CN108414432A - 一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置及试验方法，包括实验台，实验台上设置有试验内腔，试验内腔带有进水口和出水口，供水装置包括装有腐蚀性液体的容器，容器与进水口之间通过第一导管相连，试验内腔内设置有集水保护装置，集水保护装置内设置有用于放置标准岩样试件的旋转托盘，第一导管穿过进水口，然后分为两路，每路的端部设置有喷淋器，尾水装置包括第二导与尾液收集容器，集水保护装置的底部设置有第二导管，并且第二导管与尾液收集容器相连。本发明能够摸拟腐蚀性液体对岩样的喷淋腐蚀过程，揭示岩土体耐久性能的变化，为施工补强及其它安全措施提供科学依据。本发明适用于水利、交通、文物保护等工程设施。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置及试验方法，主要适用于土建，水利，文物保护等工程设施。
背景技术
建筑材料的主要成分通常是天然岩土体及水泥浆液等。在酸雨或者一些腐蚀性液体的喷淋作用下其物理化学特性随着其运行年龄而逐渐衰减，主要表现为承载能力减弱，并且温度变化和腐蚀性液体本身的特性在其弱化过程中起到了很大的推动作用。在自然界中，化学损伤和力学损伤的长期作用在很大程度上影响着材料和结构的性能。在腐蚀性溶液长期喷淋作用下，建筑材料中的碳酸钙等产生化学反应，不断侵析，导致建筑材料表面的孔隙率增大，进一步增加了腐蚀的作用，材料性能下降，形成化学损伤，化学损伤将促进力学损伤的发展，促使材料内部微裂纹、孔隙的产生、扩展，最终导致材料结构性能的下降。到目前为止，国内外在室内还没有有效的仪器设备来试验不同温度，不同腐蚀性溶液及不同流量条件下，能够模拟岩石的喷淋溶蚀特性。大多实验局限在野外的自然环境，然而野外环境大多为开放系统，很难做的精细的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置及试验方法，该方法能够针对不同腐蚀性溶液，在不同温度、腐蚀作用时间条件下，研究岩样的在喷淋腐蚀中的损伤规律。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置，包括自动控制系统、供水装置、尾水装置和实验台，实验台上设置有试验内腔，试验内腔带有进水口和出水口，供水装置包括装有腐蚀性液体的容器，容器与进水口之间通过第一导管相连，试验内腔内设置有集水保护装置，集水保护装置内设置有用于放置标准岩样试件的旋转托盘，第一导管穿过进水口，然后分为两路，每路的端部设置有用于对标准岩样试件喷淋的喷淋器，尾水装置包括第二导管与尾液收集容器，集水保护装置的底部设置有第二导管，并且第二导管与尾液收集容器相连。
本发明进一步的改进在于，容器与进水口之间的第一导管上依次设置有高压泵和流量控制器；集水保护装置的底部设置有滤网。
本发明进一步的改进在于，试验内腔的侧壁内设置有电阻丝，电阻丝与自动控制系统相连。
本发明进一步的改进在于，电阻丝与自动控制系统之间设置有温度控制器。
本发明进一步的改进在于，标准岩样试件设置在喷淋器的正下方。
本发明进一步的改进在于，旋转托盘上设置有用于防止标准岩样试件径向滑动的岩样固定肋；旋转托盘底部设置有转轴，转轴与电机相连，自动控制系统与电机相连。
本发明进一步的改进在于，自动控制系统与电机之间设置有转速控制器。
一种试验方法，包括以下步骤：
a、取原样水或者按照原样水的化学特征进行配制，得到试验所需腐蚀性溶液；
b、将标准岩样试件置于放置于试验内腔内的耐腐蚀旋转托盘上，设置好托盘旋转速度并将试验内腔内温度调节至设定值；
c、按一定速率连续不停的向试验内腔内注入试验所需腐蚀性溶液，使腐蚀性溶液以喷淋方式与标准岩样试件发生反应；
d、试验完毕后，将标准岩样试件取出，然后在岩石加载试验机上进行加载，获得其物理力学参数；
e、设定不同的试验所需腐蚀性溶液参数、试验内腔内温度以及旋转托盘的转动速度，通过重复步骤c和步骤d，获得标准岩样试件在喷淋腐蚀试验中的力学参数影响因素。
本发明进一步的改进在于，标准岩样试件为圆柱状。
