CN101393111B - 利用风洞加速砖风化的试验方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用风洞加速砖风化的试验方法：利用即有风洞室，在密封的风洞内搭建试验钢架，将试验用砖按照实际风化的过程，事先进行干湿浸泡、碱酸盐、温度等预处理；然后置于钢架之上，用不同的风速集中吹击试验材料，以达到风荷载加速风化产生物理风化的效果。钢架设置在风洞中轴线截面的中心点，其面积小于风洞室横截面尺寸的5％，以达到在建筑材料上的每一点受到的风速相同且不影响风效应的目的。风速检测是沿着风洞的中心点处，采用激光片光瞬时浓度场测量以及热线/膜风速仪，并利用可控硅供电、无极调速、变频技术，使风速可调。本发明系统简单、灵活实用，成本低，测试结果更真实地反映砖的实际抗风化能力。

Description

利用风洞加速砖风化的试验方法
技术领域
本发明涉及一种利用风洞加速砖风化的试验方法，具体涉及到如何利用风洞进行风荷载加速风化，以及砖化学风化作用的施加，最终得到砖抗风化性能的新的测试方法。
背景技术
风化作用通常分为物理风化作用和化学风化作用两类。建筑材料抗风化性能的检测是建筑结构耐久性测试的重要内容，随着国家对既有建筑物耐久性检测要求的规范化，国家陆续制定和颁布了既有建筑物检测鉴定标准。但是对于历史保护建筑物耐久性的检测重点，仅依据现有技术标准评定是不够的，它不能测试出建筑物耐久性的实际状况，更不能测出建筑物剩余使用年限的要求，特别是对历史保护建筑物的剩余使用寿命评定问题，都急需快速检测出建筑材料的抗风化能力，因此一种建筑材料风荷载加速风化性能的测试方法应运而生。
对于普通烧结砖而言，目前国内外一般采用冻融法测试砖的风化，砖的抗风化性能则定义为抵抗干湿变化、冻融变化等气候作用的性能。然而砖的抗风化性能除了与砖本身性质有关外，与所处环境的风化指数也有关，与砖的使用状况、物理风化、化学风化的程度密切相关，抗风化性能好的砖其使用寿命长，单纯的冻融法只是测试在冻融条件下砖抵抗温度变化、湿热变化的能力，冻融法只反映了温度控制、干湿变化情况，用冻融次数来反映砖的抗风化能力，测试指标只能算是相对数值，不能真实反映砖的实际抗风化能力。
发明内容
本发明公开了一种利用风洞加速砖风化的试验方法，其目的在于克服现有技术采用冻融法测试砖的抗风化能力和使用寿命，代替实际抗风化过程所造成的测试数据失真，与实际风化过程不符等弊端。本发明不但可用于直接测试砖、混凝土、化学建材等建筑材料的抗风化能力，而且还可以对建筑材料施加液体浸泡环节，反映干湿效应对风化性能的影响，以及交互作用对表征材料风化性能影响的优先级别，如温度变化、吸水性能、干湿变化、受力荷载、冻融循环以及化学侵蚀、酸、碱、盐的作用等，本发明利用密封风洞室，可有效、快速测试风荷载对建筑材料构件的风效应。
一种利用风洞加速砖风化的试验方法，其特征在于：利用即有风洞室，在密封的风洞内搭建试验钢架，将试验用砖按照实际风化的过程，事先进行干湿浸泡、碱酸盐、温度等预处理；然后置于钢架之上，用不同的风速集中吹击试验材料，以达到风荷载加速风化产生物理风化的效果。
所述钢架应设置在风洞中轴线截面的中心点，其面积设计应小于风洞横截面尺寸的5％，以达到砖上的每一点受到的风速相同且不影响风效应的目的。
风速检测是沿着风洞的中心点处，采用激光片光瞬时浓度场测量以及热线/膜风速仪，并利用可控硅供电、无极调速、变频技术，使风速可调。
被测砖可在测试前以及测试过程中，可分阶段进行各种化学风化的改变，如温度变化、吸水性能、干湿变化、受力荷载、冻融循环以及酸、碱、盐的化学侵蚀作用等预处理。
本发明系统简单、灵活实用，成本较低，利用价值高，基本不受建筑材料种类的影响，便于操作实施；通过计算便可得到风荷载的影响系数。测试范围广，不但可以对建筑围护结构的砌体材料进行测试，也可以对保温板、屋面板、石板等的抗风化能力进行测试；测试结果更真实地反映砖的实际抗风化能力。
