CN109856040A - 混凝土干湿循环侵蚀试验机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土干湿循环侵蚀试验机，包括与储液箱相连通的腐蚀箱，腐蚀箱内设置有透水板，透水板的上方和下方分别对应设置有出风管和带有第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的进风管，出风管和进风管分别向腐蚀箱的外部延伸并通过连接管相连通，连接管位于第一、二电磁阀之间，且连接管上设置有带有鼓风机的换热器；腐蚀箱内设置有第一、二温湿度传感器，第一、二温湿度传感器的信号输出端分别和单片机信号输入端相连，单片机的控制输出端分别和电磁阀的控制输入端、换热器的控制输入端相连。本发明能够确保试验过程更加精准，实现试验细节控制规律化，节省了人力物力，提高了试验的可重现性及研究成果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土耐久性能测试设备技术领域，尤其是涉及一种混凝土干湿循环侵蚀试验机。
背景技术
抗侵蚀性能是反映混凝土耐久性能的一个重要指标。目前，对混凝土抗侵蚀性能的研究主要集中在对混凝土受硫酸盐腐蚀、氯离子侵蚀、复合盐腐蚀以及干湿循环与上述腐蚀性物质的耦合腐蚀方面。研究表明，受到化学侵蚀时，混凝土的水位变化区腐蚀速度最快，劣化最严重。现有室内加速腐蚀试验大多是针对一定时间内试验仓内的温度、湿度、水位、腐蚀液种类及浓度等的变化来研究混凝土的耐久性，这种采用时间调节参数变化的方式给试验检测和相关研究带来了很大的波动性。由于混凝土试件具有吸水快、干燥慢的特点，在混凝土干湿循环侵蚀试验中，相同时间内不同配合比的混凝土试件在相同深度处的温湿度大不相同，如果以时间来控制侵蚀试验中的干燥和浸泡过程，当干燥时间过短时，混凝土的干燥程度过低，加快不了劣化速度；当浸泡时间过长时，不仅混凝土的干燥深度增长缓慢，而且浪费时间，且不能加快试件的劣化速度。遗憾的是，迄今为止尚未找到一种较为合理且统一的干湿循环制度，不同学者所采用的干湿循环制度差异性与随意性均很大，由于只设定试件的干燥、浸泡以及升温、保温、降温、冷却等阶段的时间，而忽视了干燥、浸泡以及升温、保温、降温、冷却的目的是使试件内部达到一定的湿度和温度，导致试验结果可比性和重现性差。此外，在加热阶段现有试验设备的试验仓内往往会形成水汽，使混凝土试件很难能在干燥的环境中干燥，削弱了腐蚀产物的结晶环境。
发明内容
本发明提供一种混凝土干湿循环侵蚀试验机，目的在于解决现有试验机不能对混凝土试件干湿度进行合理控制等问题。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的混凝土干湿循环侵蚀试验机，包括与储液箱相连通的腐蚀箱，所述腐蚀箱内设置有用于放置混凝土试件的透水板，所述透水板的上方和下方分别对应设置有出风管和带有第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的进风管，所述出风管和进风管分别向腐蚀箱的外部延伸并通过连接管相连通，所述连接管位于所述第一电磁阀和第二电磁阀之间，且连接管上设置有带有鼓风机的换热器；所述腐蚀箱内设置有第一温湿度传感器和用于埋设在混凝土中心试件中的第二温湿度传感器，所述第一温湿度传感器的信号输出端和第二温湿度传感器的信号输出端分别和单片机信号输入端相连，所述单片机的控制输出端分别和电磁阀的控制输入端、换热器的控制输入端相连。
所述腐蚀箱与储液箱通过带有进液泵的进液管和带有出液泵的出液管相连通。
所述换热器包括壳体，所述壳体内设置有与制冷装置或加热装置相连的换热管。
所述腐蚀箱底部设置有排污管。
