CN104198360A - 酸雨、湿热、机械载荷耦合作用模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种酸雨、湿热、机械载荷耦合作用模拟试验装置，该装置包括模拟箱体、降雨系统、循环供水系统、循环加热系统、加载系统、控制系统。本发明的优点在于：通过外设的拉力传感器监控施加荷载，避免拉力传感器受腐蚀和受温度影响。降雨系统可通过调节水流的流量，模拟不同雨量的强度。加热循环系统可使用箱体内空气均匀升温。控制系统可使喷淋和加热自动化控制，不需要人工值守，可大大降低劳动强度，适合长时间模拟多因素环境试验。

Description

酸雨、湿热、机械载荷耦合作用模拟试验装置

技术领域

本发明涉及土木工程领域，更具体的说，涉及一种酸雨，湿热和载荷耦合作用下的模拟试验装置，尤其适用于钢筋混凝土构件在多因素影响下耐久性试验场合。

背景技术

酸雨是一种强侵蚀性的酸性介质，会使混凝土结构收侵蚀而过早退出服役。针对混凝土酸雨侵蚀的研究，目前大都着眼于酸雨侵蚀性介质的影响。很少关注酸雨环境中机械载荷，温湿度变及其复合作用下对构件服役性能的影响。目前还未出现模拟这三种因素的试验装置。所以针对上述问题研制相应的模拟试验装置是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酸雨、湿热、机械载荷耦合作用模拟试验装置，该装置能够解决实验室条件下研究酸雨，湿热和载荷等多因素耦合作用对混凝土结构损伤的问题。

本发明的技术方案为：一种酸雨、湿热、机械载荷耦合作用模拟试验装置，该装置包括模拟箱体、降雨系统、循环供水系统、循环加热系统、加载系统、控制系统，循环供水系统包括水箱、阀门、流量计、磁力驱动循环泵、输水管道；循环供热系统包括风道、加热器、防腐轴流风机。加载系统包括立柱、拉力传感器、显示仪表、反力钢梁、螺旋千斤顶；立柱和拉力传感器位于模拟箱体外侧；模拟箱体内设有降雨器和反射板，降雨器是由PVC管相互连接而成，且在管上每隔十五厘米就打上一个向上的孔，所有孔大小一致，且在一条直线上，设地模拟箱体的上部，反射板借用模拟箱体的顶板，降雨器通过输水管道与水箱连接，输水管道上还设有流量计、阀门、磁力驱动循环泵，模拟箱体的底部设有排水管，排水管连通水箱。模拟箱体的外两侧设有立柱，立柱上设有拉力传感器，立柱之间设反力钢梁，反力钢梁穿过模拟箱体，反力钢梁下连接设有螺旋千斤顶，循环加热系统包括加热器，加热器的进风口和出风口通过通风道连通模拟箱体，控制系统包括可编程控制器和温控仪，控制系统通过有线或无线与设在流量计、加热器、螺旋千斤顶处信号接收发送器连接。水箱内设有Y形过滤器。模拟箱体底部设有支座。 

本发明的优点在于：通过外设的拉力传感器监控施加荷载，避免拉力传感器受腐蚀和受温度影响。降雨系统可通过调节水流的流量，模拟不同雨量的强度。加热循环系统可使用箱体内空气均匀升温。控制系统可使喷淋和加热自动化控制，不需要人工值守，可大大降低劳动强度，适合长时间模拟多因素环境试验。 

附图说明

图1为本发明酸雨、湿热、机械载荷耦合作用模拟试验装置结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的扭转受力加载装置作进一步的详细描述。

     一种酸雨、湿热、机械载荷耦合作用模拟试验装置，该装置包括模拟箱体18、降雨系统、循环供水系统、循环加热系统、加载系统、控制系统，循环供水系统包括水箱3、Y形过滤器4、阀门5、流量计6、磁力驱动循环泵7、输水管道8，水箱3用于盛放模拟酸雨的液体；Y形过滤器4安放在水箱的里面，防止杂质进入降雨系统进而影响实验的效果。流量计6是一个有刻度的透明的塑料管道，用来控制降雨的大小。磁力驱动循环泵8是动力系统，使液体不停地在试验装置中循环。循环供热系统包括风道9、加热器10、防腐轴流风机11；风道9保证模拟箱体18中空气的循环；加热器10用于加热空气，从而模拟一定温度条件下实验的进行；防腐轴流风机11极大加快了室内空气流通。加载系统包括立柱12、拉力传感器13、显示仪表、反力钢梁15、螺旋千斤顶16，支座17；立柱12和拉力传感器13位于模拟箱体18外侧，立柱12起支撑作用；拉力传感器13用于控制构件的受力大小；反力钢梁15起到对螺旋千斤顶16的支撑作用；螺旋千斤顶16用于对构件14施加压力。构件14放置在支座17与螺旋千斤顶16之间。控制系统包括可编程控制器和温控仪，控制系统通过有线或无线与设在流量计、加热器、螺旋千斤顶处信号接收发送器连接；可编程控制器起到控制工作时间，间歇时间，工作次数等因素；温控仪起到控制模拟箱体里的温度的作用，从而保证实验的正常运行，模拟箱体18内设有降雨器1和反射板2，降雨器1是由PVC管相互连接而成，且在管上每隔十五厘米就打上一个孔，所有孔大小一致，且在一条直线上，设地模拟箱体18的上部，降雨器1通过输水管道8与水箱3连接，输水管道8上还设有流量计6、阀门5、磁力驱动循环泵7，水箱3内设Y形过滤器4，试验时水流通过小孔喷出经反射板2反弹模拟降雨，反射板2借用模拟箱体18的顶板，模拟箱体18的底部设有排水管，排水管连通水箱3；模拟箱体18的外两侧设有立柱12，立柱12上设有拉力传感器13，立柱12之间设反力钢梁15，反力钢梁15穿过模拟箱体18，反力钢梁15下连接设有螺旋千斤顶16，循环加热系统包括加热器10，加热器10的进风口和出风口通过通风道连通模拟箱体18。    

