CN108760611B - 一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土成型‑侵蚀‑检测全自动试验装置及其使用方法，该试验装置共分为混凝土成型养护层、混凝土侵蚀试验层、混凝土成像检测层、温湿度调节装置和数据采集与动力控制系统，混凝土试件在混凝土成型养护层中进行浇筑和早龄期养护，达到设定龄期后装置通过内部传动机构将试件转移至混凝土侵蚀试验层进行化学侵蚀，侵蚀过程中根据使用者的设定自动选择检测对象并将其向混凝土成像检测层转移，实现了全自动化的混凝土侵蚀与检测试验过程，集成混凝土养护，侵蚀试验，三维内部结构无损检测的一体化。本发明装置有利于该领域室内试验的自动化与一体化，有利于促进混凝土耐久性基础理论方面的研究。

Description

一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置及其使用方法

技术领域

本发明属于混凝土成型养护与侵蚀破坏研究领域，涉及一种混凝土成型养护-侵蚀-检测全自动试验装置及其使用方法。

背景技术

自从波特兰水泥问世以来，混凝土结构已成为基本建设工程中最为常用的建筑形式之一。但是，由于混凝土结构材料自身和使用环境的特点，混凝土结构存在着严重的耐久性问题，不同的服役环境会对混凝土结构造成不同类型的耐久性破坏，其中酸性介质、硫酸盐侵蚀是危害较大的一种侵蚀性介质破坏，同时影响硫酸盐侵蚀的因素也最为复杂。我国硫酸盐含量丰富，在内陆地区如新疆、甘肃、青海等西部地区的土壤和沿海一带的土壤中都含有丰富的硫酸盐，混凝土本身也含有硫酸盐，它们在各种条件下对混凝土产生侵蚀作用，使混凝土产生膨胀、开裂、剥落，从而丧失强度和粘结性而破坏。各国学者对硫酸盐侵蚀进行了大量的研究，但是由于其复杂的侵蚀机理和侵蚀产物，仍然没有一种方法能快速而真实地揭示混凝土硫酸盐侵蚀机理，尤其是检测长期浸泡在硫酸盐腐蚀环境中的混凝土的耐久性能，

国内外学者针对混凝土在单一硫酸盐侵蚀和硫酸盐-干湿交替共同作用方面做了较多研究，大多集中在膨胀率，质量，动弹性模量，强度以及微观结构等方面。传统的混凝土侵蚀测量方法有超声平测法，是根据脉冲波在混凝土损伤层和未损伤层传播速度的不同进行测量并得出结果的，可以较为方便的反应混凝土的损伤层厚度变化，但无法对已侵蚀混凝土的微观结构进行直观观测。比较流行的还有质量损失率和膨胀量测量法，这两种方法可以一定程度上反映对混凝土物理外观性能的变化，但部分类型的硫酸盐侵蚀初期，并不一定引起较大的膨胀，且由于受到侵蚀的混凝土往往因为内部孔隙被侵蚀产物填塞而无法导致重量损伤，用此两种方法不足以表征硫酸盐侵蚀。

近年来发展的基于计算机断层扫描的混凝土无损检测方法有所发展，Stock采用实验室X射线CT(分辨率20μm/voxel)对不同水胶比下，直径10mm的水泥浆体经受硫酸盐侵蚀后的性能进行了研究，实验中由于需要进行人工搬运混凝土，容易造成混凝土的二次损害，不能排除人为干扰的影响。且混凝土干湿循环侵蚀的温湿度不易控制，每次搬运后受到环境影响大，暴露时间较长，难以做到在密闭环境中实现混凝土从浇筑、养护、侵蚀、检测的全自动化进行。

发明内容

鉴于以上各种试验装置存在的不足，本发明的目的是提供一种混凝土成型养护-侵蚀-检测全自动试验装置，这种装置具有集成混凝土浇筑、恒温恒湿养护、离子侵蚀试验、三维结构无损检测的全自动化运行的特点，能够准确的进行无人为干扰条件下的混凝土侵蚀试验及检测研究。

本发明提供一种混凝土成型养护-侵蚀-检测全自动试验装置，包括设置于一壳体内的混凝土成型养护层、混凝土侵蚀试验层、混凝土成像检测层、温湿度调节装置、数据采集与动力控制系统；

所述混凝土成型养护层包括成型养护槽、与成型养护槽相连通的混凝土脱模系统、用于固定和运输成型养护槽的混凝土养护层-侵蚀层运输装置；成型养护槽用于混凝土的浇筑后成型与养护，混凝土脱模系统用于混凝土养护完成后的脱模，混凝土养护层-侵蚀层运输装置用于混凝土在混凝土成型养护层与混凝土侵蚀试验层之间的运输；

所述混凝土侵蚀试验层包括混凝土侵蚀试验槽、与混凝土侵蚀试验槽相连通的侵蚀液存储传输系统、混凝土侵蚀层-检测层运输装置；混凝土侵蚀试验槽用于接纳成型养护槽脱模后的混凝土，同时盛放侵蚀溶液；侵蚀液存储传输系统位于混凝土侵蚀试验槽的侧面，用于侵蚀溶液的补充和存储；混凝土侵蚀层-检测层运输装置用于混凝土在混凝土侵蚀试验层与混凝土成像检测层之间的运输；

