CN109916808A - 一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，包括具有腐蚀性溶液的溶池以及设于所述溶池中的混凝土构件；所述混凝土构件上端面设置有预应力碳纤维板，所述预应力碳纤维板两端固定连接有用于预应力碳纤维板的预应力锚具，所述预应力锚具与所述混凝土构件固定相连；还包括电源装置，所述电源装置的一端通过导线与混凝土构件的钢筋笼相连，所述电源装置的另一端通过导线与溶液相连接。本发明既能对混凝土构件中钢筋笼进行人工加速腐蚀，又能同时对预应力锚具进行加速腐蚀，更好地模拟了现实氯离子环境下预应力碳纤维板加固混凝土构建的实际工作情况。
Description
技术领域
本发明涉及本发明属于土木工程学科的桥梁工程技术领域，更具体地，涉及一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置。
背景技术
钢筋混凝土结构是以混凝土为主体，配置不同形式钢筋所构成的结构形式，是土木工程中应用最为广泛的结构形式之一，但在盐渍地区的地下结构、海边建筑物、除冰剂处理过得路桥等暴露在侵蚀环境下的钢筋混凝土结构，会使结构中钢筋锈蚀，导致混凝土开裂和剥落，甚至导致受力钢筋损伤，降低了结构的耐久性，严重影响结构的耐久性能，造成国家经济的巨大损失。近年来，预应力混凝土结构技术的应用拓展到了碳纤维增强复合材料加固混凝土构件中。现有研究表明，预应力碳纤维板增强复合片材加固技术是一项可以充分利用碳纤维增强复合片材轻质高强特点的技术，极大地提高构件的开裂荷载、屈服荷载、有效地延迟构件开裂，限制裂缝的形成、发展，减小裂缝宽度，抑制构件的变形，改善结构的工作性能。由此可见，采用预应力碳纤维板修复增强腐蚀环境中的钢筋混凝土构件是一种很有应用前景的加固技术。在腐蚀环境中，预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的力学性能研究是重中之重。然而，至今为止，缺乏一种模拟氯离子环境预应力碳纤维板加固钢筋混凝土构件的人工加速腐蚀技术。为此，我们提出一种新的氯离子环境预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟方法，加速腐蚀加固后的钢筋混凝土受弯构件，节省进行实验研究的时间，又能较准确地模拟实际情况中氯离子环境对预应力锚具和受力钢筋的腐蚀。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，包括具有腐蚀性溶液的溶池以及设于所述溶池中的混凝土构件；所述混凝土构件上端面设置有预应力碳纤维板，所述预应力碳纤维板两端固定连接有用于预应力碳纤维板的预应力锚具，所述预应力锚具与所述混凝土构件固定相连；还包括电源装置，所述电源装置的一端通过导线与混凝土构件的钢筋笼相连，所述电源装置的另一端通过导线与溶液相连接。
在本技术方案中，电源装置一侧通过导线连接混凝土构件和预应力锚具，电源装置另一侧通过导线连接溶液，形成了外接电流人工加速应力锚具和混凝土构件中钢筋笼的腐蚀系统，起到了预应力锚具和混凝土构件中钢筋笼加速腐蚀的作用，缩短了试验中混凝土构件中钢筋笼达到预定腐蚀率的时间。
优选地，所述预应力锚具包括设于预应力碳纤维板一端的张拉端紧固件以及设于预应力碳纤维板另一端的固定端紧固件；所述张拉端紧固件与所述固定端紧固件电连接。
优选地，所述张拉端紧固件包括与混凝土构件固定相连的张拉端锚具、用于卡紧所述预应力碳纤维板的张拉端压条、以及贯穿设于张拉端锚具与张拉端压条中的张拉端固定螺栓；所述张拉端压条位于所述张拉端锚具靠近固定端紧固件的一侧。
优选地，所述张拉端固定螺栓上并位于张拉端锚具远离预应力碳纤维板的一侧设置有张拉螺杆螺母；所述张拉螺杆螺母还设于所述张拉端固定螺栓上并位于张拉端压条靠近预应力碳纤维板的一侧。
优选地，所述张拉端锚具通过张拉端锚具锚栓与混凝土构件中的钢筋笼固定相连。