本发明提供的混凝土干湿循环侵蚀试验机，结构简单，使用方便，能够实现侵蚀试验过程注液、浸泡、风干、升温、冷却等操作的全自动化控制，确保试验过程更加精准，实现试验细节控制规律化，节省了人力物力，提高了试验的可重现性及研究成果的准确性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是本发明装置和市售装置进行混凝土抗硫酸盐侵蚀试验效果对比图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明所述的混凝土干湿循环侵蚀试验机，包括底部带有排污管的腐蚀箱1，该腐蚀箱1通过带有进液泵2.1的进液管2.2和带有出液泵2.3的出液管2.4与储液箱2相连通。腐蚀箱1内设置有用于放置混凝土试件M的透水板3，透水板3的上方和下方分别对应设置有出风管4.1和带有第一电磁阀4.2、第二电磁阀4.3和第三电磁阀4.6的进风管4.4，出风管4.1和进风管4.4分别向腐蚀箱1的外部延伸并通过连接管4.5相连通，连接管4.5位于第一电磁阀4.2和第二电磁阀4.3之间，且连接管4.5上安装有换热器，换热器的壳体内设置有鼓风机5和换热管6，上述换热管6包括加热管和与制冷压缩机相连的冷却铜管，加热管和冷却铜管上均安装有电控阀。上述第三电磁阀4.6安装在位于第二电磁阀4.3阀后的支管上。腐蚀箱1内安装有第一温湿度传感器7.1和用于埋设在混凝土中心试件N中的第二温湿度传感器7.2，第一温湿度传感器7.1的信号输出端和第二温湿度传感器7.2的信号输出端分别和单片机信号输入端相连，单片机的控制输出端分别和进液泵2.1的控制输入端、出液泵2.3的控制输入端、电磁阀4.2的控制输入端、换热管电控阀的控制输入端相连。
使用时，根据试验目的选择合适配比制备成合适尺寸的混凝土试验试件M；当混凝土试件M制备成型时，选择其中一个混凝土试件M，在其成型面中心位置预留埋设孔，拆模后埋入第二温湿度传感器7.2，并用微膨胀水泥砂浆将埋设孔封堵密实，制得混凝土中心试件N。将混凝土试件M和混凝土中心试件N养护至规定龄期后，放置在透水板3上，设定腐蚀箱1内的目标温度和目标湿度，开始试验。
试验包括浸泡、排液、风干、升温、保温、冷却等步骤，上述步骤完成为1个循环，多次重复上述步骤实现多个循环：
（1）浸泡，开启进液泵2.1，通过进液管2.2向腐蚀箱1内注入一定量的腐蚀液，使液位高于试件上表面2~3cm，对混凝土试件M和混凝土中心试件N进行浸泡；
（2）排液，当第二温湿度传感器7.2检测到试件内的湿度达到预定值时，单片机控制出液泵2.3开启，通过出液管2.4将腐蚀液排至储液箱2内；
（3）风干，开启第一电磁阀4.2和第三电磁阀4.6，关闭第二电磁阀4.3，打开鼓风机5，使空气沿着进风管4.4→腐蚀箱1→出风管4.1→连接管4.5→外部环境流动，称之为外循环；
（4）升温，开启加热管的电控阀，关闭第一电磁阀4.2和第三电磁阀4.6，打开第二电磁阀4.3，对循环空气进行加热，构成加热内循环：进风管4.4→腐蚀箱1→出风管4.1→连接管4.5→进风管4.4；
与直接从外界吹入空气相比，上述加热内循环的方式大大降低了热能消耗，并显著减少了加热时间；同时，热风均匀吹过混凝土试件M和混凝土中心试件N，可使试件温湿度变化更加均匀一致，提高了试验的准确性。当第一温湿度传感器7.1检测到腐蚀箱1内的空气湿度超过设定值时，单片机控制第一电磁阀4.2和第三电磁阀4.6打开、第二电磁阀4.3关闭，将箱内空气排至向外形成外循环；当第一温湿度传感器7.1检测到腐蚀箱1内的空气湿度低于设定值时，单片机控制第一电磁阀4.2和第三电磁阀4.6关闭、第二电磁阀4.3打开，重新进行加热内循环。如此，解决了加热阶段腐蚀箱1内混凝土试件水分向外散发造成的箱内湿度增加、试件难以干燥的问题。当第二温湿度传感器7.2检测到混凝土中心试件N内部的温度达到设定值时，单片机控制加热管的电控阀关闭，停止对腐蚀箱1内空气的加热；