所述混凝土成像检测层包括混凝土成像检测系统、混凝土检测平台；混凝土成像检测系统用于对已经侵蚀的混凝土进行侵蚀深度和三维内部结构的断层扫描；混凝土检测平台用于放置混凝土，并配合混凝土成像检测系统，以方便对混凝土进行多角度的检测和扫描；

所述温湿度调节装置位于壳体内，用于调节壳体内的温湿度；

所述数据采集与动力系统包含相连接的装置操作平台和数据显示平台；装置操作平台分别与混凝土脱模系统、混凝土养护层-侵蚀层运输装置、混凝土侵蚀层-检测层运输装置、混凝土成像检测系统、混凝土检测平台、以及温湿度调节装置相连接，用于整个装置的系统控制和操控；数据显示平台用于温湿度调节装置和混凝土成像检测系统的数据状态显示。

优选的，所述混凝土成型养护层、混凝土侵蚀试验层、混凝土成像检测层和数据采集与动力系统将壳体分割成相互连通的上腔体、下腔体和侧腔体，所述混凝土成型养护层位于上腔体内，混凝土侵蚀试验层位于混凝土成型养护层正下方的下腔体内，其中成型养护槽和混凝土侵蚀试验槽垂直对应；混凝土成像检测层和数据采集与动力系统位于侧腔体内，其中数据采集与动力控制系统位于混凝土成像检测层的上方，这样布置可以极大程度的节约整个装置的空间，便于各个系统分布与集成。

优选的，还包括设置于上腔体和下腔体之间的联通门一，用于混凝土成型养护层与混凝土侵蚀试验层之间的联通与环境隔离，以及设置于侧腔体与上腔体和下腔体之间的联通门二，用于混凝土侵蚀试验层与混凝土成像检测层之间的联通与环境隔离，联通门一和联通门二分别与装置操作平台相连接；上腔体、下腔体和侧腔体侧面均设有门，设置联通门可以有效实现各个功能腔体物理环境的隔离，达到互不干扰的效果。

优选的，混凝土脱模系统包括充气脱模孔、气泵和导管；充气脱模孔设置成型养护槽底部；气泵设置于成型养护槽侧面，用于提供混凝土脱模所需的气体压力，导管设置于成型养护槽底部，用于充气脱模孔与气泵之间的连接，所述气泵与装置操作平台相连接，混凝土脱模系统与成型养护槽一体化设计能极大地减少成型养护槽在运输过程中对混凝土脱模系统的影响。

优选的，混凝土养护层-侵蚀层运输装置包括与装置操作平台相连接的滑轮升降系统和齿轮旋转系统，以及固定在壳体上方的固定支架；滑轮升降系统用于成型养护槽的铅直向运输；齿轮旋转系统用于成型养护槽绕其轴线旋转，固定支架用于滑轮升降系统和齿轮旋转系统的固定，便于实现成型养护槽的实现设定路径的运动。

优选的，所述温湿度调节装置包括分别与装置操作平台相连接的电热丝，水冷管，喷管，以及与数据显示平台相连接的干湿温度计；其中电热丝、水冷管、喷管、干湿温度计分别设置于上腔体和下腔体的两侧，其中电热丝用于提高室内的温度，水冷管用于对室内进行冷却，喷管用于调节室内的湿度，干湿温度计,用于测量室内的温湿度；当数据显示平台显示温湿度过高或过低时，通过装置操作平台控制电热丝，水冷管，喷管调节温湿度，可实现不同腔体温湿度的智能化控制。

优选的，混凝土侵蚀试验槽包括侵蚀容器、侵蚀废液流出导管和侵蚀槽液体高度计；侵蚀容器用于接纳养护槽脱模后的混凝土，同时盛放侵蚀溶液；侵蚀废液流出导管上设有控制阀，并设置于侵蚀容器的侧面，与侵蚀容器相通，用于侵蚀废液的导出；侵蚀槽液体高度计设置于侵蚀废液流出导管上，用于实时监测侵蚀容器中侵蚀液的高度。侵蚀废液流出导管为相连通垂直段和水平段的一体化结构，侵蚀槽液体高度计设置于垂直段，两外，可在壳体外设置集中收集废液的废液收集槽。

优选的，侵蚀容器包含多个长方体容器，其长方体容器底面设有混凝土升降器，混凝土升降器与装置操作平台相连接，用于混凝土块的升降。

优选的，侵蚀液存储传输系统包含侵蚀液存储罐、与侵蚀容器相连通的侵蚀液注入导管；侵蚀液注入导管上设有控制阀，侵蚀液补充液存储在侵蚀液存储罐中，打开控制阀后，侵蚀液经由侵蚀液注入导管注入混凝土侵蚀容器中。

优选的，混凝土侵蚀层-检测层运输装置包括位于混凝土侵蚀试验槽两侧上方的至少两条导轨、以及设置于导轨上并在导轨滑动的传送车，配合混凝土升降器使用可实现不同混凝土试验块的搬运；