本发明进一步的改进在于，标准岩样试件的直径为50mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明试验内腔设置旋转耐腐蚀托盘，并有对应的喷淋器，保证溶液对岩样进行充分喷淋腐蚀。通过设置进水口与出水口实现对试样进行腐蚀的腐蚀性液体的流动，保证试验的连续进行。本发明装置结构简单，易于实现。
进一步的，同时试验内腔侧壁内设置有加热丝，在进水导管上安装高压泵、流量仪，可随时根据需求设定不同的参数，用以探测在不同温度、流量、腐蚀时间作用下，岩土体溶蚀损伤及其速率，揭示岩土体耐久性能的变化，为施工补强及其它安全措施提供了可靠的科学依据。此外，本发明的试验装置具备更完善的喷淋作用系统和温控系统，能够满足本试验的要求，大大提高了工作效率。
试验时将标准岩样试件放入该装置的内置托盘上，让腐蚀性液体喷淋在岩样表面，将标准岩样试件置于放置于试验内腔内的耐腐蚀旋转托盘上，设置好托盘旋转速度并将试验内腔内温度调节至设定值；然后按一定速率连续不停的向试验内腔内注入试验所需腐蚀性溶液，使腐蚀性溶液以喷淋方式与标准岩样试件发生反应；试验完毕后，将标准岩样试件在岩石加载试验机上进行加载，获得其物理力学参数；通过设定不同的试验所需腐蚀性溶液参数、试验内腔内温度以及旋转托盘的转动速度，通过重复上述步骤，获得标准岩样试件在喷淋腐蚀试验中的力学参数影响因素，实现测得岩石损伤规律的目的。本发明能够摸拟腐蚀性液体对岩样的喷淋腐蚀过程，揭示岩土体耐久性能的变化，为施工补强及其它安全措施提供科学依据。本发明适用于水利、交通、文物保护等工程设施。
附图说明
图1是本发明的试验装置的结构图。
图2是本发明试验装置的旋转托盘的俯视图。
图3是本发明试验装置的旋转托盘及岩样布置的三维效果图。
图中，1为实验台，2为试验内腔，3为电阻丝，4为喷淋器，5为集水保护装置，6为标准岩样试件，7为旋转托盘，8为转轴，9为滤网，10为第二导管，11为尾液收集容器，12为电机，13为转速控制器，14为温度控制器，15为流量控制器，16为自动控制系统，17为容器，18为第一导管，19为高压泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
岩石在腐蚀性液体的喷淋作用下会受到腐蚀，造成物理力学性能的劣化。本发明构造了一种试验装置，能够测得模拟岩石在腐蚀性液体喷淋作用下物理力学性质的劣化特征。
如图1所示，本发明的试验装置包括自动控制系统16、供水装置、尾水装置和实验台1，实验台1上设置有试验内腔2，试验内腔2带有进水口和出水口，试验内腔2的侧壁内设置有电阻丝3，电阻丝3与自动控制系统16相连，并且电阻丝3与自动控制系统16之间设置有温度控制器14。
供水装置包括装有腐蚀性液体的容器17，容器17与进水口之间通过第一导管18相连，并且容器17与进水口之间的第一导管18上依次设置有高压泵19和流量控制器15。
试验内腔2内设置有集水保护装置5，集水保护装置5内设置有用于放置标准岩样试件6的一个旋转托盘7，旋转托盘7水平设置，具体的，参见图3，旋转托盘7上呈环状设置有若干标准岩样试件6，第一导管18穿过进水口，然后分为两路，每路的端部设置有用于对标准岩样试件6喷淋的喷淋器4，标准岩样试件6设置在喷淋器4的正下方。旋转托盘7底部设置有转轴8，转轴8与电机12相连，自动控制系统16与电机12相连，并且自动控制系统16与电机12之间设置有转速控制器13。
尾水装置包括第二导管10与尾液收集容器11，在集水保护装置5的底部连接第二导管10处设置有滤网9，喷淋器4喷出的溶液由集水保护装置5通过汇集，然后通过滤网9进入第二导管10，并且第二导管10的底端伸入尾液收集容器11内。
旋转托盘7和喷淋器4的材质均为耐腐蚀材料。如图2所示，旋转托盘7上设有岩样固定肋，用于防止标准岩样试件6径向滑动。
本发明中通过设置自动控制系统16，为电脑，能够保证手动控制或自动控制都能实现。
一种基于上述试验装置的模拟岩样喷淋腐蚀试验方法，步骤如下：
a、取原样水(例如酸雨)或者按照原样水的化学特征进行配制，得到试验所需腐蚀性溶液；
b、将标准岩样试件置于放置于试验内腔2内的耐腐蚀旋转托盘7上，设置好托盘旋转速度并通过温度控制器14将试验内腔2内温度调节至设定值；
