[发明专利]三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种三向拉压力‑高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置及方法。该方法通过正向预紧力对试件施加恒定压应力，采用受拉侧密封室钢板作为反力结构对粘结在试件表面拉力钢板及拉力螺栓施加反向预紧力实现恒定拉应力加载，纵向采用有保护外壳的加载杆施加轴向压应力，并采用拉、压力传感器监测溶蚀过程中试件的应力状态并适时补充预紧力和轴压力。使用结构胶密封试件受拉侧和高弹性橡胶管联合作用以限定压力溶液从试件顶部流入、底部流出，形成高水力梯度作用，采用水压传感器监测溶蚀过程中溶液室内侵蚀溶液压力并适时补充溶液维持压力稳定。溶液室内可提供硫酸盐、氯盐等一种或几种渗透溶蚀环境。该装置为串状结构，可同时进行三组试验。

技术领域

本发明属于模拟试验技术领域，特别涉及一种三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置及方法。

背景技术

水工混凝土结构应力状态复杂，普遍处于三向受力状态，存在拉、压应力。应力状态与孔隙率息息相关，压应力较小时，混凝土孔隙封闭，抑制溶蚀作用，压应力较大或存在拉应力时，孔隙张开，加速溶蚀作用。水工混凝土长期与环境水作用，应力状态复杂，其溶蚀作用及侵蚀性离子（硫酸根、氯离子）等对结构的劣化作用不容忽视。复杂应力条件和高水力梯度同时作用下水工混凝土结构如面板、闸墩、混凝土坝体等的溶蚀劣化不可避免。因此研究水工混凝土在三向拉、压应力-高水力梯度耦合作用下的溶蚀劣化性能对于结构的安全运行和耐久性评价具有重要的意义。

水工混凝土长期处于高水头、高水力梯度和环境水作用，溶蚀劣化不可避免。国内外开展相对较多的是单向拉、压、弯曲荷载-化学耦合作用下的溶蚀劣化试验，有关三向拉、压应力作用下的混凝土溶蚀劣化性能研究相对较少。如何使水工混凝土试件长期处于稳定的拉、压应力状态是进行三向拉、压应力-高水力梯度耦合作用下溶蚀试验的难点。相关试验方法和装置尚未见报道。

发明内容

为了解决现有技术中不能同时在持续的三向拉、压应力状态和高水力梯度状态下研究水工混凝土化学侵蚀特性的问题，本发明提供一种三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置及方法，该装置和方法可以在长期恒定三向拉、压应力和高水力梯度作用下测试侵蚀对水工混凝土性能的影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种三向拉压力-高水力梯度作用混凝土溶蚀试验装置，包括溶液室、密封室和溶蚀室，所述溶液室内设置有密封室，密封室内设置有溶蚀室；

所述溶蚀室包括混凝土标准试件1和分别位于其顶部和底部的顶部透水石10和底部透水石9，

所述密封室包括密封室钢板13，密封室钢板13的底部固定于溶液室内的底面上，所述密封室钢板13的外侧壁顶部通过密封室支架23连接溶液室内侧壁；

所述溶液室顶部设置有进水口26、轴压杆28和水压传感器26，

其中：所述底部透水石9通过其底部的基座8安装于溶液室内的底面上，所述密封室钢板13的底部也安装于溶液室内的底面上，所述基座8、底部透水石9、混凝土标准试件1和顶部透水石10外包裹有高弹性橡胶管2，

所述混凝土标准试件1外高弹性橡胶管2两个相对的侧壁为拉力面，所述混凝土标准试件1外高弹性橡胶管2另外两个相对的侧壁为压力面；所述拉力面上设置有拉力钢板3和拉力螺栓18，所述拉力螺栓18一端穿过拉力钢板3抵住混凝土标准试件1，拉力螺栓18的另一端抵住密封室钢板13的内侧壁，所述压力面上通过软钢垫层4连接压力钢板5，所述软钢垫层4和压力钢板5通过压力螺栓6固定于高弹性橡胶管2的压力面上，

所述密封室钢板13顶部与高弹性橡胶管2相接，且密封室钢板13与高弹性橡胶管2及其之间的底面将密封室分隔为独立的空间，所述顶部透水石10顶设置有加载壳30，所述加载壳30与轴压杆28的位置相对应，所述轴压杆28内置轴压传感器29。