CN110174348A - 一种碳化和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化与碱集料反应共同作用下耐久性试验箱装置，为碳化和碱集料反应共同作用下耐久性试验提供了一种结构简单、操作方便和价格低廉的实验装置。它包括主体铁板箱、恒温系统、恒湿系统和CO2分散系统。此试验装置结构简单、造价低廉，能够保证试验所需的温度和湿度恒定，以及CO2浓度稳定。还可以进行单独的碳化反应耐久性试验和碱集料反应耐久性试验。
Description
技术领域
本发明涉及到一种碳化和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验箱。
背景技术
地铁站中人流密集，空间相对封闭，隧道内部的CO2、水蒸气含量较大，导致地铁隧道衬砌内部混凝土相比其他建筑混凝土更易碳化。碳化的发生会导致混凝土的PH值降低，进而引发钢筋的锈蚀，导致混凝土的耐久性下降。碱集料反应是一种严重的混凝土耐久性问题，其发生既难以发现又难以修补。由于碱集料反在混凝土中产生的微小裂缝，不仅会造成混凝土的耐久性下降，还会加速其他对混凝土的腐蚀作用。因此，针对地铁隧道混凝土内部的环境状况，由碳化和碱集料反应共同作用引起的混凝土耐久性降低严重地影响地铁隧道的正常使用。目前，国内外关于碳化作用和碱集料反应都已经有相对成熟的技术规范和试验设备。但是，对于碳化作用和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验的研究既缺乏明确的技术规范又缺少相应的试验设备。
发明内容：
技术问题：为填补碳化和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性研究的空白,本发明提供了一种结构简单、操作容易、造价低廉的混凝土耐久性试验设备。
技术方案：本发明的碳化和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验箱,包括主体铁板箱、恒温系统、恒湿系统和CO2分散系统。
所述铁板箱内焊接一块横隔板将铁板箱分为试验箱A和试验箱B两部分。
所述试验箱A的侧壁(a)处和试验B的顶面(b)处分别开孔，开孔处固定U形加热管(2)和温度传感器(3)；试验箱B的顶面对角线(c1,c2)处分别开孔，c1处通过一段橡胶管(6)连接CO2钢瓶(5)为CO2进气孔，c2处用另一段橡胶管(6)伸入，作为出气孔，并且出气孔处的橡胶管用止水夹夹紧；试验箱B的侧壁靠近底端处(d)开孔用塑料软管(7)连接加湿器；试验箱B的顶面e处开孔，开孔处固定湿度传感器(10)。
所述恒温系统由恒温箱(1)、U形加热管(2)和温度传感器(3)三个部分组成，固定在试验箱A上的恒温箱(1)和U形加热管(2)以及固定在试验箱B上的温度传感器(3)通过导线(4)连接。试验时，温度传感器将试验箱B内的温度新号传递至恒温箱，恒温箱控制试验箱B内的U形加热管管工作来调节试验箱A内的水温，以达到将试验箱B内的温度维持在试验所需温度范围内的目的。
所述恒湿系统由加湿器(8)、湿度开关插座(9)和湿度传感器(10)组成，湿度传感器(10)、湿度开关插座(9)和加湿器(8)由导线连接，加湿器通过塑料软管(7)伸入到试验箱B内。试验时，湿度传感器将湿度信号传递至湿度开关插座来控制加湿器工作，使试验箱B内的湿度维持在试验所需湿度范围内。
所述CO2分散系统包括试验箱B、CO2钢瓶(5)和橡胶管(6)。CO2钢瓶通过橡胶管与试验箱B的进气孔c1联通，另取一段橡胶管由出气孔c2伸入铁板箱内，并用止水夹夹紧。试验时，打开CO2钢瓶阀门使CO2气体徐徐进入试验箱内，使CO2气体所需浓度达到试验所需的浓度；试验开始后，定期用比长式CO2气体快速检测管检测试验箱内CO2浓度，通过CO2进气孔和出气孔调节来调节实验箱内CO2浓度。
本发明相比现有实验装置的有益效果是：
本发明适用于模拟地铁混凝土在碳化和碱集料反应共同作用下的耐久性，通过恒温系统、恒湿系统和CO2分散系统的协同作用，使试验箱内温度、湿度和CO2浓度稳定在试验所需范围内。
本发明提供了一种用于混凝土在碳化和碱集料反应共同作用下的耐久性试验装置，填补了相关领域的空白。其特点在于：结构简单、价格低廉、容易操作、拆卸方便、可重复使用；按需求在主体铁板箱内焊接横隔板将其分为试验A和试验箱B两部分，并在两个试验箱上按需求钻不同尺寸的孔后，只需简单操作即可固定恒温系统所需装置；恒湿之间的元件仅需导线连接，并通过塑料软管与试验箱连接；CO2分散系统仅需两端橡胶管伸入到试验箱即可。
