CN112432891A - 可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置及方法 - Google Patents
可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112432891A CN112432891A CN202011131189.XA CN202011131189A CN112432891A CN 112432891 A CN112432891 A CN 112432891A CN 202011131189 A CN202011131189 A CN 202011131189A CN 112432891 A CN112432891 A CN 112432891A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- roller compacted
- compacted concrete
- test piece
- water
- magnetic resonance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011382 roller-compacted concrete Substances 0.000 title claims abstract description 131
- 230000009471 action Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 title claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 158
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 107
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 93
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 38
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 34
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 28
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 16
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 11
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 5
- 238000000685 Carr-Purcell-Meiboom-Gill pulse sequence Methods 0.000 claims description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 4
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 3
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/36—Embedding or analogous mounting of samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N24/00—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
- G01N24/08—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using nuclear magnetic resonance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/383—Concrete or cement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/36—Embedding or analogous mounting of samples
- G01N2001/366—Moulds; Demoulding
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，包括核磁共振分析系统，核磁共振分析系统通过软管a与主水槽底部连接，主水槽顶部通过软管b与水头控制系统连接，主水槽顶部通过软管c与水泵连接，水泵设置于副水槽中，副水槽中设置有PH检测仪，副水槽通过软管d与核磁共振分析系统连接，能够实时监测测试结果并且测试过程中无需移动试件。本发明监测方法，解决了现有的监测方法不能进行实时、无损地监测碾压混凝土层间结构变化的问题。
Description
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，涉及一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，本发明还涉及上述监测装置的监测方法。
背景技术
