[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

说明书

一种受拉线材多场耦合应力腐蚀试验装置及试验方法试验装置，包括加载系统、干湿循环系统、冻融循环系统和控制系统；本发明适用于预应力钢筋、钢绞线、锚索等多种受拉线材，能开展慢应变速率试验、拉伸性能试验等多种试验，亦可模拟干湿循环、冻融循环、单调/循环加载或耦合盐蚀环境等因素对受拉线材应力腐蚀性能的影响，探究受拉线材的腐蚀程度和腐蚀演化规律，保证了试验安全，提高了试验效率。

技术领域

本发明涉及受拉线材应力腐蚀试验领域，特别涉及一种受拉线材多场耦合应力腐蚀试验装置及试验方法。

背景技术

应力腐蚀是指受拉线材在高强度拉应力和具有腐蚀性环境的介质耦合作用下形成的脆性断裂，先发生侵蚀裂隙再通过拉力使裂隙与蚀坑扩展，导致应力损失，线材失效。而预应力钢筋、钢绞线、锚索等多种受拉线材工作环境恶劣，如预应力锚索往往处于岩土体中，此类环境存在矿物成分多样、化学性质种类繁多，干湿交替、冻融循环变化大，杂散电流不稳定等易腐蚀环境特点，不可避免地会发生应力腐蚀现象，直接影响锚索的长期工作性能。通过开展受拉线材应力腐蚀试验是探究其腐蚀环境下力学性能与腐蚀机理的主要手段。

我国《预应力混凝土用钢材试验方法》(GB/T21839-2019)中明确规定了的应力腐蚀试验方法，而试验方法仅仅以腐蚀溶液中线材断裂时间为测试指标，测试指标单一，无法监测受拉线材在腐蚀过程中的应力损失，且采用人工计时，难以建立应力时程关系，致使无法定量分析腐蚀机理与腐蚀规律。

现有应力腐蚀试验装置，多以单一腐蚀环境下的单根金属线材应力腐蚀试验为主，无法耦合干湿循环、冻融循环环境，不能有效模拟线材真实工作环境；除此之外，现有装置密封性差，线路外露易被腐蚀性液体腐蚀，且污染实验室环境。

为此，本发明提供一种受拉线材多场耦合应力腐蚀试验装置及试验方法。

发明内容

鉴于现有线材应力腐蚀试验装置存在的技术缺陷，本发明的目的是提出一种受拉线材多场耦合应力腐蚀试验装置及试验方法，使试验结果更符合工程实际。

一种受拉线材多场耦合应力腐蚀试验装置，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、固定端夹片锚具、试验箱、加载端墩头、加载端夹片锚具、液压缸、油缸、高压油管组成，固定端墩头位于试验箱左侧，加载端墩头位于试验箱右侧，固定端墩头和加载端墩头均与试验箱为整体焊接，固定端墩头和加载端墩头均为高强度钢材，从而保证高压不变形；固定端墩头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；液压缸与加载端墩头中为活塞套筒设计，受拉线材从中心穿过，选用合适的加载端夹片锚具夹住被测线材露出中心孔的部分，油压通过高压油管从油缸传递至液压缸体之后，液压缸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施加单调荷载与循环荷载；试验箱内壁表面做防腐处理。

所述干湿循环系统由PU钢丝软管、循环水泵、止水阀、可拆卸溶液箱、圆孔喷嘴、试验箱箱盖组成，该系统位于试验箱左侧，可拆卸溶液箱顶部与试验箱底部齐平，循环水泵放置在可拆卸溶液箱之上，循环水泵进液口通集液管连接可拆卸溶液箱，循环水泵出液口通过PU钢丝软管与中控的试验箱箱盖连接；圆孔喷嘴在试验箱箱盖底部呈梅花型排布；将腐蚀溶液注入试验箱与可拆卸溶液箱，打开循环水泵与止水阀，便可实现溶液循环加压至试验箱箱盖，通过圆孔喷嘴喷淋，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、制冷系统、蛇形水循环管，蛇形电加热管位于试验箱内壁一侧，制冷系统位于试验箱下方，蛇形水循环管位于试验箱内底部，并通过预留孔与制冷系统相连，实现冷却液循环制冷；制冷系统包括冷凝器、压缩机、水冷凝器等，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；电加热管与蛇形水循环管表面做防腐处理。