[发明专利]一种受拉线材多场耦合应力腐蚀试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种受拉线材多场耦合应力腐蚀试验装置，其特征在于：包括加载系统、干湿循环系统、冻融循环系统和控制系统；

所述加载系统由固定端墩头（7）、固定端夹片锚具（6）、试验箱（14）、加载端墩头（15）、加载端夹片锚具（16）、液压缸（17）、油缸（18）、高压油管（19）组成，固定端墩头（7）位于试验箱（14）左侧，加载端墩头（15）位于试验箱（14）右侧，固定端墩头（7）和加载端墩头（15）均与试验箱（14）为整体焊接，固定端墩头（7）和加载端墩头（15）均为高强度钢材，从而保证高压不变形；固定端墩头（7）为中心贯穿设计以便线材穿过，左端设置凹槽以固定夹片锚具（6）；液压缸（17）与加载端墩头中（15）为活塞套筒设计，受拉线材（5）从中心穿过，选用合适的加载端夹片锚具（16）夹住被测线材露出中心孔的部分，油压通过高压油管（19）从油缸（18）传递至液压缸体（17）之后，液压缸（17）顶住夹片锚具向外运动，压力直接作用在锚具外壳上，再传递至夹片，夹片受力后卡紧被测线材，最终促使线材受到向外的拉拔力，此时压力泵上的压力表显示出所对应的受力；通过更换多孔锚具，便可实现多根线材进行平行试验；可根据实验设计控制液压缸（17）施加单调荷载与循环荷载；

所述干湿循环系统由PU钢丝软管（1）、循环水泵（2）、止水阀（3）、可拆卸溶液箱（4）、圆孔喷嘴（9）、试验箱箱盖（10）组成，干湿循环系统位于试验箱（14）左侧，可拆卸溶液箱（4）顶部与试验箱（14）底部齐平，循环水泵（2）放置在可拆卸溶液箱（4）之上，循环水泵（2）进液口通集液管连接可拆卸溶液箱（4），循环水泵（2）出液口通过PU钢丝软管（1）与中控的试验箱箱盖（10）连接；圆孔喷嘴（9）在试验箱箱盖（10）底部呈梅花型排布；将腐蚀溶液注入试验箱（14）与可拆卸溶液箱（4），打开循环水泵（2）与止水阀（3），便能实现溶液循环加压至试验箱箱盖（10），通过圆孔喷嘴（9）喷淋，调整循环水泵压力，喷射水为雾状水，亦可代替盐雾箱喷洒效果；

所述冻融循环系统包括蛇形电加热管（11）、制冷系统（20）、蛇形水循环管（21），蛇形电加热管（11）位于试验箱（14）内壁一侧，制冷系统（20）位于试验箱（14）下方，蛇形水循环管（21）位于试验箱（14）内底部，并通过预留孔与制冷系统（20）相连，实现冷却液循环制冷；

所述控制系统包括控制面板（13）、温度传感器（12），控制面板（13）与加载系统、干湿循环系统、冻融循环系统连接，控制面板（13）具备时间监测、应力监测、温度监测、数码控制，数码控制终端能预设受拉线材（5）加载模式、调节循环水泵（2）压力与周期、设置冻融循环温度阈值与循环次数、控制液压缸（17）加载应力与形式。

2.根据权利要求1所述的一种受拉线材多场耦合应力腐蚀试验装置，其特征在于：所述的固定端墩头（7）和加载端墩头（15）均与试验箱（14）为整体焊接。

3.根据权利要求1所述的一种受拉线材多场耦合应力腐蚀试验装置，其特征在于：所述的电加热管（11）表面、蛇形水循环管（21）表面、试验箱（14）内壁表面做防腐处理。

4.根据权利要求1所述的一种受拉线材多场耦合应力腐蚀试验装置，其特征在于：所述的制冷系统（20）包括冷凝器、压缩机、水冷凝器，通过控制终端控制加热与制冷交替工作，以模拟冻融循环环境。

5.权利要求1所述一种受拉线材多场耦合应力腐蚀试验装置的试验方法，其特征在于：试验步骤包括：

步骤1：准备受拉线材（5）试样，应用软布和丙酮进行脱脂处理，并在空气中晾干；

步骤2：将试样穿过固定端墩头（7）与加载端墩头（15），并在两侧伸出20 cm长度，利用固定端夹片锚具（6）和加载端夹片锚具（16）夹持试验线材，通过控制面板（13）控制液压缸（17）施加1kN初始拉应力，保证试验线材处于持力状态；在受拉线材（5）穿孔内部利用硅酮防腐密封胶密封，防止溶液渗出；

步骤3：若开展基本应力腐蚀试验，则根据规范《预应力混凝土用钢材试验方法》(GB/T21839-2019)将配置好的SCN^-腐蚀溶液倒入试验箱（14），没过温度传感器（12），通过控制面板（13）开启蛇形电加热管（11），监测溶液温度使整个试验过程维持在50±2℃；关闭试验箱箱盖（10），控制液压缸（17）加载至线材极限受拉荷载的80%；利用控制面板（13）计时，记录试样断裂时间，精确到±0.1h，并监测应力损失，根据试验设计需求，亦可通过控制面板（13）设置循环加载模式，该试验可通过调整腐蚀溶液浓度、类型模拟不同腐蚀环境；

若耦合冻融循环环境，加入腐蚀溶液并加载至目标荷载后，通过控制面板（13）开启制冷系统（20）与蛇形电加热管（11），调整循环周期与温度限值，便可模拟季冻区受拉线材冻融交替的腐蚀环境；

若耦合干湿循环环境，打开止水阀（3），需加入足量腐蚀溶液，使之能在可拆卸溶液箱（4）与试验箱（14）之间循环；通过控制面板（13）设置循环水泵（2）功率、工作周期，自动控制水泵运转时间，溶液加压经由试验箱箱盖（10）并由圆孔喷嘴（9）喷出，实现周期喷淋的效果，从而模拟线材干湿交替的腐蚀环境；

步骤4：通过控制面板（13）监测记录应力腐蚀时间、冻融循环次数、干湿循环次数，获取腐蚀过程应力损失曲线；

步骤5：试验结束，关闭循环水泵（2）、制冷系统（20）、蛇形电加热管（11），冷却至室温，控制液压缸（17）卸载之后，打开止水阀（3）将溶液排至可拆卸溶液箱（4），并将废液回收处理；拆除受拉线材，统一处理或者开展下一步断口微观扫描试验；清洗可拆卸溶液箱（4），避免腐蚀设备。