CN111795895B - 一种研究预应力混凝土压力管道耐久性的试验装置及其试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种研究预应力混凝土压力管道耐久性的试验装置及其使用方法，属于混凝土设备技术领域。本发明包括张拉机构和养护腐蚀机构，张拉机构包括第一固定横梁、第二固定横梁、活动横梁、墩式台座和拉杆；第一、第二固定横梁与墩式台座围成长方形包围结构，活动横梁通过台座式千斤顶连接第一固定横梁，拉杆穿过第一固定横梁，且拉杆的两端通过锚具分别固定在活动横梁和第二固定横梁上。本发明解决了当前无法有效进行预应力混凝土压力管道耐久性试验研究的问题，有力推动了对地下管道耐久性寿命预测方面研究的发展。

Description

一种研究预应力混凝土压力管道耐久性的试验装置及其试验 方法
技术领域
本发明涉及一种研究预应力混凝土压力管道耐久性的试验装置及其使用方法，属于混凝土设备技术领域。
背景技术
管道的工作环境大都在地下，在含酸性地下水以及含高黏土土壤的地区中，地下水和土壤存在大量的SO4 2-、Cl-等。根据传统的钢筋混凝土结构腐蚀破坏机理，这些离子将逐渐渗入到混凝土内部，与水泥水化物发生反应，破坏钢筋表面钝化膜，使钢筋锈蚀，从而造成混凝土保护层膨胀、开裂以及钢筋与混凝土粘结力降低，甚至钢筋断裂破坏等现象。而在分析预应力混凝土压力管道破坏原因时发现，由于自身为复合型管材和高预应力的存在，其腐蚀破坏机理不同于普通钢筋混凝土结构，需要考虑应力腐蚀作用。
然而，目前国内外专门针对预应力混凝土压力管道耐久性的研究非常匮乏，大量的研究主要集中于普通混凝土结构，且关于应力腐蚀机理还未形成统一的认识。在试验技术和试验设备方面，关于普通混凝土结构耐久性能的研究已取得了诸多可观的成果，可实现不同温度、不同湿度、干湿交替、不同PH值和不同离子浓度等各种环境下的耐久性能研究，但尚无相关设备可用于模拟预应力混凝土压力管道真实服役环境。因此，亟需开发一种设备，可用于模拟研究预应力混凝土压力管道的耐久性能。
发明内容
本发明解决的主要技术问题是：弥补上述技术的空白，提供一种能够模拟预应力混凝土压力管道实际服役环境的试验设备。
本发明的技术方案是一种研究预应力混凝土压力管道耐久性的试验装置，包括张拉机构和养护腐蚀机构，
所述张拉机构包括第一固定横梁、第二固定横梁、活动横梁、墩式台座和拉杆，所述第一、第二固定横梁与墩式台座围成长方形包围结构，所述活动横梁通过台座式千斤顶连接所述第一固定横梁，所述拉杆穿过所述第一固定横梁，且所述拉杆的两端通过锚具分别固定在所述活动横梁和第二固定横梁上。
所述养护腐蚀机构为加盖密闭的腐蚀池，所述腐蚀池内设有加热器、增湿器、排水泵和加水泵，所述腐蚀池设置所述第一、第二固定横梁与墩式台座的包围内，所述拉杆穿过所述腐蚀池。
上述方案的进一步改进是：所述拉杆上设有力筋连接器和振弦式弹簧测力计。
上述方案的进一步改进是：装置，其特征在于：所述加热器、增湿器、排水泵和加水泵连接有自动控制器。
上述方案的进一步改进是：所述拉杆为预应力钢丝，所述预应力钢丝为多根且间隔设置。
上述方案的进一步改进是：所述台座式千斤顶通过高压油泵驱动。
本发明采用的另一张技术方案是为一种研究预应力混凝土压力管道耐久性的试验装置的使用方式，包括如下步骤：
步骤一：所述预应力钢丝下料安装前，认真检查所述预应力钢丝的品种、规格和尺寸，确保所述预应力钢丝的表面光滑无锈蚀，所述预应力钢丝检验合格后，方可下料安装。