传送车包括分别与装置操作平台相连接的可升降式平台和机械臂，所述机械臂与可升降式平台铰接；当待检测的混凝土通过混凝土升降器升至指定高度，然后机械臂由顺导轨方向旋转为垂直于导轨方向，接纳到待检测混凝土后，混凝土升降器下降，升降式平台上升，到达指定高度后，待检测混凝土即可由传送车进行运输至混凝土成像检测层，混凝土由混凝土成像检测层返回混凝土侵蚀试验层过程与上述过程相反。

优选的，混凝土成像检测系统包含微型CT机，与装置操作平台相连接并固定于所述数据采集与动力系统下方的CT机方位控制仪；CT机方位控制仪用于控制微型CT机从不同角度扫描混凝土。

优选的，混凝土检测平台位于两条导轨之间以及混凝土成像检测系统下方，包括圆柱形平台和与装置操作平台相连接的检测平台升降装置；检测平台升降装置用于实现圆柱形平台的上升和下降。

本发明的另外一个目的是提供使用上述试验装置进行的试验方法，包括以下步骤：

(1)根据拟定的混凝土干湿循环试验要求，配制合理级配的混凝土，先在成型养护槽的侧壁和底部涂一层脱模油，并放置薄纸片一张于充气脱模孔上，以防止浇筑混凝土时混凝土浆堵塞充气脱模孔；将混凝土浇筑至成型养护槽中，关闭混凝土成型养护层的门与联通门一，并设定合适的养护温度和湿度，对混凝土进行试验要求规定的养护；

(2)将步骤(1)中养护好的混凝土通过混凝土养护层-侵蚀层运输装置转运至混凝土侵蚀试验层，具体为，通过齿轮旋转系统，将混凝土成型养护层中成型养护槽翻转180°，使其中的混凝土暴露面由向上翻转为向下，并通过滑轮升降系统，下降已翻转的成型养护槽，同时打开联通门一，成型养护槽下降至侵蚀试验槽，并与之对接；

(3)控制气泵，通过导管送空气，空气流经充气脱模孔到达成型养护槽内壁与混凝土之间的缝隙，借助脱模油的润滑作用，将混凝土从成型养护槽推出，待混凝土进入混凝土侵蚀试验槽后，控制滑轮升降系统上升已翻转的成型养护槽，然后关闭联通门一，成型养护槽上升后调节齿轮旋转系统，将成型养护槽复位；

(4)根据拟定的混凝土干湿循环试验要求，配制侵蚀液(一般为硫酸钠/氯化钠/硫酸等)，将侵蚀液加入侵蚀液存储罐，调整侵蚀液注入导管上的控制阀，同时观察侵蚀槽液体高度计，将侵蚀液注入侵蚀容器中至指定高度，调节混凝土侵蚀试验层中温度及湿度至试验要求，即可开始干湿循环侵蚀湿周期试验；

(5)完成步骤(4)后，通过控制侵蚀废液流出导管上的控制阀，侵蚀液经由侵蚀废液流出导管排出，待废液排尽后，提高侵蚀室温度，对混凝土下表面侵蚀液进行干燥，开始干湿循环侵蚀干周期试验；

(6)完成步骤(5)，根据试验要求可以重复进行步骤(4)、步骤(5)，即进入下一周期的干湿侵蚀循环，或进入混凝土无损检测程序，通过控制待检测混凝土侵蚀容器内混凝土升降器提升待检测混凝土至传送车的升降式平台高度以上，调整待检测混凝土侵蚀容器两侧的传送车至待检测混凝土两侧，然后控制机械臂由顺导轨方向旋转为垂直于导轨方向，然后混凝土升降器下降，使得待检测混凝土放置在传送车的机械臂上，之后传送车升降式平台上升至指定高程，防止传送车运输待检测混凝土过程中触碰其他混凝土，待传送车到达联通门二门口时，开启联通门二，控制传送车沿导轨进入检测室检测平台两侧，传送车的升降式平台下降，待机械臂脱离混凝土后，即待检测混凝土释放到混凝土检测平台后，控制机械臂由垂直于导轨方向旋转为顺导轨方向，传送车复位后关闭联通门二，即可对混凝土开始检测；

(7)完成步骤(6)，混凝土进入混凝土成像检测层，由混凝土检测平台的升降与CT机方位控制仪联动，将混凝土调节至最佳检测位置，之后由微型CT机对混凝土的三维结构进行扫描，所得三维结构信息通过数据传输系统导出；

