤监测的技术难题，提高试验效率，便于推广应用。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种用于模拟河流冲刷下混凝土材料损伤试验系统及试验方法。

背景技术

混凝土作为桥梁基础建设中最为常见的一种材料，在复杂水文地质条件下长期受河流冲刷及多因素影响，其自身强度及耐久性衰减进而导致桥墩发生倾覆变形甚至失稳破坏等重大安全事故。河流冲刷作为桥梁面临的常见自然条件，是导致桥梁毁坏的主要原因，据统计显示我国90％的桥梁倒塌是由河流常年冲刷造成的，其中50％源于桩基混凝土材料遭受河流中水、沙两相物质冲刷及化学侵蚀破坏作用，在离子腐蚀、干湿循环、河流冲刷等多因素耦合下混凝土质量迅速衰减，该问题不仅对相关桥梁桩基建设造成困难，也对已建成桥梁的健康运营产生极大安全隐患。

因此开展模拟河流冲刷下混凝土材料的侵蚀破坏试验是研究不同河流环境条件下在役混凝土结构劣化问题的关键，结合试验结果对其材料耐久性进行评估，可为河流环境中混凝土构筑物的安全服役提供理论基础指导。目前常采用室内干湿循环试验对材料劣化进行相关研究。针对其材料性能的评估还需进行物理试验测定，最终得出试样相应损伤参数。

虽然现有装置可实现对试样干湿循环的室内模拟试验，但设备构造和技术方法仍存在如下缺陷：

①现有干湿循环装置模拟环境因素较为单一，研究常采用多个装置实现环境多因素的简单叠加而非耦合效应，模拟河流中混凝土材料劣化情况与实际相差较大，缺少一种多因素耦合下混凝土材料干湿循环及冲刷的试验装置；

②现有干湿循环装置常采用压力系统抽取溶液的方式浸湿试样，该方式不仅使装置结构变得复杂，且在抽取过程中盐溶液会在输送管道内壁残留，导致试验装置易受化学腐蚀，造成后期维修费用增多，使用寿命缩短；

③现有装置模拟试样在河流冲刷过程中，往往采用单一的较大扇叶进行溶液搅拌，无法保障试样所受水流冲刷及溶液侵蚀作用的一致性，且目前没有在保障稳定平行水流冲刷条件下的试样冲刷方法；

④溶液侵蚀后的试样在反复取出烘干过程中易受人为破坏，操作繁琐，效率低，且该过程造成盐溶液浓度发生变化，无法保障试样所受溶液侵蚀破坏的真实性和有效性，影响后期测试结果的精度；

⑤针对试样干湿循环后劣化情况的损伤测定，往往需要再进行物理试验，现有试验装置存在试样劣化模拟过程中难以同步损伤监测的技术问题，造成试验流程复杂、周期较长、成本较高，且试验过程对试样的扰动较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于模拟河流冲刷下混凝土材料损伤试验系统及试验方法，通过系统相互协调，可有效完成多场耦合下混凝土材料干湿循环及河流冲刷损伤试验，结合试验方法实现试样劣化模拟与损伤监测的一体化，操作方便，结构简单，设计合理，便于推广应用。