CN109883927B - 压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，包括压弯荷载加载装置和电加速快速氯离子迁移装置；压弯荷载加载装置主要由钢垫板、掏空的钢板(3)、液压千斤顶一(1)、液压千斤顶二(2)组成；电加速快速氯离子迁移装置主要由阳极实验槽(16)、阴极实验槽(17)和圆形储水槽组成。在此基础上，发明人研究了掏空的钢板尺寸、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度、千斤顶承载力之间的关系模型，为压弯加载装置的设计提供了理论依据。据此，发明人建立了相应的测试方法，利用本发明的测试系统在持续压弯荷载作用下对混凝土氯离子扩散性能进行测试，并结合DIC图像处理技术，即可用于应力与氯离子扩散系数的关系。

Description

压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统及其方法

技术领域

本发明属于混凝土氯离子迁移系数测量技术领域，尤其涉及一种压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统及其方法。

背景技术

引起钢筋锈蚀的原因有很多种，氯离子去钝化引起的钢筋锈蚀最为普遍和严重，而钢筋锈蚀又是引起混凝土结构破坏的重要因素。实际环境中，混凝土结构往往受到荷载和氯离子的耦合作用，因此研究荷载作用下氯离子的渗透性对混凝土的工程安全具有重要意义。目前国内外对混凝土结构抗氯离子渗透性能的测定方法做了不少研究，并制定了相关的实验规程。目前主要采用的有电通量法和快速氯离子迁移法(简称RCM法)来表述混凝土抗氯离子渗透性能。电通量法是用在Φ100*50mm的混凝土试件两端施加60V的直流电压，通过记录6h内流过的电通量大小来评价混凝土氯离子的渗透性能。恒压下的快速氯离子迁移法是指在Φ100*50mm混凝土试件两端施加30±0.2V直流电压，通过初始电流确定通电时间，通过试件中的平均渗透深度来计算混凝土的氯离子迁移系数来评价混凝土氯离子的渗透性能。然而，这两种实验方法无法实现在测试的同时施加各类荷载，而实际情况中混凝土试件常常受到荷载和各类环境因素耦合作用，卸载后水泥浆中毛细孔的体积和形状会受到影响，而混凝土渗透性很大程度上取决于水泥浆中相互连通的毛细孔的体积和形状，因此荷载的持续性会影响到氯离子在混凝土结构内部的传输扩散，即氯离子渗透性能。

中国专利“弯曲应力下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置及其测试方法”(专利号201210012423.6公开日20120801)公开了一种持续弯曲应力作用下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置及其测试方法；然而该实验装置通过受拉螺杆维持对混凝土试件的压力，当测试时间较长时由于混凝土试块的徐变而造成压力降低，而且研究的是弯曲荷载作用下的混凝土中氯离子渗透性能，不能研究压弯荷载。

中国专利申请“混凝土快速氯离子迁移系数加载测试装置及其方法”(申请号201210013077.3公开日20120711)公开了一种单轴持续压荷载下混凝土快速氯离子迁移系数加载测试装置及其方法，该装置通过千斤顶和受拉螺杆来施加和维持对被测试件的荷载，该实验装置同样不能对被测试件施加压弯荷载。

综上，目前对持续压弯荷载作用下利用快速氯离子迁移原理测试混凝土氯离子扩散性能的测试装置以及方法在国内仍然是空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统及其方法，便于对混凝土试件施加持续压弯荷载用于快速氯离子迁移法测试混凝土氯离子渗透性。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，包括压弯荷载加载装置和电加速快速氯离子迁移装置；

压弯荷载加载装置主要由钢垫板、掏空的钢板(3)、液压千斤顶一(1)、液压千斤顶二(2)组成；钢垫板包括第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)、第三钢垫板(6)、第四钢垫板(7)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)、第八钢垫板(11)、第九钢垫板(12)，其中，第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)、第三钢垫板(6)、第四钢垫板(7)置于长方体混凝土试件(13)的上端，第五钢垫板(8)和第六钢垫板(9)置于混凝土试件(13)的下端，第七钢垫板(10)置于混凝土试件(13)的左端，第八钢垫板(11)和第九钢垫板(12)置于混凝土试件(13)的右端；第八钢垫板(11)和第九钢垫板(12)之间设有千斤顶一顶压缸(14)，第三钢垫板(6)和第四钢垫板(7)之间设有千斤顶二顶压缸(15)；

