[发明专利]模拟高水力梯度下水工混凝土溶蚀劣化试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水工混凝土研究的技术领域，特别是一种模拟高水力梯度下水工混凝土溶蚀劣化试验装置及方法。

背景技术

目前，关于水工混凝土结构的耐久性研究，大都针对其在单一荷载作用（单向拉压、弯矩）下的接触溶蚀试验，没有同时考虑水工混凝土所受的高水力梯度作用。且相关渗透试验研究，多以清水为介质，进行单向拉、压应力状态下的渗透溶蚀试验。实际工程中几乎所有的混凝土结构都是承受三向应力状态，一方面应力水平较低时，压应力会使混凝土内部孔隙闭合，减缓溶蚀劣化速率，另一方面应力水平较高时，又会使混凝土内部孔隙张开，加速混凝土的劣化进程。高水力梯度作用下侵蚀性溶液会全面侵入混凝土结构，加速其与水泥水化产物的反应。因此，研究水工混凝土结构在三向压应力和高水力梯度作用下的溶蚀劣化性能对于结构安全运行和耐久性评价具有重要意义。

但是，国内外开展相对较多的是单向拉、压、弯曲荷载-化学耦合作用下的混凝土溶蚀劣化试验，有关三向压应力作用下的混凝土性能研究相对较少，因为模拟三向压应力需要进行常规三轴或真三轴试验。三轴仪设备昂贵，且不可能油泵长期运行进行溶蚀试验。而水工混凝土长期受高水力梯度和环境水作用，溶蚀劣化不可避免。因此，有必要研制一种可模拟高水力梯度作用下水工混凝土溶蚀劣化试验装置及试验方法。

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，而提供一种模拟高水力梯度下水工混凝土溶蚀劣化试验装置，该模拟高水力梯度下水工混凝土溶蚀劣化试验装置能够解决现有技术中不能同时兼顾模拟三向应力和高水力梯度作用条件下水工混凝土溶蚀劣化过程的缺陷，能够真实反映高水力梯度作用下水工混凝土溶蚀劣化演化特性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种模拟高水力梯度下水工混凝土溶蚀劣化试验装置，包括密封箱、基座、三向加载装置、侵蚀液和水压传感器。

密封箱的内腔形成密封储液室，密封储液室能充填所述侵蚀液，水压传感器用于检测充填在密封储液室中的侵蚀液的压力。

密封储液室的底部固设有所述基座，基座具有中心通孔。

混凝土标准试件同轴放置在基座的上方，混凝土标准试件和基座的外周均套装有高弹性橡胶管，使基座的中心通孔形成溶蚀室。

三向加载装置包括X向加载装置、Y向加载装置和轴向加载装置。

X向加载装置和Y向加载装置的数量均为两个，两个X向加载装置对称设置在混凝土标准试件的左右两侧壁上，两个Y向加载装置对称设置在混凝土标准试件的前后两侧壁上。

每个X向加载装置和每个Y向加载装置均包括软钢垫板、压力钢板、高强螺栓和压力传感器。

软钢垫板设置在混凝土标准试件与压力钢板之间，高强螺栓通过压力钢板和软钢垫板向混凝土标准试件施加X向或Y向荷载，压力传感器固设在高强螺栓上。

轴向加载装置包括轴向加载杆、轴压力传感器和凹型加载壳，凹型加载壳同轴固设在混凝土标准试件的顶部，轴向加载杆设置在凹型加载壳的正上方，轴向加载杆高度能够升降，轴向加载杆的顶部从密封箱的顶板中穿出；当轴向加载杆高度下降后，轴向加载杆的底部能与凹型加载壳相配合，并向混凝土标准试件施加轴向载荷，轴压力传感器设置在轴向加载杆内。

还包括设置在密封储液室中的密封保护室，该密封保护室能将三向加载装置中的所有高强螺栓密封在内。

还包括两端开口的密封钢筒，密封钢筒套设在安装有X向加载装置和Y向加载装置的混凝土标准试件外周，密封钢筒底部与密封储液室的底部密封连接，密封钢筒顶部的中心开口处设置有竖向向下的密封止水固定筒，套设在混凝土标准试件外周的高弹性橡胶管向上延伸，向上延伸的高弹性橡胶管与密封止水固定筒固定连接，密封钢筒、混凝土标准试件以及密封储液室底部围合形成所述密封保护室。

所述凹型加载壳中均匀设置有若干个竖向通孔。

所述基座和三向加载装置的数量均为三个。

所述凹型加载壳与混凝土标准试件的顶部之间设置有顶部透水石，混凝土标准试件的底部与基座之间设置有底部透水石。

所述侵蚀液为硫酸钠、硝酸铵、氯化钠和氯化镁溶液中的任一种或多种混合液。

本发明提供一种模拟高水力梯度下水工混凝土溶蚀劣化试验方法，该模拟高水力梯度下水工混凝土溶蚀劣化试验方法能够解决现有技术中不能同时兼顾模拟三向应力和高水力梯度作用条件下水工混凝土溶蚀劣化过程的缺陷，能够真实反映高水力梯度作用下水工混凝土溶蚀劣化演化特性。

一种模拟高水力梯度下水工混凝土溶蚀劣化试验方法，包括如下步骤。