[发明专利]一种用于管片在持续受力下的应力腐蚀试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于管片在持续受力下的应力腐蚀试验装置，装置包括顶板组件和底板组件，在顶板组件与底板组件之安装有抗拉拔防腐螺栓紧固件；顶板组件的底部顶住钢筋混凝土管片的弧顶，钢筋混凝土管片的底部两端顶在底板组件上，钢筋混凝土管片暴露在外，万能试验机在顶板的顶部加载后，抗拉拔防腐螺栓紧固件为钢筋混凝土管片提供恒力载荷，形成三边加载模式。装置用于考察腐蚀过程中受力试件结构变形开裂的过程、应力作用下管片试件的腐蚀规律与劣化过程机制，操作性强，试验成本低。方法通过模拟真实服役环境、钢筋混凝土管片的真实受力情况，考察腐蚀过程中受力试件结构变形开裂的过程，研究应力作用下管片试件的腐蚀规律与劣化过程机制。

技术领域

本发明涉及城市排水管网健康评价技术领域，特别是指一种用于管片在持续受力下的应力腐蚀试验装置及方法。

背景技术

混凝土腐蚀和结构受力变形是城市地下排水管网最常见的病害，混凝土腐蚀会降低结构性能到设计预期以下，导致结构劣化，结构开裂会进一步加快混凝土腐蚀速率，这会加速管道结构失效。科学认识受力变形条件下混凝土管道病害病理发展过程及其劣化失效机制，对于建立科学的排水管网健康诊疗技术体系具有重要意义。

造成城市污水管道劣化失效的主要病害是微生物诱导混凝土腐蚀(Microbiologically induced concrete corrosion-MICC)。在适宜温度、湿度和微生物环境作用下，排放物中的硫酸盐经过一系列化学和硫还原菌(SRB)作用转化为H2S气体，这些气体溢出水面并溶解于管道冠部的混凝土潮湿内壁，在微生物作用下转化为硫酸。最终冠部混凝土被腐蚀为几乎没有强度的石膏。再加上，竖向荷载作用下，管道冠部往往是产生最大拉应变的区域，此处的混凝土腐蚀对管道结构安全造成严重威胁。

根据以往工程案例，仅混凝土腐蚀往往不足以引起管道坍塌，只有在受力状态下，腐蚀病害才可能发展恶化，导致路面塌陷等事故。因此，考虑持续应力作用，是探究排水管道腐蚀引起的劣化失效行为机制的必要条件。然而，现有研究对混凝土材料腐蚀规律与劣化机理关注较多，不能够研究真实的管道腐蚀情况，其存在的问题如下：(1)没有研究在持续受力下的应力腐蚀试验，缺少在持续受力下的应力腐蚀试验装装置；(2)现有研究先腐蚀后，将被腐蚀的试件拿出来再加载，不能反映管道真实的工作状态；(3)现有硫酸浸泡和管壁凿薄模拟腐蚀不能体现污水中的真实环境。

发明内容

本发明提供了一种用于管片在持续受力下的应力腐蚀试验装置及方法，现有的腐蚀装置具有以下问题，缺少在持续受力下的应力腐蚀试验装装置，不能反映管道真实的工作状态，不能体现污水中的真实环境，不能够研究真实的管道腐蚀情况。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一方面，本发明实施例提供一种用于管片在持续受力下的应力腐蚀试验装置，包括顶板组件和底板组件，在所述顶板组件与所述底板组件之安装有抗拉拔防腐螺栓紧固件；

所述顶板组件的底部顶住钢筋混凝土管片的弧顶，所述钢筋混凝土管片的底部两端顶在所述底板组件上，所述钢筋混凝土管片的内表面暴露在外，万能试验机在所述顶板的顶部加载后，所述抗拉拔防腐螺栓紧固件为所述钢筋混凝土管片提供恒力载荷，形成三边加载模式。

优选地，所述装置还包括垫片传感器，所述垫片传感器安装在抗拉拔防腐螺栓上。

优选地，所述抗拉拔防腐螺栓紧固件包括螺栓，所述螺栓依次穿过所述底板组件、所述顶板组件和垫片，所述螺栓头与螺母旋合。

优选地，在所述垫片与所述螺母之间安装有高性能弹簧。

优选地，所述底板组件包括底板，在所述底板上对称设置有两个反力底座，所述钢筋混凝土管片的底部两端顶在反力底座上。

优选地，所述反力底座的支撑面与所述底板之间呈45°。

优选地，在所述反力底座的支撑面上设置有耐腐蚀橡胶衬垫。