掏空的钢板内部掏空一个七棱柱形；第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)和第三钢垫板(6)形成一个荷载分配体系，其中，第三钢垫板(6)相当于分配梁，第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)相当于支座；第四钢垫板(7)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)、第九钢垫板(12)和掏空的钢板(3)形成一个反力架；掏空的钢板(3)分别与第四钢垫板(7)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)、第九钢垫板(12)之间夹有防导电的聚四氟乙烯膜(22)，混凝土试件(13)分别与第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)和钢垫板(12)之间夹有防导电的聚四氟乙烯膜(22)；

电加速快速氯离子迁移装置主要由阳极实验槽(16)、阴极实验槽(17)和圆形储水槽组成，混凝土试件(13)两侧的阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)由夹具(36)和两侧木块(18)固定；阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)均为透明有机玻璃腔体，且腔体与混凝土试件(13)外表面之间紧夹着一层电极板网(34)，电极板网(34)与腔体之间设置着四个沿长方形分布的弹簧(35)；阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)上表面分别设置入水管口一(19)、入水管口二(20)，阳极一侧设有小圆孔口一(26)；圆形储水槽(30)内设有一个潜水泵(31)，潜水泵(31)、圆形储水槽(30)、圆孔口处套有的软管一(27)、软管二(28)形成一个闭合的流动水循环；软管一(27)一端与阴极实验槽相连，另一端悬置于圆形储水槽(30)上方；软管二(28)一端与阴极实验槽侧面的相连，另一端与潜水泵(31)相连；软管三(29)一端与小圆孔口一(26)连接，另一端悬空，并通过止水夹控制开关。

阳极实验槽(16)通过上表面入水管口一(19)引出的电源导线与直流稳压电源(21)的正极相连，阴极实验槽(17)通过上表面入水管口二(20)引出的电源导线与直流稳压电源(21)的负极相连。

阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)内分别盛有摩尔浓度0.2mol/L的KOH溶液和质量浓度5％的NaCl溶液；圆形储水槽(30)中盛有质量浓度为5％的NaCl溶液。

掏空的钢板最小尺寸、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度、千斤顶承载力之间满足以下关系模型：

A)自变量为钢板尺寸、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度，因变量为千斤顶承载力；建立自变量与因变量之间的关系模型；

已知长方体混凝土试件(13)尺寸为100mm×50mm×400mm，钢垫板(10)、钢垫板(11)、钢垫板(12)、千斤顶一顶压缸(14)、混凝土试件(13)相互平行，各接触面中点的垂线重合且平行于水平面，千斤顶二顶压缸(15)、钢垫板(6)、钢垫板(7)、混凝土试件(13)的接触面中点的垂线重合且平行于铅垂面；设千斤顶承载力为F，不同型号的钢材所对应的抗剪强度设计值f_v，易知最危险点位于钢板内壁的最薄弱处，钢材的最危险点在剪切应力状态下处于弹性工作状态应满足式(1)，

其中，

将(2)式代入(1)式得

将(3)式改写为

x与y满足以下关系式，

y＝d+x-300 (5)

上述式(1)-(5)中，钢板掏空处内壁距钢板外表面最短的垂直向间距为a，钢板横向对应的尺寸为x，钢板纵向对应的尺寸为y所有钢垫板厚度均为d，千斤顶高度为q；

B)自变量为千斤顶承载力、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度，因变量为钢板尺寸，建立自变量与因变量之间的关系模型；

设千斤顶承载力为F，不同型号的钢材所对应的抗剪强度设计值f_v，

将(4)式改写为

将(5)式代入(6)式得

使用上述测试系统的压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试方法，包括以下步骤：

<一>先放置各钢垫板、千斤顶和混凝土试件(13)，用千斤顶对钢垫块施加压力，通过反力架将力传递到混凝土试件(13)上；

<二>将带电极板网(34)的阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)别分放置在混凝土试件(13)的两侧，同时用木块(18)和夹具(36)固定，随后阳极实验槽(16)下表面小圆孔口一(26)处的软管用夹子夹住，在阳极实验槽(16)入水管口一(19)处注满0.2mol/L的KOH溶液，阴极实验槽(17)通过潜水泵(31)注满质量浓度为5％的NaCl溶液，随后将阳极实验槽(16)与直流稳压电源(19)的正极相连，阴极实验槽(17)与直流稳压电源(21)的负极相连；

