CN114112887B - 一种加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，试验时将待检测的混凝土试件置于充满雾状硫酸盐的试验腔室内遭受侵蚀，待侵蚀一段时间后，判断混凝土试件受侵蚀的程度大小，其特征在于，试验过程中，在混凝土试件内部营造负压环境。实施简单，操作方便，能够加速试验进程的同时降低对硫酸盐结晶机理干扰的加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，使其更好地提高试验的可靠性和有效性。另外，进一步再考虑解决更好地检测侵蚀深度的问题。

Description

一种加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法

技术领域

本发明涉及研究硫酸盐对混凝土侵蚀破坏作用的技术领域，具体涉及一种加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法。

背景技术

混凝土是建筑工程中最常见的结构材料，混凝土结构的耐用性研究对其寿命预估具有非常重要的作用和意义。混凝土结构在海水、盐碱地、酸雨等环境中，会遭受硫酸盐侵蚀作用导致结构破坏，强度降低。硫酸盐侵蚀也是混凝土结构遭受侵蚀破坏的重要侵蚀方式，在硫酸盐存在的环境中，当混凝土受侵蚀或受压强变化导致产生裂缝后，硫酸盐会随裂缝侵入到混凝土内部，然后又会在裂缝中和水泥中的氢氧化钙和水化铝酸钙反应产生钙矾石结晶，体积会膨胀到100%左右，这样产生的钙矾石结晶导致裂缝被撑开，使得裂缝进一步扩大增长，从而硫酸盐又能够侵入到更深的位置，如此恶性循环，会快速地导致混凝土结构强度的降低。故研究硫酸盐对混凝土结构的侵蚀情况，对于混凝土应用研究领域具有重要意义和价值。

现有的研究硫酸盐对混凝土结构侵蚀的试验方法，通常是将混凝土试件置于硫酸盐环境的封闭腔室内，然后等侵蚀一段时间后，通过观察以及强度检测等方式，判断混凝土试件受侵蚀的程度大小。试件进行强度检测后通常无法继续进行试验，故需要多组试件作为对比，成本较高且较为麻烦。故如果能够直接获得硫酸盐侵蚀深度和侵蚀强度的变化强度，则能够更好地判断混凝土试件被侵蚀的程度。

CN201410681700.1公开了一种预测混凝土硫酸盐侵蚀深度的方法，该方法包括：根据混凝土结构的扩散系数、混凝土表面硫酸盐浓度、混凝土内部初始硫酸盐浓度、化学反应计量数、铝酸钙在所述混凝土结构中的含量，并结合时间参数及扩散系数衰变指数建立硫酸盐侵蚀深度多参数数学模型；根据第一时刻及第二时刻及其对应的侵蚀深度获取待预测时刻侵蚀深度数学模型，并根据所述待预测时刻侵蚀深度数学模型获取待预测时刻的侵蚀深度。该方法通过建立的硫酸盐侵蚀深度预测模型，在实际工程应用上无需获取环境中硫酸盐溶液的浓度、温度和侵蚀方式以及水泥中铝酸三钙含量等参数的具体值即可预测侵蚀深度，但这种方式纯粹依靠模拟和理论计算获得被侵蚀深度，其可靠性较差，实用性较差。

CN202110648138.2曾公开过一种混凝土氯离子侵蚀深度的检测方法，先在混凝土的截面喷洒硝酸银溶液，则在含有氯离子的混凝土区域表面，氯离子与银离子结合形成氯化银沉淀；而没有氯离子侵蚀的区域表面有游离的银离子存在；再喷洒用于检测银离子的显色液，含有氯离子的混凝土区域不显示颜色，不含有氯离子的混凝土区域则显示颜色，通过颜色差异判别氯离子的侵蚀深度。这种方式比较方便、快速、普适性高。但是只能做一个大致深浅的判断，无法实现精确的侵蚀深度的检测。

故对于本领域技术人员，有必要寻找一种能够更好地检测硫酸盐侵蚀深度的方法，以更好地实现对混凝土结构抵御硫酸盐侵蚀能力的检测试验。

另外，如上所述，现有技术中进行硫酸盐侵蚀破坏试验时，将试件置于高硫酸盐浓度的试验容器内腔中后，往往采用对试件所处容器内腔进行人工加压的方式，使得容器处于一个高压强的空气环境（或者溶液环境）内，以加速试验进程，缩短试验时间。这种方式通过外部施压的方式，要使得外界的硫酸盐粒子更好地进入到裂缝内部，需要施加一个较大的压力。这样虽然能够使得硫酸盐溶液更快地浸入裂缝产生反应，但是该压力自身会对裂缝的两侧产生同样的压强，从而极大地加快了裂缝的生成和扩展。这样就极大地干扰了试验，使得模拟的情况和硫酸盐侵蚀结晶反应对裂缝发展和破坏影响的机理差别较大，难以获得硫酸盐反应自身对裂缝扩展影响的真实影响情况。