(8)完成步骤(7)，已检测的混凝土可由传送车运输回相应的侵蚀槽中进行下一周期的混凝土干湿循环侵蚀试验。

本发明的优点和有益效果在于：

(1)本发明试验装置的功能全面，集成度高，自动化程度高，体积较小。

(2)本发明试验装置的侵蚀槽具有独立的侵蚀液管路，可以一次性进行多组不同浓度、不同侵蚀介质的对比试验。

(3)本发明试验装置设计为全自动封闭运行，极大程度避免了人为及外界不利环境对试验结果的干扰。

(4)本发明试验装置中的转移装置和无损检测装置，可实现对不同实验周期下的试件的多阶段无损检测，保证了试验对象的统一性及试验结果的连续性。

(5)本发明试验装置有利于该领域室内物理试验的开展，有利于促进混凝土耐久性的基础研究工作。

附图说明

图1为本发明的试验装置结构示意图；

图2为本发明的混凝土成型养护层、温湿度调节装置结构示意图；

图3为本发明的混凝土侵蚀试验层、温湿度调节装置结构示意图；

图4本发明的混凝土检测层、数据采集与动力控制系统结构示意图；

图5为本发明的成型养护槽、混凝土脱模系统结构示意图；

图6为本发明的混凝土养护层-侵蚀层运输装置结构示意图；

图7为本发明的齿轮旋转系统结构示意图；

图8为本发明的混凝土侵蚀试验槽、侵蚀液存储传输系统结构示意图；

图9为本发明的混凝土侵蚀试验槽、侵蚀液存储传输系统结构放大图；

图10为本发明的混凝土侵蚀层-检测层运输装置结构示意图；

图11为本发明的混凝土成像检测系统结构示意图；

图12为本发明的混凝土检测平台结构示意图；

图13为本发明的联通门二结构示意图。

图中：1-混凝土成型养护层；11-成型养护槽；111-凹槽；12-混凝土脱模系统；121-充气脱模孔；122-气泵；123-导管；13-混凝土养护层-侵蚀层运输装置；131-滑轮升降系统；132-齿轮旋转系统；133-固定支架；134-滑轮；135-电机一；136-皮带；137-旋转内齿轮；138-旋转外齿轮；139-电机二；14-联通门一；

2-混凝土侵蚀试验层；21-混凝土侵蚀试验槽；22-侵蚀容器；212-侵蚀废液流出导管；213-侵蚀槽液体高度计；214-混凝土升降器；22-侵蚀液存储传输系统；221-侵蚀液存储罐；222-侵蚀液注入导管；23-混凝土侵蚀层-检测层运输装置；231-导轨；232-传送车；233-可升降式平台；234-机械臂；

3-混凝土成像检测层；31-混凝土成像检测系统；321-微型CT机；312-CT机方位控制仪；32-混凝土检测平台；321-圆柱形平台；322-检测平台升降装置；33-联通门二；331-门主体；332-门升降装置；

4-温湿度调节装置；41-电热丝；42-水冷管；43-喷管；44-干湿温度计；

5-数据采集与动力控制系统；51-装置操作平台；52-数据显示平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本发明实施例提供的一种混凝土成型养护-侵蚀-检测全自动试验装置，包括设置于一壳体内的混凝土成型养护层1、混凝土侵蚀试验层2、混凝土成像检测层3、温湿度调节装置4、数据采集与动力控制系统5；

所述混凝土成型养护层1包括成型养护槽11、与成型养护槽11相连通的混凝土脱模系统12、用于固定和运输成型养护槽11的混凝土养护层-侵蚀层运输装置13；成型养护槽11用于混凝土的浇筑后成型与养护，混凝土脱模系统12用于混凝土养护完成后的脱模，混凝土养护层-侵蚀层运输装置13用于混凝土在混凝土成型养护层1与混凝土侵蚀试验层2之间的运输；

所述混凝土侵蚀试验层2包括混凝土侵蚀试验槽21、与混凝土侵蚀试验槽21相连通的侵蚀液存储传输系统22、混凝土侵蚀层-检测层运输装置23；混凝土侵蚀试验槽21用于接纳成型养护槽11脱模后的混凝土，同时盛放侵蚀溶液；侵蚀液存储传输系统22位于混凝土侵蚀试验槽21的侧面，用于侵蚀溶液的补充和存储；混凝土侵蚀层-检测层运输装置23用于混凝土在混凝土侵蚀试验层2与混凝土成像检测层3之间的运输；

所述混凝土成像检测层3包括混凝土成像检测系统31、混凝土检测平台32；混凝土成像检测系统31用于对已经侵蚀的混凝土进行侵蚀深度和三维内部结构的断层扫描；混凝土检测平台32用于放置混凝土，并配合混凝土成像检测系统31，以方便对混凝土进行多角度的检测和扫描；

所述温湿度调节装置4位于壳体内，用于调节壳体内的温湿度；

所述数据采集与动力系统5包含相连接的装置操作平台51和数据显示平台52；装置操作平台51分别与混凝土脱模系统12、混凝土养护层-侵蚀层运输装置13、混凝土侵蚀层-检测层运输装置23、混凝土成像检测系统31、混凝土检测平台32、以及温湿度调节装置相连接，用于整个装置的系统控制和操控；数据显示平台52用于温湿度调节装置4和混凝土成像检测系统31的数据状态显示。

如图1所示，为了更充分的利用空间，节省体积，所述混凝土成型养护层1、混凝土侵蚀试验层2、混凝土成像检测层3和数据采集与动力系统5将壳体分割成相互连通的上腔体、下腔体和侧腔体，所述混凝土成型养护层1位于上腔体内，混凝土侵蚀试验层2位于混凝土成型养护层1正下方的下腔体内，其中成型养护槽11和混凝土侵蚀试验槽21垂直对应；混凝土成像检测层3和数据采集与动力系统5位于侧腔体内，其中数据采集与动力控制系统5位于混凝土成像检测层3的上方。

如图1所示，为了防止各层之间的相互干扰，提供一个独立的实验环境，实施例中还包括设置于上腔体和下腔体之间的联通门一14，用于混凝土成型养护层1与混凝土侵蚀试验层2之间的联通与环境隔离，以及设置于侧腔体与上腔体和下腔体之间的联通门二33，用于混凝土侵蚀试验层2与混凝土成像检测层3之间的联通与环境隔离；所述联通门二33包括门主体331，门升降装置332；门升降装置332用于控制门主体331的上升和下降，实现门主体331的开闭，联通门一14和联通门二33分别与装置操作平台51相连接。上腔体、下腔体和侧腔体侧面均设有门以方便操作。

如图2所示，混凝土脱模系统12包括充气脱模孔121、气泵122和导管123；充气脱模孔121设置成型养护槽11底部，所述成型养护槽11由正方体容器组成，用于养护浇筑后的混凝土；气泵122设置于成型养护槽11侧面，用于提供混凝土脱模所需的气体压力，导管123设置于成型养护槽11底部，用于充气脱模孔121与气泵122之间的连接，所述气泵122与装置操作平台51相连接。

如图6所示和图7所示，混凝土养护层-侵蚀层运输装置13包括与装置操作平台51相连接的滑轮升降系统131和齿轮旋转系统132，以及固定在壳体上方的固定支架133；滑轮升降系统131用于成型养护槽11的铅直向运输；齿轮旋转系统132用于成型养护槽11绕其轴线旋转，固定支架133用于滑轮升降系统131和齿轮旋转系统132的固定。

实施例中的所述滑轮升降系统131包含滑轮134、电机一135、皮带136；运行时，电机一135带动滑轮134，通过皮带136控制成型养护槽11铅直方向运输；

所述齿轮旋转系统132由旋转内齿轮137、旋转外齿轮138、电机二139；运行时，电机二139带动旋转内齿轮旋转137，旋转内齿轮137驱动旋转外齿轮138控制成型养护槽11绕其轴线旋转。

如图2和图3所示，所述温湿度调节装置4包括分别与装置操作平台51相连接的电热丝41，水冷管42，喷管43，以及与数据显示平台52相连接的干湿温度计44；其中电热丝41、水冷管42、喷管43、干湿温度计44分别设置于上腔体和下腔体的两侧，其中电热丝41用于提高室内的温度，水冷管42用于对室内进行冷却，喷管43用于调节室内的湿度，所述喷管为阵列型排列，保证效果的均匀性；干湿温度计44,用于测量室内的温湿度；当数据显示平台52显示温湿度过高或过低时，通过装置操作平台51控制电热丝41，水冷管42，喷管43调节温湿度。

如图2所示，混凝土侵蚀试验槽21包括侵蚀容器211、侵蚀废液流出导管212和侵蚀槽液体高度计213；侵蚀容器211用于接纳养护槽脱模后的混凝土，同时盛放侵蚀溶液；侵蚀废液流出导管212上设有控制阀，并设置于侵蚀容器211的侧面，与侵蚀容器211相通，用于侵蚀废液的导出；侵蚀槽液体高度计213设置于侵蚀废液流出导管212上，用于实时监测侵蚀容器211中侵蚀液的高度。侵蚀废液流出导管212为相连通垂直段和水平段的一体化结构，侵蚀槽液体高度计213设置于垂直段，两外，可在壳体外设置集中收集废液的废液收集槽。

侵蚀容器211包含多个长方体容器，其长方体容器底面设有混凝土升降器214，如图5所示，所述成型养护槽由正方体容器组成，两个相对的成型养护槽11之间设计成一凹槽111，便于成型养护槽11进入混凝土侵蚀试验层2后与混凝土侵蚀试验槽21对接时相适应；混凝土升降器214与装置操作平台51相连接，用于混凝土块的升降，如图3和图8所示，侵蚀容器211底面四个顶角处有四个混凝土升降器，主体为正方形棱柱。

如图8和图9所示，侵蚀液存储传输系统22包含侵蚀液存储罐221、与侵蚀容器211相连通的侵蚀液注入导管222；侵蚀液注入导管222上设有控制阀，侵蚀液补充液存储在侵蚀液存储罐221中，打开控制阀后，侵蚀液经由侵蚀液注入导管222注入混凝土侵蚀容器211中。

如图10所示，混凝土侵蚀层-检测层运输装置23包括位于混凝土侵蚀试验槽21两侧上方的至少两条导轨231、以及设置于导轨231上并在导轨231滑动的传送车232；

传送车232包括分别与装置操作平台51相连接的可升降式平台233和机械臂234，所述机械臂234与可升降式平台233铰接，机械臂234分为4个方位，机械臂234垂直于导轨231方向时，形成托举平台放置混凝土；当待检测的混凝土通过混凝土升降器214升至指定高度，然后机械臂234由顺导轨231方向旋转为垂直于导轨231方向，接纳到待检测混凝土后，混凝土升降器214下降，升降式平台233上升，到达指定高度后，待检测混凝土即可由传送车232进行运输至混凝土成像检测层3，混凝土由混凝土成像检测层3返回混凝土侵蚀试验层2过程与上述过程相反。