<三>根据CCES 01－2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》，电压调整为30±0.2V的恒压并确定持续时间；

<四>断开电源，先卸去阴阳极实验槽，再卸去荷载，将混凝土试件(13)取出，并擦去试件表面多余水分；然后在压力试验机上沿混凝土试件纵向正中位置劈成两端，再沿该切面左右各50mm处劈裂，取中间2个切片作为被测对象，并在各劈裂面上喷洒0.1mol/L的AgN0₃显色剂，15分钟后，用防水笔描绘出渗透轮廓分界线，并将截面划分成10个部分，测量各切片离试件中性层不同高度处白色显色分界线与试件初始氯离子渗透面的距离，以中间两个切片的所有切面的同一高度处测定值的平均值作为该试件在高度值对应弯曲应力下混凝土的氯离子渗透深度平均值X_d,σ，并计算试件在压弯荷载下的压应力和弯曲应力，忽略竖向的挤压应力，叠加弯曲应力和压应力得沿长边方向得正应力：

按下式计算混凝土在压弯荷载状态下的弯曲应力：

按下式计算混凝土在压弯荷载状态下的压应力：

按下式计算混凝土在压弯荷载状态下沿长边方向的正应力：

式(8)-(10)中：

σ₁—截面沿顶压缸1处的平均压应力/MPa；

σ₂—截面沿顶压缸2处的平均压应力/MPa；

F₁—手动液压千斤顶1所施加的荷载/N；

F₂—手动液压千斤顶2所施加的荷载/N；

b—混凝土两极间试件厚度/mm；

h—混凝土试件高度/mm；

y—测量点离试件中性层之间的高度/mm；

L—第五钢垫板与第六钢垫板上表面中心点之间的距离/mm；

<五>按下式计算混凝土非稳态氯离子迁移系数，

式(11)中：

D_RCM，0—RCM测定的混凝土的氯离子扩散系数(m²/s)；

T—阳极电解液的初始温度和结束温度的平均值(K)；

h—试件厚度(m)；

X_d,σ—氯离子渗透深度的平均值(m)；

t—通电试验时间(s)。

针对目前混凝土氯离子迁移系数测量存在的技术问题，发明人设计并制作了一种压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，包括压弯荷载加载装置和电加速快速氯离子迁移装置；压弯荷载加载装置主要由钢垫板、掏空的钢板(3)、液压千斤顶一(1)、液压千斤顶二(2)组成；电加速快速氯离子迁移装置主要由阳极实验槽(16)、阴极实验槽(17)和圆形储水槽组成。在此基础上，发明人研究了掏空的钢板尺寸、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度、千斤顶承载力之间的关系模型，为压弯加载装置的设计提供了理论依据。据此，发明人建立了相应的测试方法，利用本发明的测试系统在持续压弯荷载作用下对混凝土氯离子扩散性能进行测试，并结合DIC图像处理技术，即可用于应力与氯离子扩散系数的关系。

与现有技术相比，本发明具有以下突出优势：

1.本发明解决了利用快速氯离子迁移原理测试混凝土氯离子扩散性能的测试装置不能对被测试件施加持续压弯荷载，无法模拟在役混凝土的实际载荷状态，无法利用快速氯离子迁移法测定持续压弯荷载条件下混凝土氯离子渗透性的问题。

2.本发明利用千斤顶作为加载源，利用反力架的反作用力对混凝土试件施加持续稳定的压弯荷载，可以对被测试件施加多种状态下荷载，研究复杂荷载条件下的混凝土氯离子渗透性，从而揭示混凝土渗透性演变规律，损伤机理及组合机理，若广泛推广于实际工程，可为混凝土结构设计，补强加固，施工提供理论依据。

3.本发明的测试系统结构简单，操作方便，测试过程中荷载稳定、可实时显示，并可按需要随时调整、逐级加载，测试结果稳定、可靠。

4.本发明建立了掏空的钢板尺寸、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度、千斤顶承载力之间的关系模型，节省了设计加载装置的材料，为双轴受压加载装置的设计提供了理论依据。