故对于本领域技术人员，怎样考虑在能够加速试验进程缩短时间的同时，降低对硫酸盐结晶机理的干扰，提高试验的可靠性和有效性，成为进一步需要考虑解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明首要解决的技术问题是：怎样提供一种实施简单，操作方便，能够加速试验进程的同时降低对硫酸盐结晶机理干扰的加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，使其更好地提高试验的可靠性和有效性。另外，进一步再考虑解决怎样能够更好地检测侵蚀深度的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，试验时将待检测的混凝土试件置于充满雾状硫酸盐的试验腔室内遭受侵蚀，待侵蚀一段时间后，判断混凝土试件受侵蚀的程度大小，其特征在于，试验过程中，在混凝土试件内部营造负压环境。

这样，本方案中将外部施压的方式替换为营造内部负压环境，使得硫酸盐成分能够在负压作用下快速地进入到裂缝内并产生结晶，以加快裂缝生长，缩短试验时间。这样，不会因为外部施压导致裂缝承受过大压力而加速裂开增长。屏蔽掉加压导致对裂缝增长的干扰作用，更好地提高了试验的可靠性和有效性。其中，判断混凝土试件受侵蚀的程度大小，可以通过观察裂纹产生情况，检测裂纹深度，以及检测试件强度变化等方式获得不在此详述。

进一步地，在待检测混凝土试件内埋设应变片，靠应变片将混凝土结构的裂缝前端硫酸盐反应产生结晶的膨胀力转化为对应变片的压力，并检测出硫酸盐侵蚀深度。

这样，是因为混凝土结构受硫酸盐侵蚀破坏的作用原理过程为当混凝土中裂缝产生后，在裂缝最前端处位置因为最为狭窄，故夹杂硫酸盐离子的水汽会自然在此处汇集并形成小的反应溶池。使得硫酸盐会在反应溶池内和混凝土中夹杂的氢氧化钙以及水化铝酸钙一起反应产生钙矾石结晶，而该结晶产生后，自身会形成较大的膨胀，又进一步将裂缝涨开往里延伸，如此循环，裂缝就逐渐深入。故申请人考虑裂缝中生成的结晶膨胀时会形成向前的正向压力，故可以依靠在试件内部埋设的应变片，使得裂缝前端涨至应变片位置时，此处反应产生的结晶膨胀时就会直接作用到应变片上，应变片检测到该压力，即可检测出裂缝前端所到达的深度位置，获得硫酸盐侵蚀深度。同时因为当反应越大时，产生结晶量会更大，应变片检测到的压力也就越大。故还可以依靠应变片检测到压力的大小，进一步判断出硫酸盐侵蚀强度的大小，更好地获得试件对应混凝土的耐侵蚀性能。

进一步地，待检测混凝土试件内在不同深度位置埋设有多组应变片，依靠各应变片产生检测反应的反应时间，获得对应时间的硫酸盐侵蚀深度位置。

这样，可以更好地获得硫酸盐侵蚀速率的大小，更好地获得试件对应混凝土的耐侵蚀性能。

进一步地，本方法依靠一种硫酸盐侵蚀破坏试验系统实现，所述硫酸盐侵蚀破坏试验系统，包括一个试验箱，试验箱内具有一个测试腔室，所述测试腔室内设置有混凝土试件，测试腔室侧壁的箱体上还开设有用于取放混凝土试件的密封门，混凝土试件内部分布埋设有若干抽气管，抽气管一端接出混凝土试件并和负压保持装置相连。

