[发明专利]一种高水力梯度下电加速混凝土溶蚀试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种高水力梯度下电加速混凝土溶蚀试验装置及方法，包括试验箱、外部压力机、外部电源和测试电极；试验箱内设置有至少一个压力测试室，压力测试室的中部设有试件固定凹槽，混凝土试件将压力测试室分隔为阳极测试区和阴极测试区；测试电极包括测试阳极和测试阴极，测试阳极设置在阳极测试区中；测试阴极设置在阴极测试区中；阳极测试区和阴极测试区均充填有导电溶蚀液；外部压力机与压力管道相连接，压力管道的另一端伸入阳极测试区中的导电溶蚀液中；阳极测试区和阴极测试区的底部均设置有排水取样管。本发明能在长期恒定高水力梯度作用下测试渗透溶蚀对混凝土性能的影响，能够测得相关试验数据，进行混凝土溶蚀试验研究。

技术领域

本发明涉及模拟试验领域，特别是一种高水力梯度下电加速混凝土溶蚀试验装置及方法。

背景技术

水工混凝土结构长期与环境水接触，易产生溶蚀作用，内部固相钙溶解，并在对流和扩散作用下析出，导致结构发生劣化，承载力降低，危害工程安全。坝工结构如混凝土面板、防渗帷幕以及深隧洞长期在高水力梯度下运行，渗透水流对离子的析出作用远大于浓度差所引起的扩散作用，劣化速度相比闸墩、桥墩等构件的接触溶蚀更快。现在，国内外兴建的一批高坝工程如水布垭面板堆石坝、混凝土双曲拱坝坝高已达到200m和300m。一旦工程失事，危害极大，其混凝土的耐久性尤其是高水力梯度下的溶蚀耐久性是高坝工程长期安全运行过程中不容忽视的重要问题。

现有混凝土的溶蚀试验研究，加速溶蚀进程的方法有化学溶液侵蚀法和电加速溶蚀方法，化学溶液侵蚀采用硝酸铵溶液，然而硝酸铵是一种烈性炸药，不易获得且十分危险，溶蚀过程中需要不停通入氨气，以保持溶液酸碱稳定。氨气具有刺激性气味，试验过程中难以保持完全密封，易对试验环境带来不利影响。采用电加速溶蚀试验方法，多用于接触溶蚀试验。由于渗透溶蚀试验水压高，通常要达到1~2MPa，对溶蚀试验箱的强度、刚度以及和溶蚀试件间的密封性的要求高，现有研究限于试验设备和试验技术，还不能将其用于渗透溶蚀试验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种高水力梯度下电加速混凝土溶蚀试验装置，该高水力梯度下电加速混凝土溶蚀试验装置能在长期恒定高水力梯度作用下测试渗透溶蚀对混凝土性能的影响，能够测得相关试验数据，进行混凝土溶蚀试验研究。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高水力梯度下电加速混凝土溶蚀试验装置，包括试验箱、外部压力机、外部电源和测试电极。

试验箱内设置有至少一个压力测试室，压力测试室的内壁面均为绝缘表面；压力测试室的中部设置有试件固定凹槽，混凝土试件的四周能与试件固定凹槽密封配合，且混凝土试件将压力测试室分隔为阳极测试区和阴极测试区；测试电极包括测试阳极和测试阴极，测试阳极设置在阳极测试区中，并通过导线与外部电源的阳极相连接；测试阴极设置在阴极测试区中，并通过导线与外部电源的阴极相连接。

阳极测试区和阴极测试区均充填有导电溶蚀液。

外部压力机与压力管道相连接，压力管道的另一端伸入阳极测试区中的导电溶蚀液中；阳极测试区和阴极测试区的底部均设置有排水取样管。

阴极测试区设置有用于支撑混凝土试件的支撑架。

支撑架包括两根相互平行的不锈钢支架，每根不锈钢支架的两端各设置一个高弹性橡胶基座，每根不锈钢支架的外周均包覆有橡胶套。

阳极测试区和阴极测试区内均设置有温度传感器和压力传感器。

试验箱内设置有三个相互平行的压力测试室，每个压力测试室均为正方体形状。

试验箱采用不锈钢材料制成，试验箱的内壁面涂覆有静电绝缘涂层。

导电溶蚀液为pH=7的去离子水。