[发明专利]模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置及方法，其中，模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，包括高压水溶液供应装置、环境模拟容器、振动装置和数据接收装置，高压水溶液供应装置具有出液口，出液口与环境模拟容器的内腔密封连通，环境模拟容器固定于振动装置上；环境模拟容器的内腔中安装有混凝土试块，混凝土试块内埋设有多个传感器，多个传感器均与数据接收装置相连接；其中，混凝土试块具有渗透面，多个传感器沿垂直于渗透面方向的不同深度设置，传感器至少包括湿度传感器和振动传感器。该装置填补了现有技术的空白，可为开展高水压和振动耦合作用环境下的混凝土耐久性试验研究提供设备支撑。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置及方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，轨道交通工程和公路工程领域所涉及隧道总数和总长度增长迅猛。截至2017年底，中国正在运营的铁路隧道14547座，总长15326公里，公路隧道共计16229处，总长15285.1公里，隧道的建设投入仍在不断增大。隧道工程主要以钢筋混凝土结构为主，一般处于地层和围岩的覆盖之下，隐蔽性较强，易受到各种劣化因素的影响，例如地层变化、地震、火灾、渗漏水等，且在产生损伤后不易修复和加固。其中，地下水对隧道衬砌结构的影响是不可忽略的，地下水中通常富含Cl^-和SO₄^2-等具有侵蚀性的离子，这些有害离子可以通过混凝土的孔隙结构和表面裂缝进入其内部，引起一系列物理、化学变化，造成钢筋锈蚀和混凝土的胀裂等不良后果，给隧道的安全运营带来严重威胁，使隧道衬砌结构的实际服役寿命远低于设计寿命，因此，隧道的耐久性问题应给予足够重视。

隧道衬砌结构与地上结构所处的环境具有明显差异，隧道通常会穿越地层、山岭或海洋，极有可能长期接触地下水，而一部分隧道由于所处地层的地下水水头较高，或者穿越了围岩裂隙比较发育且雨水充沛的山岭，或者浸没在深海环境中，其衬砌结构的耐久性又会受到高水压的影响。在学术领域已普遍达成共识，在高水压条件下，有害离子将会加速向混凝土内部渗透，从而加快衬砌钢筋混凝土结构的劣化。另外，铁路隧道和公路隧道内的行车振动具有作用时间长，周期性出现的特点，行车振动也会激励隧道衬砌结构产生振动，这种作用也会贯穿隧道的服役期。探究高水压与振动耦合作用下隧道衬砌混凝土结构的耐久性具有充分的现实意义与重要的工程参考价值，但相关研究的开展由于缺乏相关试验设备而受到一定限制，因此，研制出一种能够模拟高水压和振动耦合作用环境的试验装置就显得尤为必要了。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置及方法，该模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置填补了现有技术的空白，能够模拟高水压和振动耦合作用环境，并可开展相应环境下的混凝土耐久性试验，从而为开展高水压和振动耦合作用环境下的混凝土耐久性试验研究提供了设备支撑。

本发明为达到其目的，所采用的技术方案如下：

一种模拟水压和振动共存环境的混凝土耐久性试验装置，包括高压水溶液供应装置、环境模拟容器、振动装置和数据接收装置，所述高压水溶液供应装置具有出液口，所述出液口与所述环境模拟容器的内腔密封连通，所述环境模拟容器固定于所述振动装置上；所述环境模拟容器的内腔中安装有混凝土试块，所述混凝土试块内埋设有多个传感器，多个所述传感器均与所述数据接收装置相连接；其中，所述混凝土试块具有渗透面，多个所述传感器沿垂直于所述渗透面方向的不同深度设置，所述传感器至少包括湿度传感器和振动传感器。

优选地，所述环境模拟容器包括容器筒以及与所述容器筒的开口密封连接的密封盖，所述容器筒上设有第一压力表、注液阀和溢液阀；其中，所述溢液阀位于所述容器筒的顶部上，所述出液口通过所述注液阀与所述容器筒的内腔相连通，所述混凝土试块安装于所述容器筒的内腔中。