这样，测试腔室用于形成富含硫酸盐成分的试验用流体环境，试验时先使得混凝土试件的检测表面上生成裂缝（可采加载负荷施压的方式生成），再将混凝土试件置于试验腔室内富含硫酸盐成分的环境中，然后可以对混凝土试件自身持续加载负荷，使得裂缝保持生长。在将混凝土试件放入后，通过负压保持装置保持对抽气管的负压，然后在裂缝生长过程中，当经过抽气管位置时，抽气管随裂缝裂开，依靠负压形成抽吸作用，使得裂缝外测试腔室内的硫酸盐成分能够快速进入到裂缝内产生结晶。加速试验进程，同时不会因外界压力作用于裂缝侧壁而干扰试验进程，提高了试验的精度。其中，所述混凝土试件为待检测混凝土制得。当然实施时，也可以采用其他方式在混凝土试件内营造负压环境，例如直接设置抽真空通道或纵向缝隙并抽真空的方式，但不如此种结构利于控制。

进一步地，测试腔室内还设置有硫酸盐溶液喷雾装置。

这样，可以方便快捷地在测试腔室内形成高浓度硫酸盐的浓雾环境，以方便进行侵蚀试验。

进一步地，所述测试腔室内还设置有硫酸盐浓度探头，硫酸盐浓度探头和控制装置相连，控制装置和硫酸盐溶液喷雾装置相连。

这样可以通过检测反馈控制，实现对测试腔室内硫酸盐浓度的精确调节和保持控制。

进一步地，测试腔室内还设置左右间隔设置的试件支撑台，试件支撑台中间间隔位置上方还设置有施压装置。

这样，可以方便混凝土试件搁置到试件支撑台上后，通过施压装置施压，使其产生裂纹或者加速裂纹生长，以方便加快试验时间。

进一步地，所述负压保持装置，包括一个真空罐，抽气管外端和真空罐相连通，真空罐向外连接有一个抽真空泵，真空罐内还设置有气压检测传感器，气压检测传感器和控制装置相连，控制装置和抽真空泵相连。

这样，可以依靠真空罐保持对混凝土试件内部的负压，当裂缝和抽气管相通后，即可对裂缝形成抽吸作用，当气压检测传感器检测到真空罐内气压损失，即启动抽真空泵，保持真空罐内的负压维持在所需水平，保证抽吸作用的稳定性。这样可以很好地保证负压对裂缝侵蚀增长加速作用为稳定情况，以方便等比例变换测评真实侵蚀速度。

进一步地，抽气管沿垂直于裂缝侵蚀方向布置且在裂缝侵蚀方向所在平面上呈均匀分布。

这样，可以更好地提供稳定均衡的抽吸效果。

进一步地，混凝土试件外贴合设置有一个真空盒，抽气管外端连通固定到真空盒上，真空盒一端通过总管连接到真空罐。

这样，真空盒不仅仅方便支管和主管的转接，而且可以起到均气的作用，更好地保证形成负压的稳定性。

进一步地，抽气管包括外管，外管内部还套设有一层内管，内管外端和真空泵连通（具体为和真空盒连通），外管外端和内管之间密封设置，内管上沿长度方向均匀设置有进气孔。

这样，抽气管采用双层套管的结构，使得外管可以采用具有一定脆性的能够随混凝土裂缝裂开的材料制得，更好的保证其在混凝土内能够跟随裂缝裂开，对裂缝形成抽吸效果。而为了尽量降低抽气管对混凝土结构强度的影响，其直径通常很细，为毫米甚至微米级别，故内管可以采用更具有柔韧性的材料制得，这样就可以很好地避免抽气管在输送使用的过程中轻易破碎断裂，使其更加方便使用。另外更重要的是该结构还可以很好地调节闭合管道以配合试验的进程，因为裂缝到达抽气管位置后，抽气管的外管在裂缝作用下跟随裂缝裂开，此时内管可以通过进气孔和内管外管之间的缝隙起到抽吸作用，对裂缝形成负压。这样套管的缝隙不会影响气流的输送和负压的成形；但是在套管的缝隙内，可以在吸入的硫酸盐成分以及夹带的混凝土成分作用下反应生成结晶以堵塞缝隙形成封闭。这样就可以很好地通过控制内外套管的缝隙大小以及内管上进气孔的间隔长度来控制重新封闭的时间。使得混凝土试件内裂缝刚和抽气管接通时能够抽气形成负压，当裂缝向前延伸后（尤其和和前方的抽气管接通后），后方的抽气管能够形成重新封闭，以避免其反而减弱裂缝前端的抽吸效果。这样就更好地保证了裂缝能够顺畅地一直向前快速延伸生长，加速试验进程。具体实施时，抽气管可以由玻璃纤维套管并采用3D打印技术制得，目前现有的3D打印技术已经非常成熟，能够制备纳米级别管径的纤维管道，实施时可以先打印成形出内管，再在内管外打印出外管，也可以采用多材料3D打印技术同时打印出内管和外管，内管和外管之间可以是分离打印形成滑动配合，也可以是采用打印出周向布置的连接肋连接为一体，非常方便抽气管的生产制备，同时方便通过材料配比的调配调整内外套管的脆性和柔韧性。

