CN115420669A - 一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，包括模拟箱及配合的盖体；模拟箱内设置有安装框，配合安装框内设有填充层，配合填充层的安装框中设有试件；配合模拟箱设有雨水模拟机构和潮汐模拟机构。本发明为待试验的钢筋混凝土试件提供理想环境，通过雨水模拟机构和/或潮汐模拟机构的作用实现对钢筋混凝土试件模拟流水涌动环境，完成单件的耐久性影响试验，进而获得整件的试验数据或预测数据。

Description

一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置

技术领域

本发明涉及测量；测试的技术领域，特别涉及一种属于混凝土结构耐久性测试技术领域的、实现钢筋混凝土受流水涌动冲刷下耐久性探究的模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置。

背景技术

混凝土耐久性相关研究一直是建筑工程领域研究的热点，混凝土耐久性能是其内部材料抵御外部服役环境中各种损伤因子能力的直接反映。因此，为混凝土耐久性试验研究提供灵活可控的模拟环境，在研究复杂自然环境中钢筋混凝土的耐久性问题上十分重要。

当前国内外相关方面对此的研究多为单一控制条件下进行混凝土耐久性的各项试验，然而在实际工程中，钢筋混凝土所处的外部服役环境存在复杂的耦合作用效应，对于钢筋混凝土的耐久性能存在影响，现有试验装置及方法无法全面的对混凝土在复杂自然环境中多因素耦合状态下的耐久性进行研究分析。

现有技术的研究中，较为常见的做法为向环境模拟容器中注入带有指定压力的水溶液，利用振动装置对于试件进行振动，模拟水压与振动左右耦合情况下的试验环境条件控制，试验装置对于诸如潮汐作用、雨水冲刷等水流涌动环境下对钢筋混凝土的侵蚀情况的试验不够贴近实际自然情况，导致影响到钢筋混凝土最终的服役性能预测。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的问题，提供了一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，解决了现有试验装置难以模拟出水流涌动对钢筋混凝土侵蚀的环境，导致钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究与实际情况偏差较大的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，所述装置包括模拟箱及配合的盖体；

所述模拟箱内设置有安装框，配合所述安装框内设有填充层，配合填充层的所述安装框中设有试件；

配合所述模拟箱设有雨水模拟机构和潮汐模拟机构。

优选地，所述潮汐模拟机构包括朝向试件设于模拟箱内的推力板，背向试件侧的推力板连接有顶杆的一端，所述顶杆的另一端配合设有推送单元；配合所述推力板的模拟箱内设有流体。

优选地，所述推送单元包括设于模拟箱外侧的安装箱，所述安装箱内设有安装盘，所述安装盘上设有安装轴，所述顶杆的另一端通过活动框套设于安装轴外；配合所述安装盘底部设有驱动电机。

优选地，所述活动框为长条形框，配合所述长条形框设有长孔，所述安装轴贯穿所述长孔竖直设置；所述长孔的长度大于等于安装盘的直径。

优选地，所述雨水模拟机构包括设于试件顶部箱体内的喷淋头，配合所述喷淋头设有布水管，所述布水管通过取水单元与流体配合设置。

优选地，所述取水单元包括贯穿模拟箱的进水管，所述进水管通过水泵与布水管连接。

优选地，所述流体的液面高于安装框的上缘。

优选地，所述安装框底部与模拟箱的内侧底面间设有支撑腿。

优选地，配合所述试件的底部设有试件架。

优选地，配合所述模拟箱设有观察孔，配合所述观察孔设有透明件。

本发明涉及一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，包括模拟箱及配合的盖体；模拟箱内设置有安装框，配合安装框内设有填充层，配合填充层的安装框中设有试件；配合模拟箱设有雨水模拟机构和潮汐模拟机构。

本发明的有益效果在于：

（1）通过潮汐模拟机构的设置，推力板在模拟箱内往复运动带动模拟箱内的水不断涌动，模拟水流涌动的情况，更贴合钢筋混凝土实际生活中混凝土受水流涌动的情况，使试验中的研究结果更加贴合实际情况；