碾压混凝土是一种用于大规模混凝土施工的无坍落度混凝土，由于其成本低，施工快速，因此被广泛应用于水利工程中，特别是用于大坝的浇筑。碾压混凝土通常是逐层浇筑，由于每层浇筑间隔时间不同，所以碾压混凝土的力学性能和抗渗性能与普通混凝土有很大的不同。碾压混凝土的主要问题是碾压层面的结构特性，如何实现碾压混凝土的一体化。工程实践证明，碾压层通常是坝体机构最薄弱的部位，也是坝体加固的重要部位。大坝混凝土层间界面的完整性和渗透性在很大程度上影响着大坝结构的功能性和安全性。因此有必要对碾压混凝土层间界面的性质进行研究。如果水中如果含有硫酸盐成分，则会对混凝土产生侵蚀破坏，特别是在碾压混凝土的层面结合处造成严重的侵蚀破坏。为预防此侵蚀破坏，需了解硫酸盐侵蚀作用下，碾压混凝土层面结构的变化情况，从而提出相应的预防措施。
对监测碾压混凝土层在硫酸盐侵蚀作用的结构变化研究多为宏观实验和数值模拟实验。宏观实验多为硫酸盐溶液全浸泡法或干湿循环法，监测其在不同硫酸盐溶液浓度及不同龄期混凝土的强度损失和相对动弹性模量的变化。并通过这些宏观参数反映碾压混凝土层在硫酸盐侵蚀作用下的结构的变化情况。但是宏观试验不能做到实时、无损地监测碾压混凝土层间结构的变化，并且一些细观结构参数(孔隙的大小分布、孔隙的连通性等)相比宏观结构参数更能反映碾压混凝土层间结构在硫酸盐溶液侵蚀作用下的变化情况。
此外目前大多数硫酸盐侵蚀装置均在硫酸盐干湿循环试验箱内进行，并未考虑水压力对损伤程度的影响。而在实际的水利工程中，碾压混凝土坝所承受的水压力从上而下不断增大，因此位于碾压混凝土坝下部的混凝土层间结构承受的水压力要远大于上部的混凝土层间结构所承受的水压力，而水压力越大，硫酸盐溶液对碾压混凝土层间结构的渗透能力就越强。所以碾压混凝土层间结构在承受不同的水压力作用下与宏观试验下静止的水浴环境的硫酸盐侵蚀损伤必定不同，因此，在设计碾压混凝土层间结构硫酸盐侵蚀实验时，必须考虑不同水压力作用的影响，才能更符合工程实际。虽然数值模拟试验能够很好地模拟碾压混凝土层间结构的变化情况，也可以设置相应的参数以考虑水头压力作用的影响，但是有些细部结构的变化情况并不符合实际试验时的变化，因此有必要设计一种能够实时、无损地监测碾压混凝土层在硫酸盐侵蚀作用下结构变化的方法，预测硫酸盐侵蚀作用下碾压混凝土层间结构的破坏程度。
发明内容
本发明的目的是提供一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，能够实时监测测试结果并且测试过程中无需移动试件。
本发明的另一目的是提供一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测方法，解决了现有的监测方法不能进行实时、无损地监测碾压混凝土层间结构变化的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，包括核磁共振分析系统，核磁共振分析系统通过软管a与主水槽底部连接，主水槽顶部通过软管b与水头控制系统连接，主水槽顶部通过软管c与水泵连接，水泵设置于副水槽中，副水槽中设置有PH检测仪，副水槽通过软管d与核磁共振分析系统连接。
本发明的特征还在于，
软管a上设置有试样装填装置阀门，软管b上设置有水头控制系统阀门，软管c上设置有水泵回水阀门，软管d上设置有尾水阀门。
核磁共振分析系统包括核磁共振机体，核磁共振机体内部设置有试样装填装置，试样装填装置的进水口与软管a连接，试样装填装置的出水口与软管d连接，试样装填装置的底端设置有排水孔，排水孔上设置有排水孔阀门，核磁共振机体还分别与温度控制器、核磁共振信号发射、采集器和计算机连接。
试样装填装置为圆筒状，其由有机玻璃制成。
本发明的另一种技术方案是，一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备碾压混凝土试件
采用分层浇筑的方式，先浇筑成型下半部分试件，对层面进行凿毛处理，间隔3h以后浇筑上半部分试件，得到完整试件，将完整试件养护2天后拆模，将拆模后的完整试件放入标准养护箱中养护90天，采用钻机在养护好的完整试件上钻取碾压混凝土试件，层面位于碾压混凝土试件的中部，将碾压混凝土试件在水中浸泡3天取出；
步骤2，测试碾压混凝土试件层间结构的初始特性
将步骤1取出的碾压混凝土试件放入试样装填装置中，以低场核磁共振中分层测试技术为基础，对碾压混凝土试件施加一个用以排除磁场均匀性干扰的脉冲序列的CPMG信号，得到碾压混凝土试件T2谱，根据T2谱得到碾压混凝土试件的孔隙结构特征参数，孔隙结构特征参数包括孔隙率、孔径分布、平均孔隙半径、孔隙间距及孔结构形态；
若假设碾压混凝土试件内部孔隙是理想球体单元，则建立起T2谱与孔隙结构特征参数之间的关系：
r＝μT2
式中：r是孔隙的半径；μ是经验变换系数，μ＝0.01μm/ms；
步骤3，待步骤2测试结束后，调整水头控制系统至需要测试的水头，打开水头控制系统阀门、试样装填装置阀门、尾水阀门及水泵回水阀门，使硫酸盐溶液通过试样装填装置进入副水槽，同时开启水泵，将硫酸盐溶液输送至主水槽，维持硫酸盐溶液接触碾压混凝土试件时间16h，关闭水头控制系统阀门、试样装填装置阀门、尾水阀门及水泵回水阀门，通过PH检测仪监控副水槽中的硫酸盐溶液浓度；
步骤4，打开试样装填装置上的排水孔，排出试样装填装置内的剩余的硫酸盐溶液，使碾压混凝土试件表面不与硫酸盐溶液接触，静置8h。
步骤5，通过核磁共振分析系统测试碾压混凝土试件在一定水头、一定浓度硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性，在副水槽中更换不同浓度的硫酸盐溶液并在水头控制系统设置不同的水压力，相同时间后，对碾压混凝土试件使用核磁共振分析系统扫描碾压混凝土试件的层间截面，得到不同水压力、不同浓度硫酸盐溶液侵蚀作用下碾压混凝土层间的细观结构参数；