进一步地，在混凝土试件内部距离混凝土试件检测表面不同深度位置埋设有多组应变片，应变片通过埋设在混凝土试件内的连接线接出混凝土试件并和控制装置相连。

这样，当裂缝生长到应变片所在位置时，钙矾石结晶膨胀会对应变片施加压力，应变片感应到压力信号后，即可获得裂缝生长的深度和时间。同时还可以根据压力的大小判断裂缝的大小，进而获得混凝土试件耐侵蚀性能大小。故具有能够简单方便地获得裂缝深度和生长时间以判断硫酸盐侵蚀程度大小的效果。

进一步地，连接到混凝土试件外的连接线端部设置有一个连接头。

这样，方便通过连接头和控制装置相连。

进一步地，应变片平行于混凝土试件检测表面设置。

这样，可以更好地检测到裂缝前端结晶生长膨胀产生的正向压力。

进一步地，混凝土试件整体呈水平设置的矩形柱状，且长度方向四个侧面为检测表面，每组应变片在混凝土试件内沿横截面布置为等比例的矩形。

这样，不仅仅方便对混凝土试件施压，而且多个检测表面均对应设置有应变片，可以更好地实现试验检测。

进一步地，应变片内侧安装固定在硬质材料的矩形框架结构的支撑框架上。

这样，方便实现对应变片的安装和保护，应变片受力检测时，支撑框架方便承力使其实现检测。实施时，支撑框架可以采用相同配比的混凝土预先制备，这样尽量降低支撑框架结构对混凝土试件自身强度的影响。

进一步地，支撑框架同轴且间隔设置有不同大小的多个，各组应变片分别安装到不同大小的支撑框架上。

这样，方便各组应变片实现不同深度的检测。

进一步地，支撑框架外表面设置有应变片安装槽，应变片安装槽深度和应变片厚度一致，应变片安装在安装槽内。

这样，方便更好地安装和保护应变片。实施时，支撑框架外表面还设置有走线槽，并用于布置连接线。

进一步地，应变片外表面还设置有一层网状骨架，网状骨架的网孔小于混凝土试件最小骨料的尺寸。

这样，网状骨架一是可以在混凝土试件生产过程中保护应变片，避免被骨料以及混凝土磨坏。更重要的是，在试件试验时，当裂缝前端到达应变片位置后先接触并作用到网状骨架上，因为网状骨架为硬质材料，故能够很好地屏蔽掉裂缝生成过程中产生的往两侧裂开的扩张力，避免该扩张力对应变片产生的影响，使得应变片只承受因为裂缝前端结晶膨胀而产生的向前的正向压力，可以更好地实现试验检测；同时因为裂缝前端因为两侧扩张受到网状骨架的约束，使得结晶膨胀向前的压力更大，进而很好地提高了应变片检测的反应灵敏度。

进一步地，网状骨架为钢丝网。

这样，使其具有足够的硬度以更好地达成上述效果。

进一步地，网状骨架整体呈矩形框架结构并套设在支撑框架外。

这样，方便安装固定并提高保护效果。

进一步地，应变片外表面还贴合设置有一层弹性材料的隔离膜。

这样，隔离膜不仅仅能够更好的在试件生产过程中保护应变片不遭受混凝土侵蚀。而且更重要的是隔离膜的存在使得裂缝前端只能延伸至隔离膜处，而隔离膜具有弹性，使得裂缝扩展时，一部分透过网状骨架作用到应变片上的扩张力能够作用到隔离膜上并被其弹性抵消；这样进一步更好地避免裂缝往两侧扩展的力对应变片的影响，使得应变片只承受向前的膨胀力以更好地实现检测。同时隔离膜的弹性使得裂缝前端达到应变片位置时，能够将隔离膜撑开一定缝隙，使得裂缝中结晶膨胀的效果能够向前作用到应变片上，避免裂缝完全无法张开而导致应变片无法受力。实施时隔离膜位于网站骨架和应变片之间。因为从上述原理过程可看出，隔离膜和网状骨架的同时存在，不仅仅可以更好地避免裂缝往两侧的扩张力作用到应变片上，而且二者还恰好可以相互弥补各自的不足，能够更好地保护应变片并提高其检测效果。实施时，隔离膜四周密封固定在支撑框架上，隔离膜和应变片之间可自由滑动设置。确保隔离膜的上述效果能够更好地实现。