c、按一定速率连续不停的向试验内腔2内注入步骤a所得的试验所需腐蚀性溶液，使腐蚀性溶液以喷淋方式与标准岩样试件6发生反应，试验时间可根据需要进行设置；
d、试验完毕后，将标准岩样试件取出，扫去浮尘，擦拭干净，然后在岩石加载试验机上进行加载，获得其物理力学参数；
e、设定不同的溶液参数(例如pH值)，温度，旋转托盘7转动速度，通过重复步骤c、d可获得岩石在喷淋腐蚀试验中的力学参数影响因素；
本发明中标准岩样试件为圆柱状，并且直径为50mm。
Claims (10)
1.一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置，其特征在于，包括自动控制系统(16)、供水装置、尾水装置和实验台(1)，实验台(1)上设置有试验内腔(2)，试验内腔(2)带有进水口和出水口，供水装置包括装有腐蚀性液体的容器(17)，容器(17)与进水口之间通过第一导管(18)相连，试验内腔(2)内设置有集水保护装置(5)，集水保护装置(5)内设置有用于放置标准岩样试件(6)的旋转托盘(7)，第一导管(18)穿过进水口，然后分为两路，每路的端部设置有用于对标准岩样试件(6)喷淋的喷淋器(4)，尾水装置包括第二导管(10)与尾液收集容器(11)，集水保护装置(5)的底部设置有第二导管(10)，并且第二导管(10)与尾液收集容器(11)相连。
2.根据权利要求1所述的一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置，其特征在于，容器(17)与进水口之间的第一导管(18)上依次设置有高压泵(19)和流量控制器(15)；集水保护装置(5)的底部设置有滤网(9)。
3.根据权利要求1所述的一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置，其特征在于，试验内腔(2)的侧壁内设置有电阻丝(3)，电阻丝(3)与自动控制系统(16)相连。
4.根据权利要求3所述的一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置，其特征在于，电阻丝(3)与自动控制系统(16)之间设置有温度控制器(14)。
5.根据权利要求1所述的一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置，其特征在于，标准岩样试件(6)设置在喷淋器(4)的正下方。
6.根据权利要求1所述的一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置，其特征在于，旋转托盘(7)上设置有用于防止标准岩样试件(6)径向滑动的岩样固定肋；旋转托盘(7)底部设置有转轴(8)，转轴(8)与电机(12)相连，自动控制系统(16)与电机(12)相连。
7.根据权利要求6所述的一种模拟岩样喷淋腐蚀的试验装置，其特征在于，自动控制系统(16)与电机(12)之间设置有转速控制器(13)。
8.一种基于权利要求1-7中任意一项所述的试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、取原样水或者按照原样水的化学特征进行配制，得到试验所需腐蚀性溶液；
b、将标准岩样试件(6)置于放置于试验内腔(2)内的耐腐蚀旋转托盘(7)上，设置好托盘旋转速度并将试验内腔(2)内温度调节至设定值；
c、按一定速率连续不停的向试验内腔(2)内注入试验所需腐蚀性溶液，使腐蚀性溶液以喷淋方式与标准岩样试件(6)发生反应；
d、试验完毕后，将标准岩样试件(6)取出，然后在岩石加载试验机上进行加载，获得其物理力学参数；
e、设定不同的试验所需腐蚀性溶液参数、试验内腔(2)内温度以及旋转托盘(7)的转动速度，通过重复步骤c和步骤d，获得标准岩样试件(6)在喷淋腐蚀试验中的力学参数影响因素。
9.一种根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，标准岩样试件(6)为圆柱状。
10.一种根据权利要求9所述的试验方法，其特征在于，标准岩样试件(6)的直径为50mm。
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