5.基于本发明，引入了DIC图像处理技术，从而可以分析应变与氯离子扩散系数的关系，为揭示混凝土结构在多场耦合作用下规律提供了补充。

附图说明

图1是安装有长方体混凝土试件的本发明测试系统结构和使用状态示意图。

图2是图1的正视图。

图3是图1的左视图。

图4是图1的俯视图。

图5是安装有长方体混凝土试件的本发明测试系统结合DIC图像处理的结构和使用状态示意图。

图6是图5的正视图。

图7是图5的左视图。

图8是图5的俯视图。

图9是本发明测试系统中含有潜水泵的圆形储水槽的结构示意图。

图10是展示长方体混凝土试件、千斤顶、聚四氟乙烯膜、钢垫板相对位置关系的爆炸视图。

图11是展示长方体混凝土试件、阳极实验槽、阴极实验槽、电极板网相对位置关系的爆炸视图。

图12是混凝土试件应力分布示意图。

图13是应用本发明进行氯离子迁移实验后混凝土试件切片位置示意图。

图14是应力与氯离子扩散系数的曲线图。

图15是本发明测试方法的流程图。

图中：1液压千斤顶一，2液压千斤顶二，3掏空的钢板，4第一钢垫板，5第二钢垫板，6第三钢垫板，7第四钢垫板，8第五钢垫板，9第六钢垫板，10第七钢垫板，11第八钢垫板，12第九钢垫板，13长方体混凝土试件，14千斤顶一顶压缸，15千斤顶二顶压缸，16阳极实验槽，17阴极实验槽，18木块，19入水管口一，20入水管口二，21直流稳压电源，22聚四氟乙烯膜，23钢块，24动滑轮，25高强螺栓，26小圆孔口一，27软管一，28软管二，29软管三，30圆形储水槽，31潜水泵，32电脑，33工业相机，34电极板网，35弹簧，36夹具。

具体实施方式

如前所述和图1-图11展示，本发明压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，包括压弯荷载加载装置和电加速快速氯离子迁移装置。为便于DIC图像处理分析，在测试系统的基础上增加了电脑32和工业相机33，工业相机33通过数据线来连接电脑且工业相机33镜头对准混凝土试块13；通过电脑操作记录相同材料和配合比的混凝土试件在压弯荷载作用下的应变，并将之前的氯离子扩散系数与应变联系起来，从而为混凝土在荷载和氯离子耦合作用下的分析提供补充。

根据前述基于钢材处于剪切应力状态下推导的公式，本装置在实验所需施加的最大荷载和安全范围内选用的掏空钢板(3)为742mm×462mm的长方形，厚度为50mm，所有钢垫板厚度均为10mm，千斤顶顶压缸高度均为75mm，且钢垫板(10)、钢垫板(11)、钢垫板(12)、千斤顶一顶压缸(14)、混凝土试件(13)相互平行，各接触面中点的垂线重合且平行于水平面，千斤顶二顶压缸(15)、钢垫板(6)、钢垫板(7)、混凝土试件(13)的接触面中点的垂线重合且平行于铅垂面。为方便移动，掏空的钢板(3)下表面焊接着一个钢块(23)，钢块(23)底面四角分别通过高强螺栓(25)连接外径为75mm动滑轮(24)。

首先安置好各钢垫块、顶压缸、混凝土试件，由于此时未加载，各钢垫块、顶压缸、混凝土试件之间有富余空间，调整各部件使钢垫板(10)、钢垫板(11)、钢垫板(12)、千斤顶一顶压缸(14)、混凝土试件(13)相互平行，各接触面中点的垂线重合且平行于水平面，千斤顶二顶压缸(15)、钢垫板(6)、钢垫板(7)、混凝土试件(13)的接触面中点的垂线重合且平行于铅垂面；调整完毕后先通过液压千斤顶一(1)对钢垫板(10)施加压力，通过反力架将力传递到混凝土试件上，再通过液压千斤顶二(2)对分配梁施加压力，通过反力架作用于混凝土试件上；当千斤顶压力计数表数值达到设定数值时，停止施加荷载，通过各钢垫板和掏空的钢板之间构成的反力架使得施加的荷载保持持续和稳定；基于钢材剪切公式推导的数据见表1、表2。