综上所述，本发明具有实施简单，操作方便，能够加速试验进程的同时降低对硫酸盐结晶机理干扰的优点，使其更好地提高试验的可靠性和有效性。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的硫酸盐侵蚀深度检测试验系统的结构示意图。

图2为图1中待检测混凝土试件的示意图。

图3为图2中单独抽气管的结构示意图。

图4为图2的横断面图，图中未显示抽气管结构。

图5为图4中圆圈位置单独应变片处的放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式：

一种加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，试验时将待检测的混凝土试件置于充满雾状硫酸盐的试验腔室内遭受侵蚀，待侵蚀一段时间后，判断混凝土试件受侵蚀的程度大小，其特点在于，试验过程中，在混凝土试件内部营造负压环境。

这样，本方案中将外部施压的方式替换为营造内部负压环境，使得硫酸盐成分能够在负压作用下快速地进入到裂缝内并产生结晶，以加快裂缝生长，缩短试验时间。这样，不会因为外部施压导致裂缝承受过大压力而加速裂开增长。屏蔽掉加压导致对裂缝增长的干扰作用，更好地提高了试验的可靠性和有效性。其中，判断混凝土试件受侵蚀的程度大小，可以通过观察裂纹产生情况，检测裂纹深度，以及检测试件强度变化等方式获得不在此详述。

其中，在待检测混凝土试件内埋设应变片，靠应变片将混凝土结构的裂缝前端硫酸盐反应产生结晶的膨胀力转化为对应变片的压力，并检测出硫酸盐侵蚀深度。

这样，是因为混凝土结构受硫酸盐侵蚀破坏的作用原理过程为当混凝土中裂缝产生后，在裂缝最前端处位置因为最为狭窄，故夹杂硫酸盐离子的水汽会自然在此处汇集并形成小的反应溶池。使得硫酸盐会在反应溶池内和混凝土中夹杂的氢氧化钙以及水化铝酸钙一起反应产生钙矾石结晶，而该结晶产生后，自身会形成较大的膨胀，又进一步将裂缝涨开往里延伸，如此循环，裂缝就逐渐深入。故申请人考虑裂缝中生成的结晶膨胀时会形成向前的正向压力，故可以依靠在试件内部埋设的应变片，使得裂缝前端涨至应变片位置时，此处反应产生的结晶膨胀时就会直接作用到应变片上，应变片检测到该压力，即可检测出裂缝前端所到达的深度位置，获得硫酸盐侵蚀深度。同时因为当反应越大时，产生结晶量会更大，应变片检测到的压力也就越大。故还可以依靠应变片检测到压力的大小，进一步判断出硫酸盐侵蚀强度的大小，更好地获得试件对应混凝土的耐侵蚀性能。

其中，待检测混凝土试件内在不同深度位置埋设有多组应变片，依靠各应变片产生检测反应的反应时间，获得对应时间的硫酸盐侵蚀深度位置。

这样，可以更好地获得硫酸盐侵蚀速率的大小，更好地获得试件对应混凝土的耐侵蚀性能。

具体地说，本方法依靠图1-5所示的一种硫酸盐侵蚀破坏试验系统实现，所述硫酸盐侵蚀破坏试验系统，包括一个试验箱6，试验箱6内具有一个测试腔室7，所述测试腔室内设置有混凝土试件1，测试腔室侧壁的箱体上还开设有用于取放混凝土试件的密封门9，混凝土试件内部分布埋设有若干抽气管8，抽气管8一端接出混凝土试件并和负压保持装置相连。