（2）通过雨水模拟机构的设置，模拟钢筋混凝土受雨水冲刷的环境，更加真实的模拟钢筋混凝土受到雨水侵蚀的情况；

（3）为待试验的钢筋混凝土试件提供理想环境，通过雨水模拟机构和/或潮汐模拟机构的作用实现对钢筋混凝土试件模拟流水涌动环境，完成单件的耐久性影响试验，进而获得整件的试验数据或预测数据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图结构示意图；

图3为本发明的潮汐模拟机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

如图1、图2所示，本发明涉及一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，所述装置包括模拟箱1及配合的盖体11；

所述模拟箱1内设置有安装框3，配合所述安装框3内设有填充层31，配合填充层31的所述安装框3中设有试件4；

配合所述模拟箱1设有雨水模拟机构6和潮汐模拟机构5。

本发明中，装置通过模拟箱1及配合的盖体11实现整体的试验范围的限定，当模拟箱1的体积不同，确切地说是底面积不同时，其涉及到的钢筋混凝土耐久性影响试验参数反馈显然存在差异，此差异可以用于拟合不同的地理环境下的钢筋混凝土耐久性服役预测。

本发明中，通过在模拟箱1内设置安装框3，事实上可以设置一个或多个安装框3，用于模拟同一水域下组成成分的不同填充层31中的钢筋混凝土的工况，基于此，即使模拟箱1内的流体12一致，其中的填充层31亦可能是不同的，此填充层31一般包括但不限于海泥、海砂等，取自应用区域。

本发明中，试件4一般为柱状体，用于模拟应用于流水涌动场合的钢筋混凝土件，且应当与实际应用的钢筋混凝土件等比缩小，确保试验的数据可以准确拟合实际应用中的数据。

本发明中，通过雨水模拟机构6模拟钢筋混凝土受雨水冲刷的环境，更加真实的模拟钢筋混凝土受到雨水冲刷作用侵蚀的情况。

本发明中，通过潮汐模拟机构5的设置，推力板58在模拟箱1内往复运动带动模拟箱1内的水不断涌动，模拟水流涌动的情况，更贴合钢筋混凝土实际生活中混凝土受水流涌动的情况，使试验中的研究结果更加贴合实际情况。

实施例2

如图2、图3所示，在实施例1的基础上，所述潮汐模拟机构5包括朝向试件4设于模拟箱1内的推力板58，背向试件4侧的推力板58连接有顶杆57的一端，所述顶杆57的另一端配合设有推送单元；配合所述推力板58的模拟箱1内设有流体12。

所述推送单元包括设于模拟箱1外侧的安装箱51，所述安装箱51内设有安装盘54，所述安装盘54上设有安装轴55，所述顶杆57的另一端通过活动框56套设于安装轴55外；配合所述安装盘54底部设有驱动电机52。

所述活动框56为长条形框，配合所述长条形框设有长孔59，所述安装轴55贯穿所述长孔59竖直设置；所述长孔59的长度大于等于安装盘54的直径。

本发明中，显而易见地，潮汐模拟机构5用于产生类似于海浪的效果，为水平方向的运动，在本实施方案中，通过朝向试件4的推力板58给出“推波”的效果，并通过推力板58背侧的顶杆57实现对推力板58的推拉，推拉的动力及传动由推送单元给出。

本发明中，显而易见地，为了确保潮汐模拟效果，模拟箱1内设有流体12，流体12一般为水或海水，当涉及到海水侵蚀度在内的试验时，流体12各项组分配比设置应匹配实际应用场合水质考察测试，确保试验的准确性，同时可设置多参数组分流体12进行重复试验，可用于混凝土耐久性影响因素探究。

