CN109406293A - 一种可窥式混凝土试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种可窥式混凝土试验装置，包含水箱，水压控制系统，水管接头，油压控制系统，液压缸；其特征在于：所述水箱，包含箱体和箱盖；所述箱盖居中设有一只安装孔；所述液压缸活塞杆从箱盖上部，穿过安装孔进入箱体内，并将液压缸密封固定在箱盖上；所述箱盖上还设有一只阀门；所述箱体，其右端还设有一只与前述相同的液压缸，其左端设有一只水管接头，水管接头与水压控制系统连通；所述箱体，其前端设有密闭玻璃窥视窗；所述箱体，其底板居中设有窗口孔，所述窗口孔内设有带A法兰的轴套，所述A法兰的下平面与箱体底板之间，由外向内设有支撑螺柱和密封囊；用来对钢筋混凝土构件进行盐碱侵蚀和合力压载多藕合作用下的耐久性试验。
Description
技术领域
本发明涉及一种可窥式混凝土试验装置，特指一种混凝土构件持荷侵蚀试验装置，属于混凝土试验设备领域。
背景技术
近年来，我国在沿海地区修建了大量的钢筋混凝土结构建筑，用于满足经济快速发展的需要，如隧道交通。隧道从地下、山体甚至是江海的底部穿行，不占用地表土地，缩短行车里程、缓解交通压力、给人们生活带来了很大的便利。众所周知，隧道的衬砌为钢筋混凝土，通过钢筋混凝土来承受隧道岩体的地层压力，同时地下水对钢筋混凝土衬砌外侧，也施加了较大的渗透水压，因此，隧道衬砌长期处于“应力场”、“渗流场”的共同作用之下；此外，隧道衬砌还要经受来自地下水中含有的硫酸盐、氯离子等腐蚀介质的侵蚀。
为了了解用于隧道衬砌的混凝土能否满足当地隧道“应力场”、“渗流场”以及腐蚀介质的侵蚀，最大限度地提高隧道使用寿命，需要预先对隧道衬砌的混凝土构件进行仿真试验，通过对混凝土构件的试验，确定隧道衬砌的混凝土的设计。目前，对混凝土构件的试验设备，多为单项目试验装置，不能有效反映隧道衬砌实际工作状态，即不能做高仿真试验。
发明内容
本发明针对上述现有试验装置所存在的技术不足，提供了一种可窥式混凝土试验装置，该装置不仅可以人为控制腐蚀介质成分、浓度和水压大小，同时还可以对混凝土构件进行压缩试验，且压缩试验的载荷可调，实现高仿真试验。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种可窥式混凝土试验装置，包含水箱，水压控制系统，水管接头，油压控制系统，液压缸；其特征在于：所述水箱，包含箱体和箱盖；所述箱体为长方体槽形，槽口向上，在槽口上设有法兰，法兰上顺次设有密封垫、箱盖；所述法兰与箱盖之间固定连接；所述箱体，其左端横向壁板，靠上居中处设有一只箱体进水孔，在箱体进水孔的外部，设有水管接头；所述水管接头与水压控制系统连通；所述箱体右端横向壁板的中部，设有一只安装孔；所述液压缸为单活塞杆液压缸，活塞杆从箱体右端外部，穿过安装孔进入箱体内，利用液压缸端盖上的固定孔，将液压缸密封固定在箱体右端横向壁板的外侧；所述油压控制系统控制液压缸内活塞的移动和压强；所述活塞杆，其左端活动连接一块压板；所述箱体，其底部还设有箱脚；
所述箱体，其底板居中设有窗口孔，所述窗口孔内设有轴套，轴套与窗口孔间隙配合；所述轴套的上口部，设有A法兰；所述A法兰，径向中部，至少设有三只均布贯通A法兰上下平面的螺纹孔；所述A法兰的上平面设有橡胶密封垫片；所述橡胶密封垫片上放置混凝土试验构件；所述A法兰的下平面与箱体底板之间，由外向内设有支撑螺柱和密封囊；所述支撑螺柱上端连接在螺纹孔里；所述支撑螺柱上还设有锁紧螺母；所述支撑螺柱下端支撑在箱体底板上；所述密封囊包围着轴套；所述密封囊的顶部利用上压板固定连接在A法兰的下平面；所述密封囊的底部利用下压板固定连接在箱体底板上；