这样，测试腔室用于形成富含硫酸盐成分的试验用流体环境，试验时先使得混凝土试件的检测表面上生成裂缝24（可采加载负荷施压的方式生成），再将混凝土试件置于试验腔室内富含硫酸盐成分的环境中，然后可以对混凝土试件自身持续加载负荷，使得裂缝保持生长。在将混凝土试件放入后，通过负压保持装置保持对抽气管的负压，然后在裂缝生长过程中，当经过抽气管位置时，抽气管随裂缝裂开，依靠负压形成抽吸作用，使得裂缝外测试腔室内的硫酸盐成分能够快速进入到裂缝内产生结晶25。加速试验进程，同时不会因外界压力作用于裂缝侧壁而干扰试验进程，提高了试验的精度。其中，所述混凝土试件为待检测混凝土制得。当然实施时，也可以采用其他方式在混凝土试件内营造负压环境，例如直接设置抽真空通道或纵向缝隙并抽真空的方式，但不如此种结构稳定和利于控制。

其中，测试腔室内还设置有硫酸盐溶液喷雾装置14。

这样，可以方便快捷地在测试腔室内形成高浓度硫酸盐的浓雾环境，以方便进行侵蚀试验。

其中，所述测试腔室内还设置有硫酸盐浓度探头15，硫酸盐浓度探头15和控制装置4相连，控制装置4和硫酸盐溶液喷雾装置14相连。

这样可以通过检测反馈控制，实现对测试腔室内硫酸盐浓度的精确调节和保持控制。

其中，测试腔室内还设置左右间隔设置的试件支撑台16，试件支撑台16中间间隔位置上方还设置有施压装置17。

这样，可以方便混凝土试件搁置到试件支撑台上后，通过施压装置施压，使其产生裂纹或者加速裂纹生长，以方便加快试验时间。

其中，所述负压保持装置，包括一个真空罐11，抽气管8外端和真空罐11相连通，真空罐向外连接有一个抽真空泵12，真空罐内还设置有气压检测传感器（图中未显示），气压检测传感器和控制装置4相连，控制装置和抽真空泵相连。

这样，可以依靠真空罐保持对混凝土试件内部的负压，当裂缝和抽气管相通后，即可对裂缝形成抽吸作用，当气压检测传感器检测到真空罐内气压损失，即启动抽真空泵，保持真空罐内的负压维持在所需水平，保证抽吸作用的稳定性。这样可以很好地保证负压对裂缝侵蚀增长加速作用为稳定情况，以方便等比例变换测评真实侵蚀速度。

其中，抽气管沿垂直于裂缝侵蚀方向布置且在裂缝侵蚀方向所在平面上呈均匀分布。

这样，可以更好地提供稳定均衡的抽吸效果。

其中，混凝土试件外贴合设置有一个真空盒10，抽气管8外端连通固定到真空盒10上，真空盒10一端通过总管13连接到真空罐11。

这样，真空盒不仅仅方便支管和主管的转接，而且可以起到均气的作用，更好地保证形成负压的稳定性。

其中，抽气管8包括外管18，外管内部还套设有一层内管19，内管外端和真空泵连通（具体为和真空盒连通），外管外端和内管之间密封设置，内管上沿长度方向均匀设置有进气孔。

这样，抽气管采用双层套管的结构，使得外管可以采用具有一定脆性的能够随混凝土裂缝裂开的材料制得，更好的保证其在混凝土内能够跟随裂缝裂开，对裂缝形成抽吸效果。而为了尽量降低抽气管对混凝土结构强度的影响，其直径通常很细，为毫米甚至微米级别，故内管可以采用更具有柔韧性的材料制得，这样就可以很好地避免抽气管在输送使用的过程中轻易破碎断裂，使其更加方便使用。另外更重要的是该结构还可以很好地调节闭合管道以配合试验的进程，因为裂缝到达抽气管位置后，抽气管的外管在裂缝作用下跟随裂缝裂开，此时内管可以通过进气孔和内管外管之间的缝隙起到抽吸作用，对裂缝形成负压。这样套管的缝隙不会影响气流的输送和负压的成形；但是在套管的缝隙内，可以在吸入的硫酸盐成分以及夹带的混凝土成分作用下反应生成结晶以堵塞缝隙形成封闭。这样就可以很好地通过控制内外套管的缝隙大小以及内管上进气孔的间隔长度来控制重新封闭的时间。使得混凝土试件内裂缝刚和抽气管接通时能够抽气形成负压，当裂缝向前延伸后（尤其和和前方的抽气管接通后），后方的抽气管能够形成重新封闭，以避免其反而减弱裂缝前端的抽吸效果。这样就更好地保证了裂缝能够顺畅地一直向前快速延伸生长，加速试验进程。具体实施时，抽气管可以由玻璃纤维套管并采用3D打印技术制得，目前现有的3D打印技术已经非常成熟，能够制备纳米级别管径的纤维管道，实施时可以先打印成形出内管，再在内管外打印出外管，也可以采用多材料3D打印技术同时打印出内管和外管，内管和外管之间可以是分离打印形成滑动配合，也可以是采用打印出周向布置的连接肋连接为一体，非常方便抽气管的生产制备，同时方便通过材料配比的调配调整内外套管的脆性和柔韧性。