本发明不仅适用于碳化和碱集料反应作用下混凝土的耐久性试验，还可以分别进行不同条件下的碳化耐久性试验和碱集料反应耐久性试验。传统的碳化装置和碱集料反应实验装置内部空间相对较小，对于混凝土试块数量较多的试验需要分批进行，既浪费资源又浪费时间。由于本试验箱的尺寸可灵活掌握，因此，可以同时将数量较多的混凝土试块放入其中，进行试验，节约了试验成本和时间。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明恒温系统示意图。
图3是本发明恒湿系统示意图。
图4是本发明CO2分散系统示意图。
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。
本发明包括铁板箱、恒温系统、恒湿系统和CO2分散系统。
Ⅰ、参见图1、图2，在试验箱A的(a)处和试验箱B的(b)处分别钻三个圆孔，分别用来固定U形加热管(2)和温度传感器(3)，再用导线(4)与恒温箱(1)连接，组成试验箱的恒温系统。
Ⅱ、参见图1和图3，在试验箱B的顶面处(e)和侧壁靠近底端处(d)开孔，将湿度传感器(10)由(e)处伸入试验箱内并固定好，将湿度传感器(10)、湿度开关插座(9)和加湿器(8)用导线连接，同时将d处开孔用塑料软管与加湿器(8)连接，组成试验箱的恒湿系统。
Ⅲ、参见图1和图4，在试验箱B的顶面处(c1,c2)分别钻孔，取两段橡胶管(6)，一段连接CO2钢瓶并由进气孔(c1)伸入试验箱内部，另一段由出气孔(c2)伸入试验箱内，并用止水夹夹紧；形成CO2分散系统。
实施例1：碳化与碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验(模拟地铁隧道混凝土的耐久性)
步骤1：根据试验所需混凝土试块的尺寸和数量，确定所需试验箱的尺寸，用铁板焊接长*宽*高为1300*1100*1100mm的铁板箱，并在1300mm的侧壁量取300mm，在此处焊接一块尺寸为1100*1100mm的铁板，将试验分成试验箱A和试验箱B两部分。试验箱A内装满水，用来调节试验箱B内的温度，试验箱B用于混凝土耐久性试验。
步骤2：将事先准备好的方管铁架放入试验箱中，每放一个方管铁架放置一层混凝土，分4层共放置80块混凝土试块。
步骤3：参照具体实施方式Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分别将恒温系统、恒湿系统和CO2分散系统组装完毕；根据碱集料反应的适宜温度调解恒温箱使其达到预定温度并维持温度稳定；设定湿度开关插座的湿度范围使设定湿度达到试验所需湿度；定时用比长式CO2气体快速检测管测量试验箱内的温度，同时通过CO2分散系统调节试验箱内CO2浓度达到试验所需浓度范围。
步骤4：到达规定龄期后，取出混凝土试块，采集试验数据，然后重复以上操作步骤，直至最终试验结束。
实施例2：混凝土碳化反应耐久性试验(可以研究不同温度、湿度和CO2浓度对碳化反应的影响)
步骤1：根据试验所需混凝土试块的尺寸和数量，确定所需试验箱的尺寸，用铁板焊接长*宽*高为1300*1100*1100mm的铁板箱，并在1300mm的侧壁量取300mm，在此处焊接一块尺寸为1100*1100mm的铁板，将试验分成试验箱A和试验箱B两部分。试验箱A内装满水，用来调节试验箱B内的温度，试验箱B用于混凝土耐久性试验。
步骤2：采用低碱水泥制备混凝土试块，限制碱集料反应的发生，将事先准备好的方管铁架放入试验箱中，每放一个方管铁架放置一层混凝土，分4层共放置80块混凝土试块。
步骤3：参照具体实施方式Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分别将恒温系统、恒湿系统和CO2分散系统组装完毕；根据试验所需温度调解恒温仪使其达到预定温度并维持温度稳定；设定湿度开关插座的湿度范围使设定湿度达到试验所需湿度；定时用比长式CO2气体快速检测管测量试验箱内的温度，同时通过CO2分散系统调节试验箱内CO2浓度达到试验所需浓度范围。
步骤4：到达规定龄期后，取出混凝土试块，采集试验数据，然后重复以上操作步骤，直至最终试验结束。
步骤5：按步骤1至步骤3设置不同的温度、湿度和CO2浓度为参数，再按步骤4进行混凝土碳化耐久性试验，得出试验结果，分析不同参数对混凝土碳化反应的影响。
实施例3：混凝土碱集料反应耐久性试验(可以研究不同温度对碱集料反应的影响)