本发明中，事实上，推送单元可以直接设置为水平方向的气缸，通过气缸的工作实现顶杆57的伸缩，但考虑到此试验可能是一长期的过程，对于稳定气源的需求较大，故更优地，在本实施方案中采用机械完成推送；具体来说，在模拟箱1外侧设置安装箱51，通过驱动电机52的输出轴53带动安装盘54转动，进而安装盘54上的安装轴55随动，通过套设于安装轴55外的活动框56带动顶杆57来回收缩；在实际应用中，驱动电机52由控制器控制或直接采用上电的形式，此为本领域技术人员容易理解的内容，本领域技术人员可以依据需求自行设置。

本发明中，考虑到模拟箱1需要实现密封，故将活动框56设置为有长孔59的长条形框，基于此，安装轴55在随着安装盘54绕圈时，其在长孔59中往返，而顶杆57始终沿直线伸缩，故模拟箱1只需要设置一密封轴承即可完成防水，在此结构下，一般来说，长孔59的长度大于等于安装盘54的直径。

本发明中，安装盘54一般为圆盘，当需要模拟较为复杂的海况时，可以将安装盘54设置为偏心圆盘，用于获得推力板58不同的推进距离和推力。

实施例3

如图2所示，在实施例1或2的基础上，所述雨水模拟机构6包括设于试件4顶部箱体内的喷淋头65，配合所述喷淋头65设有布水管64，所述布水管64通过取水单元与流体12配合设置。

所述取水单元包括贯穿模拟箱1的进水管63，所述进水管63通过水泵61与布水管64连接。

本发明中，由布水管64通过取水单元取水后，自喷淋头65喷出，实现雨水喷洒在试件4上的模拟效果，而由于模拟箱1内本身就配合设置有流体12，且某一水域内的水量原则上是动态平衡的，故可以直接通过取水单元自流体12处取水。

本发明中，取水单元的进水管63、水泵61设置在模拟箱1外，避免了其在模拟箱1内可能导致的不正常振动、抖动而影响到试验的最终结果；而由于此处涉及到向外抽水后的喷洒，一般来说在盖体11上设置有气阀（图中未示出），确保模拟箱1内外气压基本平衡。

本发明中，通过在水泵61下设置支撑架62，用于调节水泵61的高度，便于更好地取水。

实施例4

如图2所示，在实施例2或3的基础上，所述流体12的液面高于安装框3的上缘。

本发明中，流体12的液面一般来说高于安装框3的上缘，确保其切实能应用到环境模拟中；而试件4一般会高出安装框3的上缘，即模拟钢筋混凝土的实际工况，在这种情况下，存在流体12的液面高于安装框3的上缘且低于试件4的上缘及流体12的液面高于试件4的上缘两种试验场景，对应地，可以分别用于模拟滨海浪溅的流水涌动和没水环境下的流水涌动的场景，进而实现针对钢筋混凝土耐久性能不同试验研究方向所需侵蚀环境场景的模拟。

实施例5

如图2所示，在前述实施例的基础上，所述安装框3底部与模拟箱1的内侧底面间设有支撑腿2。

本发明中，通过支撑腿2的设置，可以更贴近实际的应用场景，即在大范围的填充层31材料的前提下，试件4可能会发生一定的外因刺激，包括但不限于轻微晃动、振动等，更接近实际的工况；在一定的场景需求下，甚至可以将支撑腿2设置为具有一定弹性系数的弹性件，增加潮汐模拟效果。

实施例6

如图2所示，在前述实施例的基础上，配合所述试件4的底部设有试件架4。

本发明中，通过试件架4的设置可以更好地模拟钢筋混凝土的实际应用场景，类似于基座，且试件架4的存在可以使得试件4与填充层31的接触面积增加，进而提升试验成功率。

实施例7

如图1所示，在前述实施例的基础上，配合所述模拟箱1设有观察孔8，配合所述观察孔8设有透明件。

本发明中，观察孔8可以用于实时观察模拟箱1内的情况并做出适当的调整，一般来说，雨水模拟机构6和潮汐模拟机构5分别与模拟箱1的两相对侧配合，故为了更好地观察，观察孔8设置在除所述的两个相对侧的其他面。