其中，在混凝土试件内部距离混凝土试件检测表面不同深度位置埋设有多组应变片2，应变片2通过埋设在混凝土试件内的连接线3接出混凝土试件1并和控制装置4相连。

这样，当裂缝生长到应变片所在位置时，钙矾石结晶膨胀会对应变片施加压力，应变片感应到压力信号后，即可获得裂缝生长的深度和时间。同时还可以根据压力的大小判断裂缝的大小，进而获得混凝土试件耐侵蚀性能大小。故具有能够简单方便地获得裂缝深度和生长时间以判断硫酸盐侵蚀程度大小的效果。

其中，连接到混凝土试件外的连接线端部设置有一个连接头5。

这样，方便通过连接头和控制装置相连。

其中，应变片2平行于混凝土试件检测表面设置。

这样，可以更好地检测到裂缝前端结晶生长膨胀产生的正向压力。

其中，混凝土试件1整体呈水平设置的矩形柱状，且长度方向四个侧面为检测表面，每组应变片2在混凝土试件内沿横截面布置为等比例的矩形。

这样，不仅仅方便对混凝土试件施压，而且多个检测表面均对应设置有应变片，可以更好地实现试验检测。

其中，应变片内侧安装固定在硬质材料的矩形框架结构的支撑框架20上。

这样，方便实现对应变片的安装和保护，应变片受力检测时，支撑框架方便承力使其实现检测。实施时，支撑框架可以采用相同配比的混凝土预先制备，这样尽量降低支撑框架结构对混凝土试件自身强度的影响。

其中，支撑框架20同轴且间隔设置有不同大小的多个，各组应变片分别安装到不同大小的支撑框架上。

这样，方便各组应变片实现不同深度的检测。

其中，支撑框架外表面设置有应变片安装槽21，应变片安装槽深度和应变片厚度一致，应变片安装在安装槽内。

这样，方便更好地安装和保护应变片。实施时，支撑框架外表面还设置有走线槽，并用于布置连接线。

其中，应变片外表面还设置有一层网状骨架22，网状骨架22的网孔小于混凝土试件最小骨料的尺寸。

这样，网状骨架一是可以在混凝土试件生产过程中保护应变片，避免被骨料以及混凝土磨坏。更重要的是，在试件试验时，当裂缝前端到达应变片位置后先接触并作用到网状骨架上，因为网状骨架为硬质材料，故能够很好地屏蔽掉裂缝生成过程中产生的往两侧裂开的扩张力，避免该扩张力对应变片产生的影响，使得应变片只承受因为裂缝前端结晶膨胀而产生的向前的正向压力，可以更好地实现试验检测；同时因为裂缝前端因为两侧扩张受到网状骨架的约束，使得结晶膨胀向前的压力更大，进而很好地提高了应变片检测的反应灵敏度。

其中，网状骨架22为钢丝网。

这样，使其具有足够的硬度以更好地达成上述效果。

其中，网状骨架22整体呈矩形框架结构并套设在支撑框架外。

这样，方便安装固定并提高保护效果。

其中，应变片2外表面还贴合设置有一层弹性材料的隔离膜23。

这样，隔离膜不仅仅能够更好的在试件生产过程中保护应变片不遭受混凝土侵蚀。而且更重要的是隔离膜的存在使得裂缝24前端只能延伸至隔离膜处，而隔离膜具有弹性，使得裂缝扩展时，一部分透过网状骨架作用到应变片上的扩张力能够作用到隔离膜上并被其弹性抵消；这样进一步更好地避免裂缝往两侧扩展的力对应变片的影响，使得应变片只承受向前的膨胀力以更好地实现检测。同时隔离膜的弹性使得裂缝前端达到应变片位置时，能够将隔离膜撑开一定缝隙，使得裂缝中结晶25膨胀的效果能够向前作用到应变片上，避免裂缝完全无法张开而导致应变片无法受力。实施时隔离膜位于网站骨架和应变片之间。因为从上述原理过程可看出，隔离膜和网状骨架的同时存在，不仅仅可以更好地避免裂缝往两侧的扩张力作用到应变片上，而且二者还恰好可以相互弥补各自的不足，能够更好地保护应变片并提高其检测效果。实施时，隔离膜四周密封固定在支撑框架上，隔离膜和应变片之间可自由滑动设置。确保隔离膜的上述效果能够更好地实现。