步骤6，重复步骤3-5，得到长期硫酸盐侵蚀作用下碾压混凝土内部细观结构参数变化情况。
本发明的特征还在于，
步骤1中碾压混凝土试件的直径为50mm，高度为150mm。
步骤3中监控的硫酸盐溶液的PH大于6时，对硫酸盐溶液浓度进行更换。
步骤3-5为一个硫酸盐干湿循环过程，其时间为24h。
步骤5中水头为1-100m，硫酸盐溶液浓度为5％-15％。
本发明的有益效果是，
(1)本发明一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，利用核磁共振分析系统，实现无损、实时监测碾压混凝土层面结构在硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构变化，通过结构的变化，可分析得到碾压混凝土层面的损伤劣化情况，分析被侵蚀前后的变化规律，从而对硫酸盐侵蚀作用的破坏程度进行预测，分析原理，为提供改善其性能的理论依据，同时对细观结构变化进行观察分析，能够分析模拟硫酸盐侵蚀破坏的机理；
(2)本发明一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，在硫酸盐溶液侵蚀监测过程中，试件无需移动，也无需反复拆卸装置，一次安装后，即可进行实时监测，避免全浸泡或干湿循环法需要移动试件进行测量其参数的繁琐过程，同时，硫酸盐溶液可以自动循环利用，避免了环境污染与资源浪费，通过对硫酸盐溶液侵蚀过程中的PH值自动监控，保证了侵蚀过程实验的可靠性，可真正实现高效，实时，无损监测；
(3)本发明一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测方法，能够实现考虑不同水压力作用下硫酸盐溶液对碾压混凝土层间结构的影响情况，比常规硫酸盐侵蚀试验得到的结果更加符合工程实际情况，并且对于水头的调整范围较大，能够满足低、中、高混凝土坝受硫酸盐侵蚀工况。
附图说明
图1是本发明监测装置的结构示意图；
图2是本发明监测装置中的试样装填装置的结构示意图；
图3是本发明监测装置中的试样装填装置的侧视图
图4是本发明监测方法中的上半部分试件和下半部分试件的结构示意图；
图5是本发明监测方法中的碾压混凝土试件的结构示意图。
图中，1.核磁共振分析系统，2.计算机，3.温度控制器，4.核磁共振信号发射器，5.采集器，6.主水槽，7.水头控制系统，8.核磁共振机体，9.试样装填装置，10.排水孔，11.副水槽，12.PH检测仪，13.水泵，14.水头控制系统阀门，15.试样装填装置阀门，16.排水孔阀门，17.尾水阀门，18.水泵回水阀门，19.软管a，20.软管b，21.软管c，22.软管d，23.碾压混凝土试件，24. 下半部分试件，25.上半部分试件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，如图1 所示，包括核磁共振分析系统1，核磁共振分析系统1通过软管a19与主水槽6底部的中间位置连接，主水槽6顶部通过软管b20与水头控制系统7连接，主水槽6顶部通过软管c21与水泵13连接，水泵13设置于副水槽11 中，副水槽11中设置有PH检测仪12，副水槽11通过软管d22与核磁共振分析系统1连接，软管a19上设置有试样装填装置阀门15，软管b20上设置有水头控制系统阀门14，软管c21上设置有水泵回水阀门18，软管d22上设置有尾水阀门17。
核磁共振分析系统1包括核磁共振机体8，核磁共振机体8内部设置有试样装填装置9，试样装填装置9的进水口与软管a19连接，试样装填装置 9的出水口与软管d22连接，所述试样装填装置9的底端设置有排水孔10，排水孔10在试验开始前用于排气，试验中用于排出残余的硫酸盐溶液，排水孔10上设置有排水孔阀门16，核磁共振机体8还分别与温度控制器3、核磁共振信号发射器4、采集器5和计算机2连接，如图2和图3所示，试样装填装置9为圆筒状，其由有机玻璃制成。
主水槽6的尺寸为600×600×600mm，出水口(与软管a20连接的出口) 直径为20mm；水头控制系统7可调节实验水头为1-100m；试样填充装置9 的进水口和出水口直径为20mm，试样尺寸高150mm、直径50mm。
本发明一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置中，采用的核磁共振分析系统型号为MacroMR12-HTHP，运用分层测试(SE-SPI)技术，其核磁共振分析主要参数为：核磁共振仪的主磁场0.52Tesla，90脉冲中心到回波中心的时间隔＝0.5ms，重复采样等待时间＝5s，180度射频脉冲个数＝2000，扫描次数＝32，磁体温度稳定20℃。
本发明一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测方法，采用本发明的监测装置，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备碾压混凝土试件23
浇筑前湿筛筛除大于等于40mm粒径的粗骨料，如图4和图5所示，采用分层浇筑的方式，先浇筑成型下半部分试件24(150mm*150mm*75mm)，对层面进行凿毛处理，间隔3h以后浇筑上半部分试件25 (150mm*150mm*75mm)，得到完整150mm立方体试件，将完整试件养护2天后拆模，将拆模后的完整试件放入标准养护箱中养护90天，采用钻机在养护好的完整试件上钻取碾压混凝土试件23，层面位于碾压混凝土试件23 的中部且沿其轴向，将碾压混凝土试件23在水中浸泡3天取出；