本发明中，透明件可以直接设置为密封件贴设在观察孔8的外缘处的结构，亦可以以嵌设的形式内嵌于观察孔8内；一般来说，为玻璃件。

本发明涉及到装置的应用，原理为：

雨水模拟应用：将试验所需模拟雨天环境的试验用水作为流体12倒入模拟箱1内，并使安装框3完全没于流体12内，根据试验所需模拟环境条件设置试件4的位置及其外的填充层31，打开水泵61，水泵61工作将模拟箱1内部的流体12通过进水管63和布水管64送至喷淋头65，经喷淋头65喷向试件4的表面，模拟钢筋混凝土受雨水冲刷的环境；

潮汐模拟应用：将试验所需模拟滨海水域环境的试验用水作为流体12倒入模拟箱1内，并使安装框3完全没于流体12内，设置试件4的位置及其外的填充层31，打开驱动电机52，驱动电机52工作，带动安装盘54转动，进而安装轴55绕驱动电机52的输出轴53转动，故安装轴55在活动框56内来回滑动，活动框56亦在安装箱51内移动，故顶杆57带动推力板58在模拟箱1内来回滑动，带动流体12来回涌动，模拟钢筋混凝土受流水涌动冲刷的环境；

在潮汐模拟应用中，通过设置流体12的液面高于安装框3的上缘且低于试件4的上缘或流体12的液面高于试件4的上缘，获得模拟滨海浪溅的流水涌动和没水环境下的流水涌动的场景。

雨水模拟和潮汐模拟可以择一或共同作业；

根据试验需求设置变量控制与因素耦合，通过观察孔8定时观察记录内部情况；环境模拟试验结束后，关闭驱动电机52将模拟箱1中剩余的流体12，取出试件4进行混凝土性能测试并绘制相应性能图表，进一步探究流水涌动环境等因素对于钢筋混凝土耐久性的影响。

Claims (10)

1.一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，其特征在于：所述装置包括模拟箱及配合的盖体；

所述模拟箱内设置有安装框，配合所述安装框内设有填充层，配合填充层的所述安装框中设有试件；

配合所述模拟箱设有雨水模拟机构和潮汐模拟机构。

2.根据权利要求1所述的一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，其特征在于：所述潮汐模拟机构包括朝向试件设于模拟箱内的推力板，背向试件侧的推力板连接有顶杆的一端，所述顶杆的另一端配合设有推送单元；配合所述推力板的模拟箱内设有流体。

3.根据权利要求2所述的一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，其特征在于：所述推送单元包括设于模拟箱外侧的安装箱，所述安装箱内设有安装盘，所述安装盘上设有安装轴，所述顶杆的另一端通过活动框套设于安装轴外；配合所述安装盘底部设有驱动电机。

4.根据权利要求3所述的一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，其特征在于：所述活动框为长条形框，配合所述长条形框设有长孔，所述安装轴贯穿所述长孔竖直设置；所述长孔的长度大于等于安装盘的直径。

5.根据权利要求2所述的一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，其特征在于：所述雨水模拟机构包括设于试件顶部箱体内的喷淋头，配合所述喷淋头设有布水管，所述布水管通过取水单元与流体配合设置。

6.根据权利要求5所述的一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，其特征在于：所述取水单元包括贯穿模拟箱的进水管，所述进水管通过水泵与布水管连接。

7.根据权利要求2或5所述的一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，其特征在于：所述流体的液面高于安装框的上缘。

8.根据权利要求1所述的一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，其特征在于：所述安装框底部与模拟箱的内侧底面间设有支撑腿。

9.根据权利要求1所述的一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，其特征在于：配合所述试件的底部设有试件架。

10.根据权利要求1所述的一种模拟流水涌动环境对钢筋混凝土耐久性影响试验装置，其特征在于：配合所述模拟箱设有观察孔，配合所述观察孔设有透明件。

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