所述箱体纵向左侧，前、后壁板的内部，分别对称固定连接着至少一对竖立凹形槽，槽口相对；所述凹形槽，在其对应槽口之间，插有一块不高于箱体内壁高度的尾板；所述尾板上设有调整机构；所述尾板右侧设有挡板；所述调整机构与挡板连接，调整挡板左右位置；
所述箱体纵向右侧，其前壁板上下居中处，设有一只窥视孔，所述窥视孔为柱形单台阶孔，内孔大，外孔小；所述单台阶孔的台阶上，顺次设有前密封垫，窗玻璃，后密封垫，带颈法兰；所述带颈法兰，颈部端面压在后密封垫上，法兰固定连接在前壁板内侧壁上；
所述箱盖中部也设有一只A安装孔，安装第二套液压缸；所述第二套液压缸与前述液压缸结构相同；所述箱盖上还设有一只阀门；所述箱体，在其底板上还设有一只截止阀；
前述所述水压控制系统，包含供水箱、滤器、水泵、卸荷阀、单向阀、溢流阀、所述水泵输入端通过滤器与供水箱相连；所述水泵输出端分二路，一路水泵输出端—卸荷阀—供水箱，另一路水泵输出端—单向阀，所述单向阀输出端分别至箱体左端的水管接头、卸荷阀控制端(A端)、和压力表开关到压力表；所述箱体的右端面设有溢流阀；溢流阀的输出端连接至供水箱。
所述水压控制系统和油压控制系统设有一只总电源断路器，所述断路器由时间继电器控制自动断开。
所述水箱，其材质为金属材质。
所述水箱，其表面设有防护层。
所述水管接头，为筒状两端式，与箱体连接的一端为法兰，另一端为设有管螺纹的圆管。
所述尾板，插在凹形槽内，其尾板与凹形槽之间的配合为间隙配合，间隙不小于0.5毫米。
所述活塞杆，其左端设有一只铰链孔。
所述活塞杆与压板之间为活动连接，其活动连接方式为铰链连接。
所述液压缸的端盖，左定位轴颈和右定位轴颈分设端盖两端，中部外形为台阶状，左侧为圆形，右侧为正方形，其边长小于或等于左侧圆形的内接正方形边长，使得端盖左止推面为圆形，右止推面为方形，且在左、右止推面上对应设有B密封槽和C密封槽；所述端盖的轴向设有活塞杆导向孔；所述导向孔内轴向从左至右，顺次设有E密封槽、汇液槽、F密封槽；所述端盖中部的正方形四周平面上，每个平面中部均设有一只与汇液槽连通的排泄孔；
所述窥视孔为圆形。
本发明的优点和有益效果：
本发明的优点是，该装置实现了混凝土构件持荷和渗透同时进行的目标，满足“渗流—应力场”耦合作用试验需要，该装置不仅可以人为控制腐蚀介质成分、浓度，通过水压控制系统可以控制对混凝土构件水压大小；同时利用双液压缸对混凝土构件进行压缩抗弯试验，由液压缸的油压系统调节液压缸的压强大小，以实现对混凝土构件的高仿真试验。液压缸左端盖通过双向密封圈，以及增设汇液槽、排泄孔，实现一只端盖双向密封。
此外，溢流阀安装在箱体右端面上，当系统工作在溢流状态下，箱体内的水压处于稳定，且能够保持流动，从而实现模仿自然界地下水的流动；设置的窥视孔方便观察混凝土构件在试验时的状态；总电源断路器通过时间继电器控制断开，试验结束后，能够及时切断电源，实现节能。
本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
图1为装置纵向剖视图；
图2为图1去除箱盖的俯视图；
图3为端盖25轴向剖视图；
图4为图3的A-A向剖视图；
图5为水压控制系统；
图6为水箱示意图；
图7为前壁板窥视孔剖面图。
图8为总电源断路器定时保护电路。
其中：1、箱盖，1a、A安装孔，2、密封垫，3、阀门，4、凹形槽，5、尾板，6、A螺钉，7、A密封圈，8、水管接头，9、B螺钉，10、箱体，10a、箱体进水孔，10b、窗口孔，10c、安装孔，11、箱脚，12、锁紧螺母，13、支撑螺柱，15、橡胶密封垫片，16、上压板，17、密封囊，18、下压板，19、轴套，19a、轴套孔，19b、A法兰，20、软垫，21、压板，22、销轴，23、活塞杆，24、B密封圈，25、端盖，26、E密封圈，27、C密封圈，28、F密封圈，29、液压缸，30、第二套液压缸，51、调整螺杆，52、承载螺杆，53、开口挡圈，54、挡板，68、溢流阀，69、截止阀；81、前密封垫，82、外孔，83、窗玻璃，84、后密封垫，85、内孔，86、台阶，87、带颈法兰；
2501、左止推面，2502、左定位轴颈，2503、E密封槽，2504、活塞杆导向孔，2505、B密封槽，2506、固定孔，2507、排泄孔，2508、C密封槽，2509、汇液槽，2510、F密封槽，2511、右定位轴颈，2512、右止推面，2513、安装面，2514、液压缸固定孔。
具体实施方式
为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合附图，对本发明的技术方案进行进一步的描述。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
本发明中所述的“左、右、前、后”的含义指的是阅读者正对附图时，阅读者的左边即为左，阅读者的右边即为右，距离阅读者近的即为前，距离阅读者远的即为后，而非对本发明的特定限定。
本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
如图1、图2、所示，一种可窥式混凝土试验装置，其主体为一只金属碳素结构钢板焊接而成的水箱，该水箱含有箱体10和箱盖1；箱体10为长方体槽形，槽口向上，在槽口向外设有法兰，在法兰的上面，顺次设有密封垫2、箱盖1，密封垫2的材质为橡胶；箱盖1与箱体10的法兰之间通过A螺钉6固定连接；箱体10的左端横向壁板，靠上居中处设有一只箱体进水孔10a，在箱体进水孔10a的外部，设有水管接头8，并使水管接头8与进水孔10a保持同心，水管接头8的一端为法兰，通过B螺钉9、A密封圈7与箱体10固定连接，水管接头8的另一端为设有管螺纹的圆管，与水压控制系统中单向阀67的输出端(P2)连接。
所述箱体10，其底板居中设有窗口孔10b，所述窗口孔10b内设有轴套19，轴套19与窗口孔10b间隙配合；所述轴套19的上口部，设有A法兰19b；所述A法兰19b径向中部，设有四只均布贯通A法兰19b上下平面的螺纹孔，A法兰19b的上平面设有橡胶密封垫片15，在橡胶密封垫片15上面，放置待试验的混凝土构件；A法兰19b的下平面与箱体10底板之间，由外向内设有支撑螺柱13和密封囊17；所述支撑螺柱13上端连接在螺纹孔里；所述支撑螺柱13上还设有锁紧螺母12；所述支撑螺柱13下端支撑在箱体底板上；所述密封囊17包围着轴套19；所述密封囊17的顶部利用上压板16固定连接在A法兰19b的下平面；所述密封囊17的底部利用下压板18固定连接在箱体10底板上；所述轴套19的芯部设有贯通的轴套孔19a，其形状为圆形，模拟涵洞。
所述箱体10纵向左侧，前、后壁板的内部，分别对称固定连接着一对竖立凹形槽4，槽口相对，在对应槽口之间，插有一块低于箱体10内壁高度约15毫米的尾板5；尾板5为长方体，厚度25毫米，尾板5与凹形槽4之间的配合为间隙配合，间隙为1毫米。所述尾板5上设有调整机构；所述尾板5右侧设有挡板54；所述调整机构与挡板54连接，调整挡板54左右位置；其目的是方便安装不同大小的混凝土构件，本实施例的调整机构是在尾板5中部设有贯通螺孔，在贯通螺孔中设有一只调整螺杆51，调整螺杆51右侧，利用开口挡圈53与挡板54活动连接，用来调整挡板54左右位移；在调整螺杆51周围，尾板5上还均布四只承载螺杆52，与尾板5螺纹连接，用来支撑挡板54，使混凝土构件试验时，施加在挡板54上的载荷，通过承载螺杆52传递到尾板5上。
所述箱体10右端横向壁板的中部，设有一只安装孔10c；所述液压缸29为单活塞杆液压缸，活塞杆23从箱体右端外部，穿过安装孔10c进入箱体内，利用液压缸29上端盖25的固定孔2506，将液压缸29通过B密封圈24，即O形密封圈，密封固定在箱体10右端横向壁板的外侧，液压缸29由油压控制系统控制，保证对混凝土构件进行试验时所需载荷，且压缩抗弯试验的载荷根据需要可调；活塞杆23的左端，利用销轴22，与压板21铰链连接在一起，压板21的下平面设有软垫20，目的是让压板21上的压紧力，能够均匀作用在混凝土构件上。
所述箱体10，其底部还设有箱脚11，箱脚11为角铁焊接在箱体上，高度为85毫米。
所述箱体10，在其底板上还设有一只截止阀69，试验结束后，用来将箱体10内的盐水排入供水箱61。
所述箱盖1的中部设有一只A安装孔1a，安装第二套液压缸30，第二套液压缸30与前述液压缸29的结构完全相同；使混凝土既承受水平方向的压强，同时也承受着垂直方向的压强，从而能够更加精确模拟混凝土在自然界的受力状态；所述箱盖1上还设有一只阀门3，用来给箱体10灌水时，排空其内部空气；
如图3、图4所示，液压缸29的端盖25，左定位轴颈2502和右定位轴颈2511分设端盖25的左右两端，中部外形为台阶状，左侧为圆形，右侧为左侧圆形的内接正方形，也就是说，端盖25左止推面2501为圆形，右止推面2515为方形，且在左、右止推面上对应设有环形B密封槽2505和C密封槽2508；B密封槽2505和C密封槽2508的内径分别与左定位轴颈2502和右定位轴颈2511的外径相同，以方便B密封圈24和C密封圈27的安装，B密封圈24和C密封圈27均为O形圈；液压缸固定孔2514对称设置在右止推面2512的四角上，用来将端盖25与液压缸筒体进行固定连接；固定孔2506共四只，对称设置在安装面2513的对称轴上，固定孔2506在箱体10右端壁板上的对应螺纹孔的位置设置，是对称设置在安装孔10c的垂直和水平对称线上。保证端盖25与箱体10固定连接后，其固定孔2506在箱体10右端壁板上的分布分别为上下左右。
端盖25的轴向设有活塞杆导向孔2504；所述活塞杆导向孔2504的轴向，从左至右，顺次设有E密封槽2503、汇液槽2509、F密封槽2510,E密封槽2503与F密封槽2510内分别设有E密封圈26与F密封圈28，E密封圈26与F密封圈28为孔用YX形密封圈，E密封圈26的开口方向向左，用来密封箱体10内的水压；F密封圈28的开口方向向右，用来密封油缸29内的油压；所述端盖25中部的右止推面2515方形四周平面上，每面中部均设有一只与汇液槽2509连通的排泄孔2507，并使得排泄孔2507的轴线横平竖直，确保端盖25安装后，总有一只排泄孔2507垂直向下，排泄孔2507为腰形孔。
汇液槽2509的设置，是用来储存从箱体10经E密封圈26泄漏出来的水，以及从液压缸29经F密封圈28泄漏出来的油；为避免汇液槽2509储存满以后，箱体10里的水与液压缸29内的油互相串通，端盖25设置了排泄孔2507，本装置在端盖25的上下左右四个方形侧面上，均设有一只排泄孔2507，即端盖25固定到箱体10后，总有一只排泄孔2507的孔口向下排液，同时向上的孔可以作为进排气孔，左右孔既可以排液也可以进排气，保证汇液槽2509与大气联通，并保持气压平衡，并使得排泄孔2507排泄通畅，实现一个端盖双向密封。