步骤2，测试碾压混凝土试件23层间结构的初始特性
将步骤1取出的碾压混凝土试件23放入试样装填装置9中，以低场核磁共振(NMR)中分层(SE-SPI)测试技术为基础，对碾压混凝土试件23 施加一个用以排除磁场均匀性干扰的脉冲序列的CPMG信号，根据核磁共振分析系统1得到碾压混凝土试件23的T2谱(自旋弛豫时间)，根据T2谱得到碾压混凝土试件23的孔隙结构特征参数，孔隙结构特征参数包括孔隙率、孔径分布、平均孔隙半径、孔隙间距及孔结构形态；
若假设碾压混凝土试件23内部孔隙是理想球体单元，则建立起T2谱与孔隙结构特征参数之间的关系：
r＝μT2
式中：r是孔隙的半径；μ是经验变换系数，与材料的种类有关，大部分岩石的μ值在0.01μm/ms到0.15μm/ms之间，取μ＝0.01μm/ms，用于建立 T2和r之间的关系；
步骤3，待步骤2测试结束后，调整水头控制系统7至需要测试的水头，打开水头控制系统阀门14、试样装填装置阀门15、尾水阀门17及水泵回水阀门18，使硫酸盐溶液通过试样装填装置9进入副水槽11，同时开启水泵 13，将硫酸盐溶液输送至主水槽6，维持硫酸盐溶液浸泡碾压混凝土试件23 时间16h，关闭水头控制系统阀门14、试样装填装置阀门15、尾水阀门17 及水泵回水阀门18，通过PH检测仪12监控副水槽11中的硫酸盐溶液浓度，当监控的硫酸盐溶液的PH大于6时，对硫酸盐溶液浓度进行更换；
步骤4，打开试样装填装置9上的排水孔10，排出试样装填装置9内的剩余的硫酸盐溶液，使碾压混凝土试件23表面不与硫酸盐溶液接触，静置 8h。
步骤5，通过核磁共振分析系统1测试碾压混凝土试件23在1-100m的水头、浓度为5％-15％的硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性，在副水槽 11中更换不同浓度的硫酸盐溶液并施加不同的水压力，相同时间后，对碾压混凝土试件23使用核磁共振分析系统1扫描碾压混凝土试件23的层间截面，得到不同水压力、不同浓度硫酸盐溶液侵蚀作用下碾压混凝土层间的细观结构参数；
步骤6，步骤3-5为一个硫酸盐干湿循环过程，其时间为24h，重复步骤3-5，得到长期硫酸盐侵蚀作用下碾压混凝土内部细观结构参数变化情况。
实施例1
本发明一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测方法，采用本发明的监测装置，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备碾压混凝土试件23
浇筑前湿筛筛除大于等于40mm粒径的粗骨料，如图4和图5所示，采用分层浇筑的方式，先浇筑成型下半部分试件24，对层面进行凿毛处理，间隔3h以后浇筑上半部分试件25，得到完整试件，将完整试件养护2天后拆模，将拆模后的完整试件放入标准养护箱中养护90天，采用钻机在养护好的完整试件上钻取碾压混凝土试件23，层面位于碾压混凝土试件23的中部且沿其轴向，将碾压混凝土试件23在水中浸泡3天取出；
步骤2，测试碾压混凝土试件23层间结构的初始特性
将步骤1取出的碾压混凝土试件23放入试样装填装置9中，以低场核磁共振(NMR)中分层(SE-SPI)测试技术为基础，对碾压混凝土试件23 施加一个用以排除磁场均匀性干扰的脉冲序列的CPMG信号，根据核磁共振分析系统1得到碾压混凝土试件23的T2谱(自旋弛豫时间)，根据T2谱得到碾压混凝土试件23的孔隙结构特征参数，孔隙结构特征参数包括孔隙率、孔径分布、平均孔隙半径、孔隙间距及孔结构形态；
若假设碾压混凝土试件23内部孔隙是理想球体单元，则建立起T2谱与孔隙结构特征参数之间的关系：
r＝μT2
式中：r是孔隙的半径；μ是经验变换系数，与材料的种类有关，大部分岩石的μ值在0.01μm/ms到0.15μm/ms之间，取μ＝0.01μm/ms，用于建立 T2和r之间的关系；
步骤3，待步骤2测试结束后，调整水头控制系统7至需要测试的水头，打开水头控制系统阀门14、试样装填装置阀门15、尾水阀门17及水泵回水阀门18，使硫酸盐溶液通过试样装填装置9进入副水槽11，同时开启水泵 13，将硫酸盐溶液输送至主水槽6，维持硫酸盐溶液浸泡碾压混凝土试件23 时间16h，关闭水头控制系统阀门14、试样装填装置阀门15、尾水阀门17 及水泵回水阀门18，通过PH检测仪12监控副水槽11中的硫酸盐溶液浓度，当监控的硫酸盐溶液的PH大于6时，对硫酸盐溶液浓度进行更换；
步骤4，打开试样装填装置9上的排水孔10，排出试样装填装置9内的剩余的硫酸盐溶液，使碾压混凝土试件23表面不与硫酸盐溶液接触，静置 8h。
步骤5，通过核磁共振分析系统1测试碾压混凝土试件23在1m的水头、浓度为5％的硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性，在副水槽11中更换不同浓度的硫酸盐溶液并施加不同的水压力，相同时间后，对碾压混凝土试件23使用核磁共振分析系统1扫描碾压混凝土试件23的层间截面，得到不同水压力、不同浓度硫酸盐溶液侵蚀作用下碾压混凝土层间的细观结构参数；
步骤6，步骤3-5为一个硫酸盐干湿循环过程，其时间为24h，重复步骤3-5，循环50次，得到长期硫酸盐侵蚀作用下碾压混凝土内部细观结构参数变化情况。
实施例2
