CN110595975A - 混凝土氯离子扩散模拟试验装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土氯离子扩散模拟试验装置及检测方法，以解决现有的混凝土氯离子扩散试验中存在的无法完全模拟现场条件、试验设备和试验条件都较为复杂的技术问题。本发明试验装置包括试件装载模块、溶液存储模块、注液加压模块；试件装载模块与溶液存储模块固定连接，溶液存储模块设有开口，用于其内部承装的液体和试件接触；注液加压模块通过管道与溶液存储模块相连，溶液存储模块的顶部设有排气部件。本发明还设计一种检测方法包括下列步骤：装置固定、排气注液、增加液压、保压。本发明的有益技术效果在于：试验装置结构简单、准确性强、方便制作、易于使用；检测方法简洁易实现。

Description

混凝土氯离子扩散模拟试验装置及检测方法

技术领域

本发明涉及混凝土耐久性试验测试技术领域，具体涉及一种混凝土氯离子扩散模拟试验装置及检测方法。

背景技术

混凝土耐久性是目前土建工程界中的业主、施工、设计、科研院所等相关单位共同关注的热点问题。在众多的耐久性问题中，氯离子对混凝土的渗透扩散问题是研究中的重中之重，然而受制于试验条件不能很好的符合现场工况，研究的结果与实际状况存在较大的误差，这对正确评价或评估混凝土工程的安全性和生命周期非常不利。目前常用的试验条件主要采用的是自然渗透法，其并不能完全模拟工程现场的物理场或应力力场条件；亦有部分科研人员使用现有的混凝土抗渗仪进行模拟试验，但是该试验方法既存在试模对试件环箍效应的影响，也存在渗透与受力方向不一致问题；同时原有的试验仪器设备会受到盐类溶液的腐蚀破坏问题，成本高、试验条件复杂，不便于使用。

发明内容

本发明提供一种混凝土氯离子扩散模拟试验装置及检测方法，以解决现有的混凝土氯离子扩散试验中存在的无法完全模拟现场条件、试验设备和试验条件都较为复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种混凝土氯离子扩散模拟试验装置，包括试件装载模块、含氯溶液存储模块、注液加压模块；所述试件装载模块与含氯溶液存储模块固定连接，含氯溶液存储模块设有开口，用于其内部承装的液体（含氯离子溶液）和试件接触；注液加压模块通过管道与溶液存储模块相连，溶液存储模块的顶部设有排气部件。

进一步的，溶液存储模块包括上盖、腔体、法兰、密封垫片，排气口安装在上盖上，腔体底部与法兰固定连接，密封垫片设置于法兰下方，密封垫片上设有与法兰对应的通孔。

进一步的，管道上设有球阀开关。

进一步的，球阀开关与管道螺纹连接。

进一步的，试件装载模块包括底板、固定螺栓；固定螺栓设置于底板的四角，用于与溶液存储模块固定连接。

进一步的，所述含氯溶液存储模块上安装有压力表。

更进一步的，压力表安装在溶液存储模块和注液加压模块之间的管道上。

还设计一种混凝土氯离子扩散模拟检测方法，包括如下步骤：

（1）将养护至龄期的混凝土试块切割为棱柱体待测试件；

（2）将试件置于试件装载模块并与含氯溶液存储模块固定连接，此时含氯溶液存储模块内的溶液通过其开口与试件接触；

（3）打开排气部件；

（4）将注液加压模块通过管道与溶液存储模块连通，向溶液存储模块注入溶液；

（5）待步骤（4）中的溶液注满后关闭排气部件；

（6）继续注液直至溶液存储模块内的溶液达到所需压力，后停止注液封闭管道，开始保压试验至所需期限；

（7）取出步骤（6）中达到所需期限的混凝土试件，测量其内部氯离子的含量。

优选的，试件的截面尺寸为（80~100）mm×（80~100）mm的正方形或长方形，也可使用直径介于（80~100）mm的圆形截面。

优选的，在保压试验的过程中定期更换溶液。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1.本发明完全模拟不同液体深度（压力）的氯离子的渗透条件，通过对渗透液进行加压，更加接近现场，提高试验数据的准确性。

2.本发明克服了环箍效应的影响，通过溶液存储模块的开口使溶液和混凝土接触，仅产生一个与开口面垂直的单向的作用力，更加贴合真实场景。

3.本发明使用的装置结构简单，操作方便，主体为便携的腔体，腔体上设置注液口和压力表，使用时对试验条件如场地、环境等没有特殊的要求，非常有利于试验的进行。

附图说明

图1为本发明混凝土氯离子扩散模拟试验装置的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明混凝土氯离子扩散模拟试验装置的试件装载模块结构示意图；

图4为本发明混凝土氯离子扩散模拟检测方法的流程示意图；

图中，1为壳体，2为压力表，3为排气孔，4为注液口，5为对拉螺栓，6为止水片，7混凝土试块，8为底板，9为腔体，10为垫片，11为法兰。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

以下实施例中所涉及的单元模块（零部件、结构、机构）或传感器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。

实施例1：一种混凝土氯离子扩散模拟试验装置，参见图1至图3，该装置由试件装载模块、含氯溶液存储模块和注液加压模块三部分组成。试件装载模块包括底板8、对拉螺栓5，对拉螺栓5设置于底板8的四角，底板8上设置橡胶材质的垫片10确保平稳。溶液存储模块包括壳体1，壳体1呈圆柱形，内部中空形成腔体9，壳体1的顶面设置排气孔3，壳体1的侧壁上开设注液口4，注液口4上焊接阀门，通过阀门连接管道。壳体1的底部为法兰11，法兰11上与对拉螺栓5对应的位置设置螺纹孔，通过对拉螺栓5和螺纹孔配合将上述试件装载模块和溶液存储模块进行固定，混凝土试块7放置在底板8上腔体9的下方，法兰11的下方与混凝土试块7接触的部分放置橡胶材质的止水片6，增强密封性。在壳体1上可以通过开口焊接的方式安装压力表2，实时测量腔体9内的液压，另外，也可以在注液口4上连接的管道通过螺纹安装压力表2，这样就节约了一道焊接工序，制作更加的简单方便。上述注液加压模块使用常规液压泵即可，与腔体9通过上述管道连接。液压泵可手动亦可电动，只要满足试验所加液压压力要求且耐试验溶液腐蚀即可，因而易于制作，操作灵活。

使用时，将养护到期的混凝土试样通过混凝土切割机对试样进行处理，确保与溶液接触的面为平整的表面，并确保该表面与对面平行。将止水片6与法兰11的对应部位开孔，孔径与腔体9孔径相同并对齐。通过对拉螺栓5将腔体9固定于试样上，拧紧螺栓确保各密封面不会透水透气，腔体9的边缘与试样边缘之间有不少于15mm的接触区。为确保储液仓注液加压时仓内气体排尽，排气孔应置于壳体1的顶端并且配置截止阀。注液口4上设置阀门以便与液压泵通过耐高压软管连接。上述压力表2为不锈钢液压压力表，压力表量程不得低于试验所需最大液压压力的1.5倍，精度不低于0.1MPa。注液口4、排气孔3的阀门、压力表2的连接头均为耐腐蚀的材质制作的标准件。

实施例2：本发明还设计一种利用上述装置进行试验的方法，参见图4，包括如下步骤：（1）将养护至龄期的混凝土试块切割为截面100mm×100mm的棱柱体待测试件，要求测试安装的两对面平行且本体接触面表面平整；

（2）使用对拉螺栓5将腔体9固定于待测试件上，腔体9与待测试件接触的部位设置止水片6，放置试件时，其成型面一般不作为扩散入浸面；

（3）装置固定后，将壳体1顶端的排气孔阀门置于开启状态；

（4）将液压泵通过耐高压连接软管与注液口4连接，并将注液口阀门置于开启状态，将加压泵吸水口埋入所配溶液中，开启液压泵向腔体9中注入溶液；

（5）待腔体9注满溶液后关闭排气孔阀门；

（6）继续注液加压，直至腔体9内液压达到所需压力值，在此期间，观察系统的密封情况，确保腔体9内压力恒定；

（7）关闭注液口阀门，解除与加压泵之间的连接软管，开始保压试验至所需龄期。

在保压试验期间，需定期更换腔体9内的溶液，具体操作为打开注液口阀门将腔体9内需要更换的溶液倒出，然后重复步骤（3）至步骤（6）直至达到所需龄期。最后，试验结束时，打开排气孔和注液口阀门，泄压排液，拆除固定装置，取出试样进行检测。具体试验情况如下：

试验对象：采用将尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试件使用混凝土切割机沿成型面切割成的100mm×100mm×50mm的两块，以切割面为入侵面，采用的存储溶液的腔体9尺寸为：直径为60mm，高150mm。混凝土配合比见表1，混凝土养护龄期大于28天。

表1 混凝土配合比（kg）

材料	水泥	水	砂子	石子	减水剂
						用量	382	154	710	1070	2.1

共模拟四种不同水深条件下所产生的液压压力，分别为70m、50m、30m和0m工况，即液压分别为0.7MPa、0.5MPa、0.3MPa和0MPa。持续试验时间为24h，其中，每天更换一次溶液，本次试验所用溶液为0.5mol/L的氯化钠溶液。试验结束后采用压力试验机将试件沿入侵面劈开，一半使用0.1mol/L硝酸银溶液喷洒，测量氯离子扩散深度，另一半磨粉滴定氯离子的浓度。每一工况各测试相同配比下的试件3个，求其算术平均值作为试验结果。各工况下的试验结果见表2。

表2 各工况下的试验结果

。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种混凝土氯离子扩散模拟试验装置，其特征在于，包括试件装载模块、含氯溶液存储模块、注液加压模块；所述试件装载模块与所述含氯溶液存储模块固定连接，所述含氯溶液存储模块设有开口，用于其内部承装的液体和试件接触；所述注液加压模块通过管道与所述含氯溶液存储模块相连，所述含氯溶液存储模块的顶部设有排气部件。

2.根据权利要求1所述的混凝土氯离子扩散模拟试验装置，其特征在于，所述含氯溶液存储模块包括上盖、腔体、法兰、密封垫片，所述排气部件安装在所述上盖上，所述腔体底部与所述法兰固定连接，所述密封垫片设置于所述法兰下方，所述密封垫片上设有与所述法兰对应的通孔。

3.根据权利要求1所述的混凝土氯离子扩散模拟试验装置，其特征在于，所述管道上设有球阀开关。

4.根据权利要求3所述的混凝土氯离子扩散模拟试验装置，其特征在于，所述球阀开关与所述管道螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的混凝土氯离子扩散模拟试验装置，其特征在于，所述溶液存储模块上安装有压力表。

6.根据权利要求3所述的混凝土氯离子扩散模拟试验装置，其特征在于，所述管道上安装有压力表。

7.根据权利要求1所述的混凝土氯离子扩散模拟试验装置，其特征在于，所述试件装载模块包括底板、固定螺栓；所述固定螺栓设置于所述底板的四角，用于与所述含氯溶液存储模块固定连接。

8.一种混凝土氯离子扩散模拟检测方法，利用权利要求1所述的试验装置，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将养护至龄期的混凝土试块切割为棱柱体待测试件；

（2）将所述试件置于所述试件装载模块并与所述含氯溶液存储模块固定连接，此时所述溶液存储模块内的溶液通过其开口与所述试件接触；

（3）打开所述排气部件；

（4）将所述注液加压模块通过管道与所述溶液存储模块连通，向所述溶液存储模块注入溶液；

（5）待步骤（4）中所述的溶液注满后关闭所述排气部件；

（6）继续注液直至所述溶液存储模块内的溶液达到所需压力，后停止注液封闭管道，开始保压试验至所需期限；

（7）取出步骤（6）中达到所需期限的混凝土试件，分析检测其内部氯离子的含量。

9.根据权利要求8所述的混凝土氯离子扩散模拟检测方法，其特征在于，所述试件的截面尺寸为（80~100）mm×（80~100）mm正方形或长方形，也可使用直径介于（80~100）mm的圆形截面。

10.根据权利要求8所述的混凝土氯离子扩散模拟检测方法，其特征在于，所述步骤（6）中所述保压试验的过程中定期更换溶液。