如图4和图11所示，混凝土成像检测系统31包含微型CT机311，与装置操作平台51相连接并固定于所述数据采集与动力系统5下方的CT机方位控制仪312；CT机方位控制仪312用于控制微型CT机311从不同角度扫描混凝土。

混凝土检测平台32位于两条导轨231之间以及混凝土成像检测系统31下方，包括圆柱形平台321和与装置操作平台51相连接的检测平台升降装置322；检测平台升降装置用于实现圆柱形平台321的上升和下降。

本发明实施例还提供使用上述试验装置进行的试验方法，包括以下步骤：

(1)根据拟定的混凝土干湿循环试验要求，配制合理级配的混凝土，先在成型养护槽的侧壁和底部涂一层脱模油，并放置薄纸片一张于充气脱模孔上，以防止浇筑混凝土时混凝土浆堵塞充气脱模孔；将混凝土浇筑至成型养护槽中，关闭混凝土成型养护层的门与联通门一，并设定合适的养护温度和湿度，对混凝土进行试验要求规定的养护；

(2)将步骤(1)中养护好的混凝土通过混凝土养护层-侵蚀层运输装置转运至混凝土侵蚀试验层，具体为，通过齿轮旋转系统，将混凝土成型养护层中成型养护槽翻转180°，使其中的混凝土暴露面由向上翻转为向下，并通过滑轮升降系统，下降已翻转的成型养护槽，同时打开联通门一，成型养护槽下降至侵蚀试验槽，并与之对接；

(3)控制气泵，通过导管送空气，空气流经充气脱模孔到达成型养护槽内壁与混凝土之间的缝隙，借助脱模油的润滑作用，将混凝土从成型养护槽推出，待混凝土进入混凝土侵蚀试验槽后，控制滑轮升降系统上升已翻转的成型养护槽，然后关闭联通门一，成型养护槽上升后调节齿轮旋转系统，将成型养护槽复位；

(4)根据拟定的混凝土干湿循环试验要求，配制侵蚀液(一般为硫酸钠/氯化钠/硫酸等)，将侵蚀液加入侵蚀液存储罐，调整侵蚀液注入导管上的控制阀，同时观察侵蚀槽液体高度计，将侵蚀液注入侵蚀容器中至指定高度，调节混凝土侵蚀试验层中温度及湿度至试验要求，即可开始干湿循环侵蚀湿周期试验；

(5)完成步骤(4)后，通过控制侵蚀废液流出导管上的控制阀，侵蚀液经由侵蚀废液流出导管排出，待废液排尽后，提高侵蚀室温度，对混凝土下表面侵蚀液进行干燥，开始干湿循环侵蚀干周期试验；

(6)完成步骤(5)，根据试验要求可以重复进行步骤(4)、步骤(5)，即进入下一周期的干湿侵蚀循环，或进入混凝土无损检测程序，通过控制待检测混凝土侵蚀容器内混凝土升降器提升待检测混凝土至传送车的升降式平台高度以上，调整待检测混凝土侵蚀容器两侧的传送车至待检测混凝土两侧，然后控制机械臂由顺导轨方向旋转为垂直于导轨方向，然后混凝土升降器下降，使得待检测混凝土放置在传送车的机械臂上，之后传送车升降式平台上升至指定高程，防止传送车运输待检测混凝土过程中触碰其他混凝土，待传送车到达联通门二门口时，开启联通门二，控制传送车沿导轨进入检测室检测平台两侧，传送车的升降式平台下降，待机械臂脱离混凝土后，即待检测混凝土释放到混凝土检测平台后，控制机械臂由垂直于导轨方向旋转为顺导轨方向，传送车复位后关闭联通门二，即可对混凝土开始检测；

(7)完成步骤(6)，混凝土进入混凝土成像检测层，由混凝土检测平台的升降与CT机方位控制仪联动，将混凝土调节至最佳检测位置，之后由微型CT机对混凝土的三维结构进行扫描，所得三维结构信息通过数据传输系统导出；

(8)完成步骤(7)，已检测的混凝土可由传送车运输回相应的侵蚀槽中进行下一周期的混凝土干湿循环侵蚀试验。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (13)

1.一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：包括设置于一壳体内的混凝土成型养护层（1）、混凝土侵蚀试验层（2）、混凝土成像检测层（3）、温湿度调节装置（4）、数据采集与动力控制系统（5）；

所述混凝土成型养护层（1）包括成型养护槽（11）、与成型养护槽（11）相连通的混凝土脱模系统（12）、用于固定和运输成型养护槽（11）的混凝土养护层-侵蚀层运输装置（13）；成型养护槽（11）用于混凝土的浇筑后成型与养护，混凝土脱模系统（12）用于混凝土养护完成后的脱模，混凝土养护层-侵蚀层运输装置（13）用于混凝土在混凝土成型养护层（1）与混凝土侵蚀试验层（2）之间的运输；

所述混凝土侵蚀试验层（2）包括混凝土侵蚀试验槽（21）、与混凝土侵蚀试验槽（21）相连通的侵蚀液存储传输系统（22）、混凝土侵蚀层-检测层运输装置（23）；混凝土侵蚀试验槽（21）用于接纳成型养护槽（11）脱模后的混凝土，同时盛放侵蚀溶液；侵蚀液存储传输系统（22）位于混凝土侵蚀试验槽（21）的侧面，用于侵蚀溶液的补充和存储；混凝土侵蚀层-检测层运输装置（23）用于混凝土在混凝土侵蚀试验层（2）与混凝土成像检测层（3）之间的运输；