与实施例1的步骤相同，区别仅在于在测试50m的水头、浓度为5％的硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性。
实施例3
与实施例1的步骤相同，区别仅在于在测试100m的水头、浓度为5％的硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性。
实施例4
与实施例1的步骤相同，区别仅在于在测试1m的水头、浓度为10％的硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性。
实施例5
与实施例1的步骤相同，区别仅在于在测试50m的水头、浓度为10％的硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性。
实施例6
与实施例1的步骤相同，区别仅在于在测试100m的水头、浓度为10％的硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性。
实施例7
与实施例1的步骤相同，区别仅在于在测试1m的水头、浓度为15％的硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性。
实施例8
与实施例1的步骤相同，区别仅在于在测试50m的水头、浓度为15％的硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性。
实施例9
与实施例1的步骤相同，区别仅在于在测试100m的水头、浓度为15％的硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性。
实施例1-实施例9处理的碾压混凝土试件进行孔隙类型、孔隙占比、孔隙率进行测试，测试结果如表1所示，具体为：
表1不同试验方案下混凝土孔隙率与孔隙分布结果
由表1可知，在1m水头情况下，经过50次硫酸盐干湿循环以后，混凝土中裂缝所占比例及孔隙率较小，随着水头的增加，混凝土中裂缝所占比例及孔隙率逐渐增大；在5％硫酸盐浓度下，随着水头1m增加到50m，裂缝所占比例增加1％，孔隙率增加0.11％。同样可以看出，随着硫酸盐浓度的增加，混凝土中裂缝所占比例及孔隙率逐渐增大；当水头为100m，硫酸盐浓度为15％时，裂缝所占比例最大，达到16％；孔隙率达到最大值4.69％。由以上分析可知：硫酸盐浓度对层面硫酸盐侵蚀影响较大，水压力对其影响较小。
Claims (9)
1.一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，其特征在于，包括核磁共振分析系统(1)，所述核磁共振分析系统(1)通过软管a(19)与主水槽(6)底部连接，所述主水槽(6)顶部通过软管b(20)与水头控制系统(7)连接，所述主水槽(6)顶部通过软管c(21)与水泵(13)连接，所述水泵(13)设置于副水槽(11)中，所述副水槽(11)中设置有PH检测仪(12)，所述副水槽(11)通过软管d(22)与核磁共振分析系统(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，其特征在于，所述软管a(19)上设置有试样装填装置阀门(15)，所述软管b(20)上设置有水头控制系统阀门(14)，所述软管c(21)上设置有水泵回水阀门(18)，所述软管d(22)上设置有尾水阀门(17)。
3.根据权利要求1所述的一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，其特征在于，所述核磁共振分析系统(1)包括核磁共振机体(8)，所述核磁共振机体(8)内部设置有试样装填装置(9)，所述试样装填装置(9)的进水口与软管a(19)连接，所述试样装填装置(9)的出水口与软管d(22)连接，所述试样装填装置(9)的底端设置有排水孔(10)，所述排水孔(10)上设置有排水孔阀门(16)，所述核磁共振机体(8)还分别与温度控制器(3)、核磁共振信号发射器(4)、采集器(5)和计算机(2)连接。
4.根据权利要求3所述的一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，其特征在于，所述试样装填装置(9)为圆筒状，其由透明有机玻璃制成。
5.一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备碾压混凝土试件(23)
采用分层浇筑的方式，先浇筑成型下半部分试件(24)，对层面进行凿毛处理，间隔3h浇筑上半部分试件(25)，得到完整试件，将完整试件养护2天后拆模，将拆模后的完整试件放入标准养护箱中养护90天，采用钻机在养护好的完整试件上钻取碾压混凝土试件(23)，层面位于碾压混凝土试件(23)的中部且沿其轴向，将碾压混凝土试件(23)在水中浸泡3天取出；
步骤2，测试碾压混凝土试件(23)层间结构的初始特性
将步骤1取出的碾压混凝土试件(23)放入试样装填装置(9)中，以低场核磁共振中分层测试技术为基础，对碾压混凝土试件(23)施加一个用以排除磁场均匀性干扰的脉冲序列的CPMG信号，得到碾压混凝土试件(23)T2谱，根据T2谱得到碾压混凝土试件(23)的孔隙结构特征参数，孔隙结构特征参数包括孔隙率、孔径分布、平均孔隙半径、孔隙间距及孔结构形态；
若假设碾压混凝土试件(23)内部孔隙是理想球体单元，则建立起T2谱与孔隙结构特征参数之间的关系：
r＝μT2
式中：r是孔隙的半径；μ是经验变换系数，μ＝0.01μm/ms；