（5）保温，保持混凝土试件N内部维持设定温度，通过单片机控制加热管的电控阀开合，保持空气流动内循环，对腐蚀箱1内空气进行加热保持温度。当第一温湿度传感器7.1检测到腐蚀箱1内的空气湿度超过设定值时，单片机控制第一电磁阀4.2和第三电磁阀4.6打开、第二电磁阀4.3关闭，将箱内空气排至向外形成外循环；当第一温湿度传感器7.1检测到腐蚀箱1内的空气湿度低于设定值时，单片机控制第一电磁阀4.2和第三电磁阀4.6关闭、第二电磁阀4.3打开，重新进行加热内循环；
（6）预冷却，当第二温湿度传感器7.2检测到混凝土试件N内部的湿度达到设定值时，单片机控制第一电磁阀4.2和第三电磁阀4.6打开、第二电磁阀4.3关闭，将箱内热空气排至向外进行外循环初冷却；
（7）终冷却，单片机控制第一电磁阀4.2和第三电磁阀4.6关闭、第二电磁阀4.3打开，开启冷却铜管的电控阀，通过空气内循环方式对试件进行终冷却使温度至设定值。
本发明通过调节温湿度控制参数，模拟不同地区（干燥地区、湿润地区）、不同工况（海水侵蚀、硫酸盐侵蚀）条件下的混凝土的抗腐蚀性能，经过改动，也可以用于研究不同混凝土材料对水分迁移的影响。上述第二温湿度传感器7.2的探头可埋设在试件内不同深度处，方便设定与实际模拟工况最接近的腐蚀参数。由于可以根据混凝土试件内部温湿度的测定值控制对试件的浸泡、风干程度，提高了试验的精确性，且试验重现性好。此外，鼓风式的加热冷却系统可加快试件干燥、升温、冷却的速度，缩短研究周期，实现资源节约。
采用满足国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082-2009）抗硫酸盐侵蚀试验规定的市售全自动混凝土硫酸盐侵蚀试验机和本发明的装置分别进行混凝土抗硫酸盐侵蚀试验，其中，混凝土试件的配合比参数相同，在进行60个循环之后，混凝土的劣化情况见图3。可见，采用本发明的装置混凝土劣化严重，腐蚀产物和结晶产物明显增加，表面开裂严重。采用市售全自动混凝土硫酸盐侵蚀试验机的试件腐蚀不明显，仍保持良好的完整性。相比之下，本发明的装置腐蚀速度更快，效果更好，更有利于快速评价混凝土的抗腐蚀性能。
Claims (4)
1.一种混凝土干湿循环侵蚀试验机，包括与储液箱相连通的腐蚀箱，其特征在于：所述腐蚀箱内设置有用于放置混凝土试件的透水板，所述透水板的上方和下方分别对应设置有出风管和带有第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀的进风管，所述出风管和进风管分别向腐蚀箱的外部延伸并通过连接管相连通，所述连接管位于所述第一电磁阀和第二电磁阀之间，且连接管上设置有带有鼓风机的换热器；所述腐蚀箱内设置有第一温湿度传感器和用于埋设在混凝土中心试件中的第二温湿度传感器，所述第一温湿度传感器的信号输出端和第二温湿度传感器的信号输出端分别和单片机信号输入端相连，所述单片机的控制输出端分别和电磁阀的控制输入端、换热器的控制输入端相连。
2.根据权利要求1所述的混凝土干湿循环侵蚀试验机，其特征在于：所述腐蚀箱与储液箱通过带有进液泵的进液管和带有出液泵的出液管相连通。
3.根据权利要求1所述的混凝土干湿循环侵蚀试验机，其特征在于：所述换热器包括壳体，所述壳体内设置有与制冷装置或加热装置相连的换热管。
4.根据权利要求1所述的混凝土干湿循环侵蚀试验机，其特征在于：所述腐蚀箱底部设置有排污管。
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