如图5所示，所述水压控制系统，包括供水箱61、滤器62、水泵63、卸荷阀64、单向阀67、溢流阀68，水泵63输入端通过滤器62与供水箱61相连，水泵63输出端分二路，一路水泵63输出端—卸荷阀64—供水箱61，另一路水泵63输出端—单向阀67，单向阀67输出端分别至箱体10左端的水管接头8、卸荷阀64控制端(A端)、和压力表开关66到压力表65；箱体10的右端面设有溢流阀68；溢流阀68的输出端连接至供水箱61。
水压控制系统的工作过程：将供水箱61内的盐水经滤器62—水泵63—单向阀67—水管接头8—箱体10；当箱体10内的压强达到卸荷阀64的设定值时，水泵63出口经卸荷阀64开始卸荷工作，箱体10通过单向阀67保压；当箱体10内的压强小于卸荷阀64的关闭值时，卸荷阀64自动关闭，水泵63出口经单向阀67、水管接头8、继续向箱体10供水。
此外，溢流阀68的作用有二，其一与卸荷阀64互为备份，起安全阀作用，即当卸荷阀64不能够卸荷，溢流阀68自动溢流，反之亦然，确保系统安全运行；其二为系统仿真，当溢流阀68设定的溢流值小于卸荷阀64的设定值时，水箱19内的水压达到溢流阀68设定的溢流值时，系统将工作在溢流状态，从而，能够使箱体内的压力水在保压状态下，模仿自然界地下水的流动。
如图6、7所示，所述箱体10纵向右侧，其前壁板上下居中处，设有一只窥视孔，窥视孔为圆柱形单台阶孔，内孔85大，外孔82小；在单台阶孔的台阶86上，顺次设有前密封垫81，窗玻璃83，后密封垫84，带颈法兰87；所述带颈法兰87，其颈部端面压在后密封垫84上，法兰通过螺钉固定连接在箱体10的前壁板的内侧壁上；此外，台阶86上涂有密封胶，密封胶为SI587平面密封剂，使窗玻璃83密封固定连接在箱体10的前壁板上，密封垫81、后密封垫84的材料为硅橡胶，从而，满足观察混凝土构件在试验状态时的要求。
如图8所示，本实施例，水压控制系统和油压控制系统设有一只总电源断路器定时保护电路，包含断路器DK、和时间继电器DS型号为DH48S-1Z；断路器DK内设有分励脱扣线圈D，断路器DK的电源输入端为A、B、C，其输出端为U2、V2、W2；时间继电器DS中，2、4端为电源端，6、8端为得电延时闭合触点YB的端口，1、3为时间继电器DS复位端，SB为水压控制系统或油压控制系统的起动按钮延伸遥控触点；工作过程：合上断路器DK，水压控制系统或油压控制系统得电，设时间继电器DS的定时，当SB按钮被按下时，时间继电器DS定时复位，并开始定时工作，当时间继电器DS达到定时时，触点YB闭合,断路器DK内的分励脱扣线圈D得电，断路器DK断开，水压控制系统和油压控制系统均失电，时间继电器DS、分励脱扣线圈D也同时失电，触点YB断开，系统复位，该系统不仅保证断路器DK能够可靠断开，同时还使分励脱扣线圈D在可靠断开断路器DK后，能够快速失电，提高分励脱扣线圈D的使用寿命。
Claims (9)
1.一种可窥式混凝土试验装置，包含水箱，水压控制系统，水管接头，油压控制系统，液压缸；其特征在于：所述水箱，包含箱体和箱盖；所述箱体为长方体槽形，槽口向上，在槽口上设有法兰，法兰上顺次设有密封垫、箱盖；所述法兰与箱盖之间固定连接；所述箱体，其左端横向壁板，靠上居中处设有一只箱体进水孔，在箱体进水孔的外部，设有水管接头；所述水管接头与水压控制系统连通；所述箱体右端横向壁板的中部，设有一只安装孔；所述液压缸为单活塞杆液压缸，活塞杆从箱体右端外部，穿过安装孔进入箱体内，利用液压缸端盖上的固定孔，将液压缸密封固定在箱体右端横向壁板的外侧；所述油压控制系统控制液压缸内活塞的移动和压强；所述活塞杆，其左端活动连接一块压板；所述箱体，其底部还设有箱脚；