所述混凝土成像检测层（3）包括混凝土成像检测系统（31）、混凝土检测平台（32）；混凝土成像检测系统（31）用于对已经侵蚀的混凝土进行侵蚀深度和三维内部结构的断层扫描；混凝土检测平台（32）用于放置混凝土，并配合混凝土成像检测系统（31），以方便对混凝土进行多角度的检测和扫描；

所述温湿度调节装置（4）位于壳体内，用于调节壳体内的温湿度；

所述数据采集与动力系统（5）包含相连接的装置操作平台（51）和数据显示平台（52）；装置操作平台（51）分别与混凝土脱模系统（12）、混凝土养护层-侵蚀层运输装置（13）、混凝土侵蚀层-检测层运输装置（23）、混凝土成像检测系统（31）、混凝土检测平台（32）、以及温湿度调节装置相连接，用于整个装置的系统控制和操控；数据显示平台（52）用于温湿度调节装置（4）和混凝土成像检测系统（31）的数据状态显示。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：所述混凝土成型养护层（1）、混凝土侵蚀试验层（2）、混凝土成像检测层（3）和数据采集与动力系统（5）将壳体分割成相互连通的上腔体、下腔体和侧腔体，所述混凝土成型养护层（1）位于上腔体内，混凝土侵蚀试验层（2）位于混凝土成型养护层（1）正下方的下腔体内，其中成型养护槽（11）和混凝土侵蚀试验槽（21）垂直对应；混凝土成像检测层（3）和数据采集与动力系统（5）位于侧腔体内，其中数据采集与动力控制系统（5）位于混凝土成像检测层（3）的上方；联通门一（14）和联通门二（33）分别与装置操作平台（51）相连接；上腔体、下腔体和侧腔体侧面均设有门。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：还包括设置于上腔体和下腔体之间的联通门一（14），用于混凝土成型养护层（1）与混凝土侵蚀试验层（2）之间的联通与环境隔离，以及设置于侧腔体与上腔体和下腔体之间的联通门二（33），用于混凝土侵蚀试验层（2）与混凝土成像检测层（3）之间的联通与环境隔离；上腔体、下腔体和侧腔体侧面均设有门。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：混凝土脱模系统（12）包括充气脱模孔（121）、气泵（122）和导管（123）；充气脱模孔（121）设置成型养护槽（11）底部；气泵（122）设置于成型养护槽（11）侧面，用于提供混凝土脱模所需的气体压力，导管（123）设置于成型养护槽（11）底部，用于充气脱模孔（121）与气泵（122）之间的连接，所述气泵（122）与装置操作平台（51）相连接。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：混凝土养护层-侵蚀层运输装置（13）包括与装置操作平台（51）相连接的滑轮升降系统（131）和齿轮旋转系统（132），以及固定在壳体上方的固定支架（133）；滑轮升降系统（131）用于成型养护槽（11）的铅直向运输；齿轮旋转系统（132）用于成型养护槽（11）绕其轴线旋转，固定支架（133）用于滑轮升降系统（131）和齿轮旋转系统（132）的固定。

6.根据权利要求3所述的一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：所述温湿度调节装置（4）包括分别与装置操作平台（51）相连接的电热丝（41），水冷管（42），喷管（43），以及与数据显示平台（52）相连接的干湿温度计（44）；其中电热丝（41）、水冷管（42）、喷管（43）、干湿温度计（44）分别设置于上腔体和下腔体的两侧，其中电热丝（41）用于提高室内的温度，水冷管（42）用于对室内进行冷却，喷管（43）用于调节室内的湿度，干湿温度计（44）,用于测量室内的温湿度；当数据显示平台（52）显示温湿度过高或过低时，通过装置操作平台（51）控制电热丝（41），水冷管（42），喷管（43）调节温湿度。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：混凝土侵蚀试验槽（21）包括侵蚀容器（211）、侵蚀废液流出导管（212）和侵蚀槽液体高度计（213）；侵蚀容器（211）用于接纳养护槽脱模后的混凝土，同时盛放侵蚀溶液；侵蚀废液流出导管（212）上设有控制阀，并设置于侵蚀容器（211）的侧面，与侵蚀容器（211）相通，用于侵蚀废液的导出；侵蚀槽液体高度计（213）设置于侵蚀废液流出导管（212）上，用于实时监测侵蚀容器（211）中侵蚀液的高度。

8.根据权利要求7所述的一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：侵蚀容器（211）包含多个长方体容器，其长方体容器底面设有混凝土升降器（214），混凝土升降器（214）与装置操作平台（51）相连接，用于混凝土块的升降。

9.根据权利要求8所述的一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：侵蚀液存储传输系统（22）包含侵蚀液存储罐（221）、与侵蚀容器（211）相连通的侵蚀液注入导管（222）；侵蚀液注入导管（222）上设有控制阀，侵蚀液补充液存储在侵蚀液存储罐（221）中，打开控制阀后，侵蚀液经由侵蚀液注入导管（222）注入混凝土侵蚀容器（211）中。