附图说明
图1是本发明风洞试验装置结构示意图。
1.钢架，2.被测砖试样，3.风轮。
→：代表风洞风的流向。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
本实施例被测砖试样2选择人工砖和机制砖两种；砖的大小为240×115×53(mm)和195×90×43(mm)，砖受风荷载加速风化后考察指标：砖的抗压强度、抗折强度、砖表面砖沫脱落情况；测试目的是：测出对砖影响最大的因素。
将砖事先进行干湿浸泡、碱酸盐、温度等预处理；砖的干湿情况分为：干燥；淡水浸泡；浓盐水浸泡。风速设为：10m/s；15m/s；20m/s三个风荷载速度；测试时，按正交设计法对影响砖风化的不同因素进行分类。
风洞的组成是：风洞总长为33米，呈矩形由钢板焊接制成，两头横截面的中心点处个连接有一个风轮3，风工程实验段，其尺寸为宽×深×长＝2.5×1.8×18(m)；风机功率为90千瓦，风速检测是沿着风洞的中心点处，采用激光片光瞬时浓度场测量以及热线/膜风速仪，并利用可控硅供电、无极调速、变频技术，使风速在1-25m/s范围内可调。
钢架1设置在风洞中轴线截面的中心点处，其放置建筑材料试样的面积应小于风洞横截面尺寸2.5×1.8(m)的5％，以达到在建筑材料上的每一点受到的风速相同且不影响风效应的目的。
将建筑材料试样2置于钢架之上，砖的放置最好是以支架中心对称紧密地放置，以保证作用在每块砖上的风荷载均匀相等，且砖的正面受风荷载作用，以模仿实际墙体砖的砌筑形式、受风荷载影响相同。砖块放置时应使砖的正面受风荷载吹击而加速风化，即240×53(mm)面受风荷载吹击进行加速风化。
烧结人工砖和机制砖经盐水浸泡、烘干、风化等不同处理后的抗压强度、抗弯(折)强度各有不同，由于浸泡情况和风化风压是影响试件强度的两个重要参数，而两项参数之间又有着密切的关系。为此，在设计中运用“正交试验设计法”，利用“均稀分散法”和“整齐可比性”这两条正交性原理，以较少的试验次数，较好的反应出参数间的内在规律，从而获得全面、合理的试验结果，影响因素和水平见表1，选用正交设计L9(32)进行试验分析。最终以砖的抗压强度和抗弯强度来分析影响砖风化的主要因素，试验结果发现：对老人工砖而言，干湿变化影响尤为显著，风速大小影响次之，盐分浓度影响最小。
另外进行砖的抗冻融试验，取人工砖两组各10块，分别进行15次和25次的冻融循环试验，冻融结束后测试砖的抗压强度，便于和风荷载加速风化测试方法进行对比。结果表明：两种方法砖的强度变化趋势相同。
实验结果表明：利用风洞加速砖风化的试验方法与砖抗冻融试验方法相比，本发明风荷载加速风化测试方法更能反映砖抗风化性能的实际状况。
表1影响风化的因素和水平

Claims (4)

1.一种利用风洞加速砖风化的试验方法，其特征在于：利用即有风洞室，在密封的风洞内搭建试验钢架，将试验用砖按照实际风化的过程，事先进行干湿浸泡、碱酸盐、温度预处理；然后置于钢架之上，用不同的风速集中吹击试验材料，以达到风荷载加速风化产生物理风化的效果。
2.根据权利要求1所述的一种利用风洞加速砖风化的试验方法，其特征在于：所述钢架应设置在风洞中轴线截面的中心点，其面积设计应小于风洞横截面尺寸的5％，以达到在建筑材料上的每一点受到的风速相同且不影响风效应的目的。
3.根据权利要求1所述的一种利用风洞加速砖风化的试验方法，其特征在于：风速检测是沿着风洞的中心点处，采用激光片光瞬时浓度场测量以及热线/膜风速仪，并利用可控硅供电、无极调速、变频技术，使风速可调。
4.根据权利要求1所述的一种利用风洞加速砖风化的试验方法，其特征在于：被测砖可在测试前以及测试过程中，可分阶段进行各种化学风化的改变，如温度变化、吸水性能、干湿变化、受力荷载、冻融循环以及酸、碱、盐的化学侵蚀作用预处理。
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