所述箱体，其底板居中设有窗口孔，所述窗口孔内设有轴套，轴套与窗口孔间隙配合；所述轴套的上口部，设有A法兰；所述A法兰，径向中部，至少设有三只均布贯通A法兰上下平面的螺纹孔；所述A法兰的上平面设有橡胶密封垫片；所述橡胶密封垫片上放置混凝土试验构件；所述A法兰的下平面与箱体底板之间，由外向内设有支撑螺柱和密封囊；所述支撑螺柱上端连接在螺纹孔里；所述支撑螺柱上还设有锁紧螺母；所述支撑螺柱下端支撑在箱体底板上；所述密封囊包围着轴套；所述密封囊的顶部利用上压板固定连接在A法兰的下平面；所述密封囊的底部利用下压板固定连接在箱体底板上；
所述箱体纵向左侧，前、后壁板的内部，分别对称固定连接着至少一对竖立凹形槽，槽口相对；所述凹形槽，在其对应槽口之间，插有一块不高于箱体内壁高度的尾板；所述尾板上设有调整机构；所述尾板右侧设有挡板；所述调整机构与挡板连接，调整挡板左右位置；
所述箱体纵向右侧，其前壁板上下居中处，设有一只窥视孔，所述窥视孔为柱形单台阶孔，内孔大，外孔小；所述单台阶孔的台阶上，顺次设有前密封垫，窗玻璃，后密封垫，带颈法兰；所述带颈法兰，颈部端面压在后密封垫上，法兰固定连接在前壁板内侧壁上；
所述箱盖中部也设有一只A安装孔，安装第二套液压缸；所述第二套液压缸与前述液压缸结构相同；所述箱盖上还设有一只阀门；所述箱体，在其底板上还设有一只截止阀；
前述所述水压控制系统，包含供水箱、滤器、水泵、卸荷阀、单向阀、溢流阀、所述水泵输入端通过滤器与供水箱相连；所述水泵输出端分二路，一路水泵输出端—卸荷阀—供水箱，另一路水泵输出端—单向阀，所述单向阀输出端分别至箱体左端的水管接头、卸荷阀控制端(A端)、和压力表开关到压力表；所述箱体的右端面设有溢流阀；溢流阀的输出端连接至供水箱。
所述水压控制系统和油压控制系统设有一只总电源断路器，所述断路器由时间继电器控制自动断开。
2.根据权利要求1所述的一种可窥式混凝土试验装置，其特征在于：所述水箱，其材质为金属材质。
3.根据权利要求1所述的一种可窥式混凝土试验装置，其特征在于：所述水箱，其表面设有防护层。
4.根据权利要求1所述的一种可窥式混凝土试验装置，其特征在于：所述水管接头，为筒状两端式，与箱体连接的一端为法兰，另一端为设有管螺纹的圆管。
5.根据权利要求1所述的一种可窥式混凝土试验装置，其特征在于：所述尾板，插在凹形槽内，其尾板与凹形槽之间的配合为间隙配合，间隙不小于0.5毫米。
6.根据权利要求1所述的一种可窥式混凝土试验装置，其特征在于：所述活塞杆，其左端设有一只铰链孔。
7.根据权利要求1所述的一种可窥式混凝土试验装置，其特征在于：所述活塞杆与压板之间为活动连接，其活动连接方式为铰链连接。
8.根据权利要求1所述的一种可窥式混凝土试验装置，其特征在于：所述液压缸的端盖，左定位轴颈和右定位轴颈分设端盖两端，中部外形为台阶状，左侧为圆形，右侧为正方形，其边长小于或等于左侧圆形的内接正方形边长，使得端盖左止推面为圆形，右止推面为方形，且在左、右止推面上对应设有B密封槽和C密封槽；所述端盖的轴向设有活塞杆导向孔；所述导向孔内轴向从左至右，顺次设有E密封槽、汇液槽、F密封槽；所述端盖中部的正方形四周平面上，每个平面中部均设有一只与汇液槽连通的排泄孔。
9.根据权利要求1所述的一种可窥式混凝土试验装置，其特征在于：所述窥视孔为圆形。
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