10.根据权利要求9所述的一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：混凝土侵蚀层-检测层运输装置（23）包括位于混凝土侵蚀试验槽（21）两侧上方的至少两条导轨（231）、以及设置于导轨（231）上并在导轨（231）滑动的传送车（232）；

传送车（232）包括分别与装置操作平台（51）相连接的可升降式平台（233）和机械臂（234），所述机械臂（234）与可升降式平台（233）铰接；当待检测的混凝土通过混凝土升降器（214）升至指定高度，然后机械臂（234）由顺导轨（231）方向旋转为垂直于导轨（231）方向，接纳到待检测混凝土后，混凝土升降器（214）下降，可升降式平台（233）上升，到达指定高度后，待检测混凝土由传送车（232）进行运输至混凝土成像检测层（3），混凝土由混凝土成像检测层（3）返回混凝土侵蚀试验层（2）过程与上述过程相反。

11.根据权利要求1所述的一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：混凝土成像检测系统（31）包含微型CT机（311），与装置操作平台（51）相连接并固定于所述数据采集与动力系统（5）下方的CT机方位控制仪（312）；CT机方位控制仪（312）用于控制微型CT机（311）从不同角度扫描混凝土。

12.根据权利要求10所述的一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置，其特征在于：混凝土检测平台（32）位于两条导轨（231）之间以及混凝土成像检测系统（31）下方，包括圆柱形平台（321）和与装置操作平台（51）相连接的检测平台升降装置（322）；检测平台升降装置用于实现圆柱形平台（321）的上升和下降。

13.一种混凝土成型-侵蚀-检测全自动试验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据拟定的混凝土干湿循环试验要求，配制合理级配的混凝土，先在成型养护槽的侧壁和底部涂一层脱模油，并放置薄纸片一张于充气脱模孔上，以防止浇筑混凝土时混凝土浆堵塞充气脱模孔；将混凝土浇筑至成型养护槽中，关闭混凝土成型养护层的门与联通门一，并设定合适的养护温度和湿度，对混凝土进行试验要求规定的养护；

（2）将步骤（1）中养护好的混凝土通过混凝土养护层-侵蚀层运输装置转运至混凝土侵蚀试验层，具体为，通过齿轮旋转系统，将混凝土成型养护层中成型养护槽翻转180°，使其中的混凝土暴露面由向上翻转为向下，并通过滑轮升降系统，下降已翻转的成型养护槽，同时打开联通门一，成型养护槽下降至侵蚀试验槽，并与之对接；

（3）控制气泵，通过导管送空气，空气流经充气脱模孔到达成型养护槽内壁与混凝土之间的缝隙，借助脱模油的润滑作用，将混凝土从成型养护槽推出，待混凝土进入混凝土侵蚀试验槽后，控制滑轮升降系统上升已翻转的成型养护槽，然后关闭联通门一，成型养护槽上升后调节齿轮旋转系统，将成型养护槽复位；

（4）根据拟定的混凝土干湿循环试验要求，配制侵蚀液，将侵蚀液加入侵蚀液存储罐，调整侵蚀液注入导管上的控制阀，同时观察侵蚀槽液体高度计，将侵蚀液注入侵蚀容器中至指定高度，调节混凝土侵蚀试验层中温度及湿度至试验要求，开始干湿循环侵蚀湿周期试验；

（5）完成步骤（4）后，通过控制侵蚀废液流出导管上的控制阀，侵蚀液经由侵蚀废液流出导管排出，待废液排尽后，提高侵蚀室温度，对混凝土下表面侵蚀液进行干燥，开始干湿循环侵蚀干周期试验；

（6）完成步骤（5），根据试验要求重复进行步骤（4）、步骤（5），即进入下一周期的干湿侵蚀循环，或进入混凝土无损检测程序，通过控制待检测混凝土侵蚀容器内混凝土升降器提升待检测混凝土至传送车的升降式平台高度以上，调整待检测混凝土侵蚀容器两侧的传送车至待检测混凝土两侧，然后控制机械臂由顺导轨方向旋转为垂直于导轨方向，然后混凝土升降器下降，使得待检测混凝土放置在传送车的机械臂上，之后传送车升降式平台上升至指定高程，防止传送车运输待检测混凝土过程中触碰其他混凝土，待传送车到达联通门二门口时，开启联通门二，控制传送车沿导轨进入检测室检测平台两侧，传送车的升降式平台下降，待机械臂脱离混凝土后，即待检测混凝土释放到混凝土检测平台后，控制机械臂由垂直于导轨方向旋转为顺导轨方向，传送车复位后关闭联通门二，对混凝土开始检测；

（7）完成步骤（6），混凝土进入混凝土成像检测层，由混凝土检测平台的升降与CT机方位控制仪联动，将混凝土调节至最佳检测位置，之后由微型CT机对混凝土的三维结构进行扫描，所得三维结构信息通过数据传输系统导出；

（8）完成步骤（7），已检测的混凝土由传送车运输回相应的侵蚀槽中进行下一周期的混凝土干湿循环侵蚀试验。