    在具体使用过程中，首先按照试验方案要求制作相应混凝土构件并将构件放在标准条件下养护，待养护完毕将试件放入模拟箱体中。将构件放置在合适位置后用千斤顶进行加载，并通过拉力传感器和显示仪表控制试件的压力。配置相应酸雨溶液放入降雨系统的水箱中，在放溶液之前，水箱中应装上Y型过滤器。接着通过控制系统设定喷淋时间，室内温度，间歇时间，工作次数，通风时间等一系列控制因素。试件做喷淋之前须开启循环供热系统，由加热器加热室内空气，并由防腐轴流风机提供风力使室内达到试验设定的温度。最后开始模拟在酸雨，湿热，机械载荷条件下喷淋试件，溶液从循环供水系统的水箱出发，经磁力驱动循环泵驱动，通过Y型过滤器过滤，进入管道，过阀门，流量计，输水管道进入降雨系统，通过降雨系统的小孔喷出并通过反射板的反弹形成降雨落在构件上，并通过模拟箱体底部的管道流回循环供水系统3的水箱，从而形成供水的循环。此时，因控制系统设定了相应喷淋时间，室内温度，间歇时间，工作次数等因素，故实验人员无需待在试验旁边守候。

试验过程中的数据通过控制系统采集，当喷淋结束后将试验构件取出，再进行相应的性能试验，将试验所测得性能与正常条件下混凝土的性能对比即可得出在酸雨，湿热，机械载荷耦合作用下对混凝土试件性能的影响。

综上所述，本发明发明可以研究在酸雨，湿热和载荷等多因素耦合作用对混凝土结构损伤的问题。控制系统的精确高效，不仅节约了人力，也保证了试验的精确程度。而且实验装置的材料均采用稳定的防腐蚀的材料，具有很高的循环使用性，进而保证了试验的稳定性与准确性。试验研究配合有限元软件的验证和理论分析，即可确定酸雨，湿热，机械载荷耦合作用下对混凝土试件性能的影响，为实际工程提供指导。

最后，还需要注意的是，以上所述试验方式概括了多种试验方式，还可以有不同种类因素作用下的试验方式，如：酸雨湿热条件下对混凝土试件性能的影响等。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种酸雨、湿热、机械载荷耦合作用模拟试验装置，其特征在于：该装置包括模拟箱体（18）、降雨系统、循环供水系统、循环加热系统、加载系统、控制系统，循环供水系统包括水箱（3）、阀门（5）、流量计（6）、磁力驱动循环泵（7）、输水管道（8）；循环供热系统包括风道（9）、加热器（10）、防腐轴流风机（11）；加载系统包括立柱（12）、拉力传感器（13）、显示仪表（14）、反力钢梁（15）、螺旋千斤顶（16）；立柱（12）和拉力传感器（13）位于模拟箱体（18）外侧；模拟箱体（18）内设有降雨器（1）和反射板（2），降雨器（1）是由PVC管相互连接而成，且在管上每隔十五厘米就打上一个向上的孔，所有孔大小一致，且在一条直线上，设地模拟箱体（18）的上部，反射板（2）借用模拟箱体（18）的顶板，降雨器（1）通过输水管道（8）与水箱（3）连接，输水管道（8）上还设有流量计（6）、阀门（5）、磁力驱动循环泵（7），模拟箱体（18）的底部设有排水管，排水管连通水箱（3）；模拟箱体（18）的外两侧设有立柱（12），立柱（12）上设有拉力传感器（13），立柱（12）之间设反力钢梁（15），反力钢梁（15）穿过模拟箱体（18），反力钢梁（15）下连接设有螺旋千斤顶（16），循环加热系统包括加热器（10），加热器（10）的进风口（19）和出风口（20）通过通风道连通模拟箱体（18），控制系统包括可编程控制器和温控仪，控制系统通过有线或无线与设在流量计（6）、加热器（10）、螺旋千斤顶（16）处信号接收发送器连接。

2.根据权利要求1所述的酸雨、湿热、机械载荷耦合作用模拟试验装置，其特征在于：水箱内设有Y形过滤器（4）。

3.根据权利要求1所述的酸雨、湿热、机械载荷耦合作用模拟试验装置，其特征在于：模拟箱体（18）底部设有支座（17）。