表1因变量为钢板尺寸的压弯荷载加载装置的各项参数

表2因变量为钢板尺寸的压弯荷载加载装置的各项参数

用弹簧将电极板网和阴阳极实验槽连接起来并分别置于混凝土试件的两侧，通过夹具和木块将实验槽和混凝土试件牢牢固定，之后用止水夹夹住阳极实验槽出水口处软管，在阳极实验槽处注满水后检查试件与阳极实验槽边缘处是否有滴水现象，若有滴水则重新装载直至不滴水为止；阴极实验出水口处软管连接接有电源的潜水泵，将潜水泵置于有水的圆形储水槽内，启动电源，储水槽中水流入阴极实验槽中，在阴极实验槽处注满水后检查试件与阴极实验槽边缘处是否有滴水现象，若有滴水则重新装载直至不滴水为止；检查完毕后打开止水夹并关闭电源，放出水后再用止水夹夹住软管，随后将直流稳压电源的正极引出的导线放入阳极实验槽的入水口中，将电源负极引出的导线放入阴极实验槽的入水口中，此时即可进行电加速快速氯离子迁移试验。

参照前述测试方法(图15)，本发明采用压弯荷载作用下的电加速快速氯离子迁移试验的具体操作如下；

用P.O42.5级海螺牌普通硅酸盐水泥，细度模数为3.08的钦州河沙，最大粒径为20mm的天然粗骨料按表3所述的配合比浇筑3个100mm×100mm×100mm的立方体试件，置于恒温养护室中养护28d，测定其单轴抗压强度作为氯离子渗透实验压弯加载的参考依据；同时按相同的材料和配合比浇筑100mm×100mm×50mm的棱柱体试件，用来进行压弯荷载作用下电加速氯离子渗透试验。

表3混凝土配合比和混凝土试件立方体抗压强度

步骤一、将钢垫板和100mm×50mm×400mm的长方体试件放置于掏空的钢板之间，调整好各接触面中点的位置，调整完毕后用液压前进顶对钢垫板稍微施加一点压力使得试件能够保持稳定即可。

步骤二、将带电极板网的阳极实验槽和阴极实验槽别分放置在混凝土试件的两侧，同时用木块和夹具固定，随后阳极实验槽下表面出水口处的软管用夹子夹住，在阳极实验槽入水口处注满0.2mol/L的KOH溶液。圆形储水槽(30)中盛有质量浓度为5％的NaCl溶液，阴极实验槽通过潜水泵注满质量浓度为5％的NaCl溶液，随后将阳极实验槽与直流稳压电源的正极相连，阴极实验槽与直流稳压电源的负极相连；即阳极实验槽(16)通过上表面入水管口一(19)引出的电源导线与直流稳压电源(21)的正极相连，阴极实验槽(17)通过上表面入水管口二(20)引出的电源导线与直流稳压电源(21)的负极相连。

步骤三、根据CCES 01－2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》确定电压并确定持续时间。

步骤四、断开电源，先卸去阴阳极实验槽，再卸去荷载，将混凝土试件(13)取出，并擦去试件表面多余水分。然后在压力试验机上沿混凝土试件纵向正中位置劈成两端，再沿切面左右各50mm处劈裂。取中间2个切片作为被测对象，并在各劈裂面上喷洒0.1mol/L的AgN0₃显色剂，15分钟后，用防水笔描绘出渗透轮廓分界线，并将截面划分成10个部分，测量各切片离试件中性层不同高度处白色显色分界线与试件初始氯离子渗透面的距离，以中间两个切片的所有切面的同一高度处测定值的平均值作为该试件在高度值对应弯曲应力下混凝土的氯离子渗透深度平均值x_d，并计算试件在压弯荷载下的压应力和弯曲应力，忽略竖向的挤压应力，叠加弯曲应力和压应力得沿长边方向得正应力：