步骤3，待步骤2测试结束后，调整水头控制系统(7)至需要测试的水头，打开水头控制系统阀门(14)、试样装填装置阀门(15)、尾水阀门(17)及水泵回水阀门(18)，使硫酸盐溶液通过试样装填装置(9)进入副水槽(11)，同时开启水泵(13)，将硫酸盐溶液输送至主水槽(6)，维持硫酸盐溶液浸泡碾压混凝土试件(23)时间16h，关闭水头控制系统阀门(14)、试样装填装置阀门(15)、尾水阀门(17)及水泵回水阀门(18)，通过PH检测仪(12)监控副水槽(11)中的硫酸盐溶液浓度；
步骤4，打开试样装填装置(9)上的排水孔(10)，排出试样装填装置(9)内的剩余的硫酸盐溶液，使碾压混凝土试件(23)表面不与硫酸盐溶液接触，静置8h。
步骤5，通过核磁共振分析系统(1)测试碾压混凝土试件(23)在一定水头、一定浓度硫酸盐溶液侵蚀作用下的细观结构特性，在副水槽(11)中更换不同浓度的硫酸盐溶液并施加不同的水压力，相同时间后，对碾压混凝土试件(23)使用核磁共振分析系统(1)扫描碾压混凝土试件(23)的层间截面，得到不同水压力、不同浓度硫酸盐溶液侵蚀作用下碾压混凝土层间的细观结构参数；
步骤6，重复步骤3-5，得到长期硫酸盐侵蚀作用下碾压混凝土内部细观结构参数变化情况。
6.根据权利要求5所述的一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测方法，其特征在于，所述步骤1中碾压混凝土试件(23)的直径为50mm，高度为150mm。
7.根据权利要求5所述的一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测方法，其特征在于，所述步骤3中监控的硫酸盐溶液的PH大于6时，对硫酸盐溶液浓度进行更换。
8.根据权利要求5所述的一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测方法，其特征在于，所述步骤3-5为一个硫酸盐干湿循环过程，其时间为24h。
9.根据权利要求5所述的一种可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测方法，其特征在于，所述步骤5中水头为1-100m，浓度硫酸盐溶液为5％-15％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011131189.XA CN112432891A (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011131189.XA CN112432891A (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112432891A true CN112432891A (zh) | 2021-03-02 |
Family
ID=74695797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011131189.XA Pending CN112432891A (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112432891A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002195993A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-10 | Takenaka Komuten Co Ltd | 液状化試験装置 |
| CN105973781A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-09-28 | 重庆大学 | 互层盐岩的应力-化学耦合可视化试验系统 |
| CN106353357A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-01-25 | 西安理工大学 | 一种渗流作用下砂土介质细观结构变化的监测装置及方法 |
| CN108152121A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-06-12 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种可施加流水和高水头压力的混凝土加速侵蚀装置 |
| CN108776101A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-09 | 河海大学 | 一种考虑劈拉应力的混凝土接触溶蚀试验装置 |
| CN108982568A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-12-11 | 武汉大学 | 低磁场核磁共振无损检测混凝土硫酸盐侵蚀损伤的方法 |
-
2020
- 2020-10-21 CN CN202011131189.XA patent/CN112432891A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002195993A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-10 | Takenaka Komuten Co Ltd | 液状化試験装置 |