步骤二：将所述预应力钢丝与所述力筋连接器相连，并穿过所述第一固定横梁，连接至所述活动横梁，并通过所述锚具固定。
步骤三：正式试验前，调整所述预应力钢丝的长度和位置，将所述预应力钢丝拉直，保证所述预应力钢丝的每根钢丝受力均匀，然后用所述台座式千斤顶张拉所述预应力钢丝到达10％的控制应力，持荷5分钟。
步骤四：开始正式的整体张拉，启动所述台座式千斤顶，在所述台座式千斤顶顶进时，始终保持所述活动横梁平行移动，确保各所述预应力钢丝受力均匀。
根据PCCP预应力张拉至控制应力σcon的70％的实际情况，采用分级加载的控制方式：第一级：
Figure GDA0003509829620000021
恒载5min；第二级：
Figure GDA0003509829620000022
恒载5min；第三级：
Figure GDA0003509829620000023
恒载5min并锚固。
步骤五：所述预应力钢丝张拉完成后，在所述腐蚀池位置处安装混凝土试件，将所述试件的4个侧面和底面进行防腐处理，使得所述试件仅从上表面开始腐蚀；然后在所述腐蚀池上加盖密闭，打开所述加热器和增湿器，设置需要的养护温度和湿度，待养护完成后，通过所述加水泵注入调配好的腐蚀溶液。
步骤六：测试并记录所述试件的各项数据，试验结束后，所述腐蚀池中通过所述排水泵排出所述腐蚀溶液。
本发明的有益效果：本发明实现试验结构设计要求，实现预应力混凝土压力管道保护层不受预应力作用的结构设计要求；实现预应力张拉装置、试件养护装置和腐蚀装置一体化，可满足多种设计要求，模拟多种设计工况；可对腐蚀溶液回收循环使用，节省试验经费，具有良好的经济效益；解决了当前无法有效进行预应力混凝土压力管道耐久性试验研究的问题，有力推动了对地下管道耐久性寿命预测方面研究的发展。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中示例：活动横梁1、第一固定横梁2、墩式台座3、台座式千斤顶4、振弦式弹簧测力计5、力筋连接器6、拉杆7、锚具8、腐蚀池9、试件10、第二固定横梁11。
具体实施方式
实施例
一种研究预应力混凝土压力管道耐久性的试验装置，包括张拉机构和养护腐蚀机构，张拉机构包括第一固定横梁2、第二固定横梁11、活动横梁1、墩式台座3和拉杆7，第一、第二固定横梁与墩式台座3围成长方形结构，活动横梁1通过台座式千斤顶4连接第一固定横梁2，拉杆7穿过第一固定横梁2，且拉杆7的两端通过锚具8分别固定在活动横梁1和第二固定横梁11上。
养护腐蚀机构为加盖密闭的腐蚀池9，腐蚀池9内设有加热器、增湿器、排水泵和加水泵，腐蚀池9设置第一、第二固定横梁11与墩式台座3的包围内，拉杆7穿过腐蚀池9。
拉杆7上设有力筋连接器6和振弦式弹簧测力计5。加热器、增湿器、排水泵和加水泵连接有自动控制器。拉杆7为预应力钢丝，预应力钢丝为多根且间隔设置。台座式千斤顶4通过高压油泵驱动。
本发明的试验方法如下：
步骤一：所述预应力钢丝下料安装前，认真检查所述预应力钢丝的品种、规格和尺寸，确保所述预应力钢丝的表面光滑无锈蚀，所述预应力钢丝检验合格后，方可下料安装。
步骤二：将所述预应力钢丝与所述力筋连接器6相连，并穿过所述第一固定横梁2，连接至所述活动横梁1，并通过所述锚具8固定。
步骤三：正式试验前，调整所述预应力钢丝的长度和位置，将所述预应力钢丝拉直，保证所述预应力钢丝的每根钢丝受力均匀，然后用所述台座式千斤顶4张拉所述预应力钢丝到达10％的控制应力，持荷5分钟。