按下式计算混凝土在压弯荷载状态下的弯曲应力：

按下式计算混凝土在压弯荷载状态下的压应力：

按下式计算混凝土在压弯荷载状态下沿长边方向的正应力

σ₁—截面沿顶压缸1处的平均压应力/MPa；

σ₂—截面沿顶压缸2处的平均压应力/MPa；

F₁—手动液压千斤顶1所施加的荷载/N；

F₂—手动液压千斤顶2所施加的荷载/N；

b—混凝土两极间试件厚度/mm；

h—混凝土试件高度/mm；

y—测量点离试件中性层之间的高度/mm；

L—第五钢垫板与第六钢垫板上表面中心点之间的距离/mm；

步骤五：按下式计算混凝土非稳态氯离子迁移系数

式中：

D_RCM，0—RCM测定的混凝土的氯离子扩散系数(m²/s)；

T—阳极电解液的初始温度和结束温度的平均值(K)；

h—试件厚度(m)；

x_d—氯离子渗透深度的平均值(m)；

t—通电试验时间(s)。

表4压弯荷载条件下混凝土中氯离子扩散系数

注：NC0.5表示水灰比为0.5的原生混凝土

实验结果表明：

(1)用该测试系统既可以进行在单轴压荷载作用下电加速氯离子迁移实验，也可以进行弯曲荷载作用下电加速氯离子迁移实验，还可以进行压弯荷载作用下电加速氯离子迁移实验。

(1)当混凝土试件同时受到两个方向的荷载作用时，距中性层较远处一端的混凝土由于受拉开裂退出工作，另一端混凝土受到的压应力最大。随着压应力增大，混凝土中氯离扩散系数先减小后增大，在距中性层上表面40mm处氯离子扩散系数最小。这是因为一定的压应力使得部分微裂缝和空隙减小或闭合，从而阻滞了氯离子的扩散，而当压应力达到一定程度时混凝土内部的微裂缝将会持续扩大，为氯离子在其内部的扩散创造了有利条件。

Claims (4)

1.使用测试系统的压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试方法，其特征在于包括以下步骤：

<一>先放置各钢垫板、千斤顶和混凝土试件(13)，用千斤顶对钢垫板施加压力，通过反力架将力传递到混凝土试件(13)上；

<二>将带电极板网(34)的阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)别分放置在混凝土试件(13)的两侧，同时用木块(18)和夹具(36)固定，随后阳极实验槽(16)下表面小圆孔口一(26)处的软管用夹子夹住，在阳极实验槽(16)入水管口一(19)处注满0.2mol/L的KOH溶液，阴极实验槽(17)通过潜水泵(31)注满质量浓度为5％的NaCl溶液，随后将阳极实验槽(16)与直流稳压电源(21)的正极相连，阴极实验槽(17)与直流稳压电源(21)的负极相连；

<三>根据CCES 01－2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》，电压调整为30±0.2V的恒压并确定持续时间；

<四>断开电源，先卸去阴阳极实验槽，再卸去荷载，将混凝土试件(13)取出，并擦去试件表面多余水分；然后在压力试验机上沿混凝土试件纵向正中位置劈成两端，再沿切面左右各50mm处劈裂，取中间2个切片作为被测对象，并在各劈裂面上喷洒0.1mol/L的AgN0₃显色剂，15分钟后，用防水笔描绘出渗透轮廓分界线，并将截面划分成10个部分，测量各切片离试件中性层不同高度处白色显色分界线与试件初始氯离子渗透面的距离，以中间两个切片的所有切面的同一高度处测定值的平均值作为该试件在高度值对应弯曲应力下混凝土的氯离子渗透深度平均值x_d，并计算试件在压弯荷载下的压应力和弯曲应力，忽略竖向的挤压应力，叠加弯曲应力和压应力得沿长边方向得正应力：

按下式计算混凝土在压弯荷载状态下的弯曲应力：

按下式计算混凝土在压弯荷载状态下的压应力：

按下式计算混凝土在压弯荷载状态下沿长边方向的正应力：

式(8)-(10)中：

σ₁—截面沿手动液压千斤顶一顶压缸处的平均压应力/MPa；

σ₂—截面沿手动液压千斤顶二顶压缸处的平均压应力/MPa；

F₁—手动液压千斤顶一所施加的荷载/N；

F₂—手动液压千斤顶二所施加的荷载/N；

b—混凝土两极间试件厚度/mm；

h—混凝土试件高度/mm；

y—测量点离试件中性层之间的高度/mm；

L—第五钢垫板与第六钢垫板上表面中心点之间的距离/mm；

<五>按下式计算混凝土非稳态氯离子迁移系数，

式(11)中：

D_RCM，0—RCM测定的混凝土的氯离子扩散系数；

T—阳极电解液的初始温度和结束温度的平均值；

h—试件厚度；

x_d—氯离子渗透深度的平均值；

t—通电试验时间；

所述测试系统包括压弯荷载加载装置和电加速快速氯离子迁移装置；

所述压弯荷载加载装置主要由钢垫板、掏空的钢板(3)、手动液压千斤顶一(1)、手动液压千斤顶二(2)组成；钢垫板包括第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)、第三钢垫板(6)、第四钢垫板(7)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)、第八钢垫板(11)、第九钢垫板(12)，其中，第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)、第三钢垫板(6)、第四钢垫板(7)置于长方体混凝土试件(13)的上端，第五钢垫板(8)和第六钢垫板(9)置于混凝土试件(13)的下端，第七钢垫板(10)置于混凝土试件(13)的左端，第八钢垫板(11)和第九钢垫板(12)置于混凝土试件(13)的右端；所述第八钢垫板(11)和第九钢垫板(12)之间设有手动液压千斤顶一顶压缸(14)，第三钢垫板(6)和第四钢垫板(7)之间设有手动液压千斤顶二顶压缸(15)；