| CN105973781A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-09-28 | 重庆大学 | 互层盐岩的应力-化学耦合可视化试验系统 |
| CN106353357A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-01-25 | 西安理工大学 | 一种渗流作用下砂土介质细观结构变化的监测装置及方法 |
| CN108152121A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-06-12 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种可施加流水和高水头压力的混凝土加速侵蚀装置 |
| CN108776101A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-09 | 河海大学 | 一种考虑劈拉应力的混凝土接触溶蚀试验装置 |
| CN108982568A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-12-11 | 武汉大学 | 低磁场核磁共振无损检测混凝土硫酸盐侵蚀损伤的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107543755B (zh) | 荷载与冻融循环耦合下混凝土耐久性试验装置及评价方法 | |
| WO2019119676A1 (zh) | 一种实验确定酸液对致密碳酸盐岩杨氏模量影响的方法 | |
| CN110595953A (zh) | 一种页岩混合润湿性的实验测试装置及方法 | |
| Tian et al. | Microstructure and damage evolution of hydraulic concrete exposed to freeze–thaw cycles | |
| CN112364411B (zh) | 钙溶蚀和氯盐侵蚀环境下混凝土圆柱的抗震性能模拟方法 | |
| CN113118466A (zh) | 一种构件增材过程中基板残余应力控制方法及构件增材设备 | |
| CN112432891A (zh) | 可考虑水压力作用的碾压混凝土侵蚀实时监测装置及方法 | |
| Qian et al. | Investigations on pore-structure in cementitious materials using gas intrusion porosimetry | |
| CN114577563A (zh) | 一种自愈合混凝土裂缝修复检验方法 | |
| CN109129934B (zh) | 一种增强3d打印类岩石材料强度与改善其力学性能的方法 | |
| CN107063961A (zh) | 一种水泥水化三维孔隙结构特征的表征方法 | |
| CN117033864B (zh) | 开挖卸荷下膨胀土坑壁失稳临界深度计算及变形预测方法 | |
| CN113670723A (zh) | 一种服役岩土锚固结构工程性能退化加速试验方法 | |
| CN113075100B (zh) | 基于碱骨料反应的再生骨料评估及强化方法 | |
| Shirole et al. | Effects of electrodeposition in concrete mediated by electric currents of variable polarity | |
| CN109283113B (zh) | 一种消除水平环向压力的混凝土抗渗试验装置及试验方法 | |
| Han et al. | Multi-scale microstructure quantitative characterization and anti-erosion performance of PHC pipe pile | |
| CN113390970B (zh) | 一种检测混凝土性能的超声波的声速检测方法及系统 | |
| CN209043771U (zh) | 一种带水腔的土体渗透固结装置 | |
| Mao et al. | Research on the fatigue flexural performance of RC beams attacked by salt spray | |
| CN102507616A (zh) | X射线计算机断层扫描原位测试水泥基材料的加载装置 | |
| CN112326643B (zh) | 混凝土碳化速度与孔隙水饱和度关系的实验方法 | |
| Zhang et al. | Durability of high-performance recycled aggregate concrete | |
| Lin et al. | Effects of Crack Width and Healing Time on Healing Performance of Microcapsule-Based Self-Healing Concrete | |
| CN113310826B (zh) | 一种测试氯离子在混凝土中扩散程度实验装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210302 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |