[发明专利]一种水工混凝土水力劈裂试验装置、混凝土制作模具及试验方法

摘要

本发明公开了一种水工混凝土水力劈裂试验装置、混凝土制作模具及试验方法，混凝土试样利用试样裂缝密封套，配合可活动的轴压柱固定密封在压力室内；液压加载系统与轴压加载系统相互配合模拟水工混凝土赋存的化学场、应力场、渗流场。本发明可研究实际工程中，永久性水工混凝土结构同时受到水的物理、化学及力学三者共同的作用裂缝劣化机理，同时可实现侵蚀溶液浸泡干湿循环作用后水工混凝土水力劈裂试验研究或高水力梯度水化学溶蚀侵蚀后水工混凝土水力劈裂试验研究，对研究水工混凝土结构长期稳定性问题具有参考价值。

主权项

1.一种水工混凝土水力劈裂试验装置的试验方法，基于一种水工混凝土水力劈裂试验装置和混凝土试样制作模具，装置包括：一压力室，压力室内固定和密封混凝土试样，压力室的侧壁上设有第一进水管、排水管、进气管、排气管；一轴压柱，穿设于压力室的顶部中央位置，与压力室之间相对滑动密封连接；一试样裂缝密封套，设置于压力室内的底部中央位置，用于将混凝土试样的底端固定，试样裂缝密封套的中心处设有和混凝土试样内部裂缝相连通的通孔；第二进水管，设置于压力室的底部，和试样裂缝密封套中心处的通孔相连通；第一液压加载系统，和第一进水管连接，用于向压力室内部灌注压力溶液；第二液压加载系统，和第二进水管连接，用于向混凝土试样内部裂缝灌注压力溶液；轴压加载系统，和所述轴压柱连接，用于对混凝土试样进行轴向力加载；通风装置，和所述进气管连接，用于向压力室内部输入干燥气体；控制器，和所述第一液压加载系统、第二液压加载系统、轴压加载系统以及通风装置控制连接；所述第一进水管、第二进水管和进气管上均设有和控制器连接的电磁阀；所述混凝土试样制作模具包括：模具和裂缝预制件，所述模具由两半圆柱空腔通过螺栓连接固定；所述裂缝预制件包括伸缩支架、裂缝成型管以及成缝钢片，其中，伸缩支架通过夹具可拆卸的连接在模具的上端，裂缝成型管一端与所述伸缩支架的中心处连接，裂缝成型管的另一端伸入模具内部并且伸入模具内的端部连接所述成缝钢片，裂缝成型管和成缝钢片上的缝隙相连通；伸缩支架上设有和所述裂缝成型管内部相连通的裂缝灌水口，并且所述裂缝成型管的轴线和模具的轴线共轴；所述成缝钢片由上、下两片圆形钢片组成，在上钢片的底面设置一对凸起支撑，在下钢片的顶面对应位置设置一对凹坑，凸起支撑插设在凹坑中，上、下两片圆形钢片之间具有预制混凝土试样裂缝的间隙；所述压力室的底部连接有一压力室底座，所述压力室底座上设有供第二进水管穿过的槽道，所述第二进水管依次穿过压力室底部、试样裂缝密封套中心处的通孔后与试样裂缝相连通；其特征在于，包括以下几个步骤：S1、制作混凝土试样，混凝土试样制作好后，放入标准养护室中养护28天，试验前，先对混凝土试样进行声波波速测试，剔除差异性较大的混凝土试样；S2、将混凝土试样放入压力室内，试样裂缝密封套固定密封混凝土试样底端；密封完好后，同时开启第一进水管和第二进水管上的电磁阀，通过第一液压加载系统向压力室内加载侵蚀溶液，通过第二液压加载系统向混凝土试样预制裂缝内加载侵蚀溶液；然后再通过轴压加载系统施加一定的轴向压力，以保证混凝土试样在整个化学溶液浸泡过程中均处于一定压力的侵蚀溶液环境；S3、混凝土试样浸泡一定龄期后，停止加载轴向压力及侵蚀溶液，通过排水管排掉压力室内全部的侵蚀溶液，风干混凝土试样，将风干后的混凝土试样从压力室内取出；S4、在风干后的混凝土试样的外部套接橡皮套后密封固定于压力室内，密封固定方法同步骤S2，开启第一进水管上的电磁阀，对压力室内的混凝土试样施加围压；S5、压力室围压加载至设定值，开启轴压加载系统通过轴压柱对混凝土试样缓慢施加轴压，轴压加载到试验设定值后，稳定轴压；S6、稳定围压和轴压，开启第二进水管上的电磁阀，对混凝土试样预制裂缝施加侵蚀溶液，进行应力‑渗流‑化学耦合作用下水工混凝土水力劈裂试验。