所述掏空的钢板内部掏空一个七棱柱形；所述第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)和第三钢垫板(6)形成一个荷载分配体系，其中，第三钢垫板(6)相当于分配梁，第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)相当于支座；所述第四钢垫板(7)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)、第九钢垫板(12)和掏空的钢板(3)形成一个反力架；所述掏空的钢板(3)分别与第四钢垫板(7)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)、第九钢垫板(12)之间夹有防导电的聚四氟乙烯膜(22)，混凝土试件(13)分别与第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)和第八钢垫板(11)之间夹有防导电的聚四氟乙烯膜(22)；

所述电加速快速氯离子迁移装置主要由阳极实验槽(16)、阴极实验槽(17)和圆形储水槽组成，混凝土试件(13)两侧的阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)由夹具(36)和两侧木块(18)固定；所述阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)均为透明有机玻璃腔体，且腔体与混凝土试件(13)外表面之间紧夹着一层电极板网(34)，电极板网(34)与腔体之间设置着四个沿长方形分布的弹簧(35)；所述阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)上表面分别设置入水管口一(19)、入水管口二(20)，阳极一侧设有小圆孔口一(26)；所述圆形储水槽(30)内设有一个潜水泵(31)，潜水泵(31)、圆形储水槽(30)、圆孔口处套有的软管一(27)、软管二(28)形成一个闭合的流动水循环；所述软管一(27)一端与阴极实验槽相连，另一端悬置于圆形储水槽(30)上方；所述软管二(28)一端与阴极实验槽侧面的相连，另一端与潜水泵(31)相连；软管三(29)一端与小圆孔口一(26)连接，另一端悬空，并通过止水夹控制开关。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述阳极实验槽(16)通过上表面入水管口一(19)引出的电源导线与直流稳压电源(21)的正极相连，阴极实验槽(17)通过上表面入水管口二(20)引出的电源导线与直流稳压电源(21)的负极相连。

3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：所述阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)内分别盛有摩尔浓度0.2mol/L的KOH溶液和质量浓度5％的NaCl溶液；所述圆形储水槽(30)中盛有质量浓度为5％的NaCl溶液。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于所述掏空的钢板最小尺寸、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度、千斤顶承载力之间满足以下关系模型：

A)自变量为钢板尺寸、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度，因变量为千斤顶承载力；建立自变量与因变量之间的关系模型；

已知长方体混凝土试件(13)尺寸为100mm×50mm×400mm，第七钢垫板(10)、第八钢垫板(11)、第九钢垫板(12)、手动液压千斤顶一顶压缸(14)、混凝土试件(13)相互平行，各接触面中点的垂线重合且平行于水平面，手动液压千斤顶二顶压缸(15)、第三钢垫板(6)、第四钢垫板(7)、混凝土试件(13)的接触面中点的垂线重合且平行于铅垂面；设千斤顶承载力为F，不同型号的钢材所对应的抗剪强度设计值f_v，易知最危险点位于钢板内壁的最薄弱处，钢材的最危险点在剪切应力状态下处于弹性工作状态应满足式(1)，

其中，

将(2)式代入(1)式得

将(3)式改写为

x与y满足以下关系式，

y＝d+x-300 (5)

上述式(1)-(5)中，钢板掏空处内壁距钢板外表面最短的垂直向间距为a，钢板横向对应的尺寸为x，钢板纵向对应的尺寸为y所有钢垫板厚度均为d，千斤顶高度为q；

B)自变量为千斤顶承载力、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度，因变量为钢板尺寸，建立自变量与因变量之间的关系模型；

设千斤顶承载力为F，不同型号的钢材所对应的抗剪强度设计值f_v，

将(4)式改写为

将(5)式代入(6)式得

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