优选地，所述固定端紧固件包括用于固定预应力碳纤维板的固定端锚具以及用于固定所述固定端锚具的固定端锚具锚栓，所述固定端锚具锚栓与所述混凝土构件固定相连。
优选地，所述溶液为盐溶液，所述溶液的高度为所述混凝土构件高度的一半。
优选地，所述预应力碳纤维板与所述预应力锚具的接触面涂抹有绝缘胶；所述预应力锚具与所述混凝土构件的接触面涂抹有绝缘胶。
优选地，导线与溶液相接触的一端设置有铜块。
优选地，所述预应力碳纤维板的表面上设置有参比电极。
与现有技术相比，有益效果是：
本发明外接电流电源一侧连接钢筋笼与预应力锚具，电源装置另一侧连接铜板与溶液，对预应力锚具与钢筋笼同时进行人工加速腐蚀，模拟了氯离子环境下带预应力锚具的预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的实际工作情况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图I；
图2是本发明的结构示意图II。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例1
图1至图2为本发明一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置的第一实施例，包括具有腐蚀性溶液的溶池14以及设于溶池14中的混凝土构件3；混凝土构件3上端面设置有预应力碳纤维板1，预应力碳纤维板 1两端固定连接有用于预应力碳纤维板的预应力锚具，预应力锚具与混凝土构件3固定相连；还包括电源装置13，电源装置13的一端通过导线与混凝土构件3的钢筋笼4相连，电源装置13的另一端通过导线与溶液相连接。
在本实施例中，电源装置13一侧通过导线连接混凝土构件3和预应力锚具，电源装置13另一侧通过导线连接溶液，形成了外接电流人工加速应力锚具和混凝土构件中钢筋笼的腐蚀系统，起到了预应力锚具和混凝土构件3中钢筋笼4加速腐蚀的作用，缩短了试验中混凝土构件3中钢筋笼4达到预定腐蚀率的时间。
其中，预应力锚具包括设于预应力碳纤维板1一端的张拉端紧固件以及设于预应力碳纤维板1另一端的固定端紧固件；张拉端紧固件与固定端紧固件电连接。
另外，张拉端紧固件包括与混凝土构件3固定相连的张拉端锚具5、用于卡紧预应力碳纤维板3的张拉端压条6、以及贯穿设于张拉端锚具5与张拉端压条6中的张拉端固定螺栓7；张拉端压条6位于张拉端锚具5靠近固定端紧固件的一侧。
其中，张拉端固定螺栓7上并位于张拉端锚具5远离预应力碳纤维板4的一侧设置有张拉螺杆螺母8；张拉螺杆螺母8还设于张拉端固定螺栓7上并位于张拉端压条6靠近预应力碳纤维板4的一侧。在本发明中，通过调节位于张拉端锚具5远离预应力碳纤维板4一侧的张拉螺杆螺母8可以使得预应力碳纤维板4达到预定的应力值。
另外，张拉端锚具5通过张拉端锚具锚栓7与混凝土构件3中的钢筋笼固定相连。这样设置是为了将张拉端锚具5固定在混凝土构件3上，同时是为了将张拉端锚具锚栓11与混凝土构件3中的钢筋笼4相导通。
其中，固定端紧固件包括用于固定预应力碳纤维板1的固定端锚具10以及用于限定固定端锚具10的固定端锚具锚栓11，固定端锚具锚栓11与混凝土构件3固定相连。在本实施例中，通过固定端锚具10可以将预应力碳纤维板1进行固定，通过固定端锚具锚栓11可以将固定端锚具10固定在混凝土构件3上。
另外，溶液为盐溶液，溶液的高度为混凝土构件高度的一半。在本实施例中，溶液为5％左右溶度的盐溶液，溶液的高度为浸泡至待混凝土构件高度的一半，将混凝土构件受压端放入溶液中，预应力锚具的受拉端处的混凝土构件高度高出水面，以半浸泡法进行人工加速腐蚀模拟。
其中，预应力碳纤维板1与预应力锚具的接触面涂抹有绝缘胶；预应力锚具与混凝土构件3的接触面涂抹有绝缘胶。在本实施例中预应力锚具与混凝土构件3的接触面涂抹有绝缘胶是为了防止预应力碳纤维板1通电时腐蚀介质流入至混凝土构件中，造成混凝土构件3的腐蚀。预应力碳纤维板1与预应力锚具的接触面涂抹有绝缘胶是为了防止预应力碳纤维板1通电时腐蚀介质流到预应力锚具上，造成预应力锚具的腐蚀。