步骤四：开始正式的整体张拉，启动所述台座式千斤顶4，在所述台座式千斤顶4顶进时，始终保持所述活动横梁1平行移动，确保各所述预应力钢丝受力均匀。
根据PCCP预应力张拉至控制应力σcon的70％的实际情况，采用分级加载的控制方式：第一级：0.1σcon～0.3σcon，恒载5min；第二级：0.3σcon～0.5σcon，恒载5min；第三级：0.5σcon～0.7σcon，恒载5min并锚固。
步骤五：所述预应力钢丝张拉完成后，在所述腐蚀池9位置处安装混凝土试件10，将所述试件10的4个侧面和底面进行防腐处理，使得所述试件10仅从上表面开始腐蚀；然后在所述腐蚀池9上加盖密闭，打开所述加热器和增湿器，设置需要的养护温度和湿度，待养护完成后，通过所述加水泵注入调配好的腐蚀溶液。
步骤六：测试并记录所述试件10的各项数据，试验结束后，所述腐蚀池9中通过所述排水泵排出所述腐蚀溶液。
以上仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种研究预应力混凝土压力管道耐久性的试验装置的试验方法，所述试验装置包括张拉机构和养护腐蚀机构，所述张拉机构包括第一固定横梁、第二固定横梁、活动横梁、墩式台座和预应力钢丝，所述第一、第二固定横梁与墩式台座围成长方形结构，所述活动横梁通过台座式千斤顶连接所述第一固定横梁，所述预应力钢丝穿过所述第一固定横梁，且所述预应力钢丝的两端通过锚具分别固定在所述活动横梁和第二固定横梁上；所述养护腐蚀机构为加盖密闭的腐蚀池，所述腐蚀池内设有加热器、增湿器、排水泵和加水泵，所述腐蚀池设于所述第一、第二固定横梁与墩式台座的包围内，所述预应力钢丝穿过所述腐蚀池；所述预应力钢丝上设有力筋连接器和振弦式弹簧测力计，所述预应力钢丝为多根且间隔设置；其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：所述预应力钢丝下料安装前，认真检查所述预应力钢丝的品种、规格和尺寸，确保所述预应力钢丝的表面光滑无锈蚀，所述预应力钢丝检验合格后，方可下料安装；
步骤二：将所述预应力钢丝与所述力筋连接器相连，并穿过所述第一固定横梁，连接至所述活动横梁，并通过所述锚具固定；
步骤三：正式试验前，调整所述预应力钢丝的长度和位置，将所述预应力钢丝拉直，保证所述预应力钢丝的每根钢丝受力均匀，然后用所述台座式千斤顶张拉所述预应力钢丝到达10％的控制应力，持荷5分钟；
步骤四：开始正式的整体张拉，启动所述台座式千斤顶，在所述台座式千斤顶顶进时，始终保持所述活动横梁平行移动，确保各所述预应力钢丝受力均匀；
根据PCCP预应力张拉至控制应力σcon的70％的实际情况，采用分级加载的控制方式：第一级：0.1σcon～0.3σcon，恒载5min；第二级：0.3σcon～0.5σcon，恒载5min；第三级：0.5σcon～0.7σcon，恒载5min并锚固；
步骤五：所述预应力钢丝张拉完成后，在所述腐蚀池位置处安装混凝土试件，将所述试件的4个侧面和底面进行防腐处理，使得所述试件仅从上表面开始腐蚀；然后在所述腐蚀池上加盖密闭，打开所述加热器和增湿器，设置需要的养护温度和湿度，待养护完成后，通过所述加水泵注入调配好的腐蚀溶液；
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