步骤1：根据试验所需混凝土试块的尺寸和数量，确定所需试验箱的尺寸，用铁板焊接长*宽*高为1300*1100*1100mm的铁板箱，并在1300mm的侧壁量取300mm，在此处焊接一块尺寸为1100*1100mm的铁板，将试验分成试验箱A和试验箱B两部分。试验箱A内装满水，用来调节试验箱B内的温度，试验箱B用于混凝土碱集料反应耐久性试验。
步骤2：将事先准备好的方管铁架放入试验箱中，每放一个方管铁架放置一层混凝土，分4层共放置80块混凝土试块。
步骤3：参照具体实施方式Ⅰ和Ⅱ分别将恒温系统和恒湿系统组装完毕；根据碱集料反应的适宜温度调解恒温仪使其达到预定温度并维持温度稳定；设定湿度开关插座的湿度范围使设定湿度达到试验所需湿度。
步骤4：到达规定龄期后，取出混凝土试块，采集试验数据，然后重复以上操作步骤，直至最终试验结束。
步骤5：按步骤1至步骤3设置不同的温度，再按步骤4进行混凝土碱集料反应耐久性试验，得出试验结果，分析不同温度对混凝土碱集料反应的影响。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。
Claims (7)
1.一种碳化和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验箱，其特征在于：它包括铁板箱、恒温箱(1)、U形加热管(2)、温度传感器(3)、CO2钢瓶(5)、加湿器(8)、湿度开关插座(9)、湿度传感器(10)、比长式CO2气体检测管和挤塑板；所述铁板箱内焊接一块铁板，将铁板箱分成试验箱A和试验箱B两部分；所述试验箱A的侧壁(a)处开孔用于固定U形加热管(2)，所述试验箱B顶面中心(b)处开孔，开孔处固定温度传感器(3)；所述试验箱B的侧壁底侧处(d)开孔，用塑料软管(7)连接加湿器(8)；所述试验箱B的顶面中心处(e)开孔，用于固定湿度传感器(10)；所述试验箱B顶面对角线端点处(c1,c2)分别开孔，取两段橡胶管(6)，一段连接CO2钢瓶(5)由c1伸入试验箱B内作为CO2进气孔，另一段由c2也伸入试验箱B内，试验箱以外的部分用止水夹夹紧，作为CO2出气孔。
2.根据权利要求1所述碳化和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验箱，其特征在于：铁板箱内焊接一块横隔，将铁板箱分为两部分，体积较小的部分为A，A作为水槽装满水，通过恒温系统控制A内的水温；；体积较大的部分为B，用于混凝土耐久性试验。
3.根据权利要求1所述碳化和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验箱，其特征在于：所述恒温箱(1)、U形加热管(2)和温度传感器(3)通过导线(4)连接，组成恒温系统。温度传感器(3)将温度信号传至恒温箱(1)来控制U形加热管(2)工作，通过调节试验箱A内的水温，使试验箱B内的温度恒定在试验所需温度。
4.根据权利要求1所述碳化和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验箱，其特征在于：连接加湿器(8)、湿度开关插座(9)和湿度传感器(10)组成恒湿系。湿度传感器(10)将试验箱内湿度信号传至湿度开关插座来控制加湿器工作，维持试验箱B内的湿度在试验湿度范围内。
5.根据权利要求1所述碳化和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验箱，其特征在于：取两段橡胶管(6)，一段连接CO2钢瓶(5)和进气孔(c1)并伸入试验箱B内；另一段由出气孔(c2)伸入到试验箱B内，试验箱以外的部分用止水夹夹紧。试验时，打开止水夹，由出气孔抽出试验箱B内的气体，并用比长式CO2气体检测管测试试验箱B内CO2浓度。当试验箱内CO2浓度低于试验所需浓度，打开CO2钢瓶阀门使CO2气体徐徐进入试验箱B内；当试验箱内CO2浓度高于试所需浓度，将进气孔的橡胶管与外界空气连接，从出气孔缓缓地抽出一定量的气体。
6.根据权利要求1所述碳化和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验箱，其特征在于：将试验箱A用胶带密封，防止水分蒸发影试验箱B内的湿度；同时试验箱B开孔处以及试验箱B顶盖与侧壁接触处均用胶带纸密封，以免试验箱B与外界空气发生湿度和气体交换。
7.根据权利要求1所述碳化和碱集料反应共同作用下混凝土耐久性试验箱，其特征在于：将铁板箱的六个面用挤塑板包裹，减小其与外部环境的热量交换。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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