另外，导线与溶液相接触的一端设置有铜块12。在本实施例中，铜块12 的设置可以增加导线与溶液的导电接触面积。
其中，预应力碳纤维板1的表面上设置有参比电极。在本实施例中，设置的参比电极，可以通过检测通电点位，控制通电电流的大小，防止电流电压过大导致预应力碳纤维板1性能发生破损。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，其特征在于：包括具有腐蚀性溶液的溶池(14)以及设于所述溶池(14)中的混凝土构件(3)；所述混凝土构件(3)上端面设置有预应力碳纤维板(1)，所述预应力碳纤维板(1)两端固定连接有用于预应力碳纤维板的预应力锚具，所述预应力锚具与所述混凝土构件(3)固定相连；还包括电源装置(13)，所述电源装置(13)的一端通过导线与混凝土构件(3)的钢筋笼(4)相连，所述电源装置(13)的另一端通过导线与溶液相连接。
2.根据权利要求1所述的一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，其特征在于：所述预应力锚具包括设于预应力碳纤维板(1)一端的张拉端紧固件以及设于预应力碳纤维板(1)另一端的固定端紧固件；所述张拉端紧固件与所述固定端紧固件电连接。
3.根据权利要求2所述的一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，其特征在于：所述张拉端紧固件包括与混凝土构件(3)固定相连的张拉端锚具(5)、用于卡紧所述预应力碳纤维板(1)的张拉端压条(6)、以及贯穿设于张拉端锚具(5)与张拉端压条(6)中的张拉端固定螺栓(7)；所述张拉端压条(6)位于所述张拉端锚具(5)靠近固定端紧固件的一侧。
4.根据权利要求3所述的一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，其特征在于：所述张拉端固定螺栓(7)上并位于张拉端锚具(5)远离预应力碳纤维板(1)的一侧设置有张拉螺杆螺母(8)；所述张拉螺杆螺母(8)还设于所述张拉端固定螺栓(7)上并位于张拉端压条(6)靠近预应力碳纤维板(1)的一侧。
5.根据权利要求3所述的一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，其特征在于：所述张拉端锚具(5)通过张拉端锚具锚栓(9)与混凝土构件(3)中的钢筋笼(4)固定相连。
6.根据权利要求2所述的一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，其特征在于：所述固定端紧固件包括用于固定预应力碳纤维板(4)的固定端锚具(10)以及用于固定所述固定端锚具(10)的固定端锚具锚栓(11)，所述固定端锚具锚栓(11)与所述混凝土构件(3)固定相连。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，其特征在于：所述溶液为盐溶液，所述溶液的高度为所述混凝土构件(3)高度的一半。
8.根据权利要求7所述的一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，其特征在于：所述预应力碳纤维板(1)与所述预应力锚具的接触面涂抹有绝缘胶；所述预应力锚具与所述混凝土构件(3)的接触面涂抹有绝缘胶。
9.根据权利要求1所述的一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，其特征在于：导线与溶液相接触的一端设置有铜块(12)。
10.根据权利要求1所述的一种预应力碳纤维板加固混凝土构件的人工加速腐蚀模拟装置，其特征在于：所述预应力碳纤维板(1)的表面上设置有参比电极。
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