Claims (9)

1.一种加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，试验时将待检测的混凝土试件置于充满雾状硫酸盐的试验腔室内遭受侵蚀，待侵蚀一段时间后，判断混凝土试件受侵蚀的程度大小，其特征在于，试验过程中，在混凝土试件内部营造负压环境；

本方法依靠一种硫酸盐侵蚀破坏试验系统实现，所述硫酸盐侵蚀破坏试验系统，包括一个试验箱，试验箱内具有一个测试腔室，所述测试腔室内设置有混凝土试件，测试腔室侧壁的箱体上还开设有用于取放混凝土试件的密封门，混凝土试件内部分布埋设有若干抽气管，抽气管一端接出混凝土试件并和负压保持装置相连；在将混凝土试件放入测试腔室后，通过负压保持装置保持对抽气管的负压，然后在裂缝生长过程中，当经过抽气管位置时，抽气管随裂缝裂开，依靠负压形成抽吸作用，使得裂缝外测试腔室内的硫酸盐成分能够快速进入到裂缝内产生结晶。

2.如权利要求1所述的加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，其特征在于，在待检测混凝土试件内埋设应变片，靠应变片将混凝土结构的裂缝前端硫酸盐反应产生结晶的膨胀力转化为对应变片的压力，并检测出硫酸盐侵蚀深度。

3.如权利要求2所述的加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，其特征在于，待检测混凝土试件内在不同深度位置埋设有多组应变片，依靠各应变片产生检测反应的反应时间，获得对应时间的硫酸盐侵蚀深度位置。

4.如权利要求1所述的加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，其特征在于，测试腔室内还设置有硫酸盐溶液喷雾装置；

所述测试腔室内还设置有硫酸盐浓度探头，硫酸盐浓度探头和控制装置相连，控制装置和硫酸盐溶液喷雾装置相连。

5.如权利要求1所述的加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，其特征在于，测试腔室内还设置左右间隔设置的试件支撑台，试件支撑台中间间隔位置上方还设置有施压装置。

6.如权利要求1所述的加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，其特征在于，所述负压保持装置，包括一个真空罐，抽气管外端和真空罐相连通，真空罐向外连接有一个抽真空泵，真空罐内还设置有气压检测传感器，气压检测传感器和控制装置相连，控制装置和抽真空泵相连；

抽气管沿垂直于裂缝侵蚀方向布置且在裂缝侵蚀方向所在平面上呈均匀分布；

混凝土试件外贴合设置有一个真空盒，抽气管外端连通固定到真空盒上，真空盒一端通过总管连接到真空罐。

7.如权利要求1所述的加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，其特征在于，抽气管包括外管，外管内部还套设有一层内管，内管外端和真空泵连通，外管外端和内管之间密封设置，内管上沿长度方向均匀设置有进气孔。

8.如权利要求1所述的加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，其特征在于，在混凝土试件内部距离混凝土试件检测表面不同深度位置埋设有多组应变片，应变片通过埋设在混凝土试件内的连接线接出混凝土试件并和控制装置相连；

连接到混凝土试件外的连接线端部设置有一个连接头；

应变片平行于混凝土试件检测表面设置；

混凝土试件整体呈水平设置的矩形柱状，且长度方向四个侧面为检测表面，每组应变片在混凝土试件内沿横截面布置为等比例的矩形；

应变片内侧安装固定在硬质材料的矩形框架结构的支撑框架上；

支撑框架同轴且间隔设置有不同大小的多个，各组应变片分别安装到不同大小的支撑框架上；

支撑框架外表面设置有应变片安装槽，应变片安装槽深度和应变片厚度一致，应变片安装在安装槽内。

9.如权利要求8所述的加快硫酸盐侵蚀破坏速度的试验方法，其特征在于，应变片外表面还设置有一层网状骨架，网状骨架的网孔小于混凝土试件最小骨料的尺寸；

网状骨架为钢丝网；

网状骨架整体呈矩形框架结构并套设在支撑框架外；

应变片外表面还贴合设置有一层弹性材料的隔离膜。