CN117169096A - 模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种模拟干湿交替‑交变水压耦合的试验系统及方法,该系统包括交变水压装置、环境模拟试验箱、控制单元;交变水压装置设置于环境模拟试验箱中;交变水压装置,用于对待测试对象进行交变压力测试;环境模拟试验箱,用于对待测试对象进行干湿交替测试;控制单元,用于控制交变水压装置、环境模拟试验箱的测试过程,控制单元根据预设测试流程分别对交变水压装置、环境模拟试验箱进行控制,完成交变水压测试和干湿交替测试。所述系统及方法可让试件在特定的腐蚀环境下同时实现干湿交替的湿润过程中同时令试件受大小逐渐变化的交变水压力作用,解决了试件在干湿交替和交变水压耦合作用下的试验问题,为之后的相关科学研究打下基础、提供便利。
Description
技术领域
本发明涉及水泥基材检测技术领域,特别是一种交变水压装置模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统及方法
背景技术
目前,市面上能够实现结构和材料受到氯盐溶液干湿交替作用的试验系统(系统)层出不穷,这类试验系统主要是由储水箱、变频水泵、电磁阀等部件构成。研究表明,对于四个暴露面临水的规则几何形状结构或构件,其所受液体压强会相互抵消,这类结构或构件内部氯离子的传输侵蚀行为不会因为液体静水压力的存在而受到影响。但对于连片的实体式构筑物,例如:河口船闸闸墙、海堤、提防等单面临水的钢筋混凝土结构,由于受水位的涨落,结构临水面不仅会受到不同程度的干湿交替作用,而且会同时受到大小随水位交替变化的水压力,形成干湿交替-交变水压耦合的复杂服役环境。尤其是河口船闸闸室内部的混凝土结构,由于受下游海水上溯入侵加之闸室内部频繁的灌泄水过程,导致闸首、闸墙等钢筋混凝土结构物受频繁干湿交替与交变水压的耦合作用相比于其他构筑物更为显著和具体。经大量调查显示,目前并没有能够对混凝土试件(结构)同时施加干湿交替-交变水压耦合的试验系统或系统。经综合数据研究表明,混凝土受干湿交替和交变水压耦合作用时,其内部氯离子浸透速率及构件损伤程度相比与单一条件更加不利。
因此,十分有必要在已有干湿循环试验系统(系统)研究基础上进行改进创新,研发可模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统及方法。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统及方法,该方法利用交变水压装置、环境模拟试验箱同时完成水压力测试和干湿环境测试两种过程,提高了混凝土测试效率。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
本发明提供的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统,包括交变水压装置、环境模拟试验箱、控制单元;
所述交变水压装置设置于环境模拟试验箱中;
所述交变水压装置,用于对待测试对象进行交变压力测试;
所述环境模拟试验箱,用于对待测试对象进行干湿交替测试;
所述控制单元,用于控制交变水压装置、环境模拟试验箱的测试过程,所述控制单元根据预设测试流程分别对交变水压装置、环境模拟试验箱进行控制,完成交变水压测试和干湿交替测试。
进一步,所述控制单元根据预设的文件波通过水泵将储水池里的水送到小水箱中,并通过交变水压装置对待测试对象进行压力测试,待压力测试完成之后,抽回交变水压装置中的加压气体后,通过水泵将小水箱内的水抽回到储水池中,当抽空小水箱内的水,移开小水箱上方气罩,使得待测试对象临水面与环境模拟试验箱中的空气接触从而实现干湿循环。
进一步,所述交变水压装置包括气压施加装置;所述气压施加装置用于向小水箱中输送气体,所述气体的气压作用于小水箱内的液体层。
进一步,所述交变水压装置包括施压检测装置,所述施压检测装置设置于小水箱中,用于检测小水箱中水压力,并上传到控制单元。
进一步,所述施压检测装置采用压力传感器。
进一步,所述小水箱与待测试对象中间隔着硅胶止水垫,用于密封固定试模与小水箱,小水箱四周分别设置若干试验试件,所述试验试件外部设置有试模,所述试模分别与小水箱连接,所述小水箱通过管道与储水池连接,所述管道上设置有水泵,所述水泵与控制单元连接,所述水泵在控制单元的作用下用于将储水池中的水输送到小水箱中。
进一步,所述控制单元是按照预设的压力文件波来实现对施压检测系统的控制,控制单元按照文件波下达加压指令给施压检测系统,产生实时交替改变的压力,从而实现在试件表面施加周期性交变压力的功能。
进一步,所述小水箱中的待测试对象没入液体中。
本发明提供的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验方法,包括以下步骤:
将试件放置于模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统中的小水箱中;
设置控制单元中的文件波;
通过水泵将储水池里的水送到小水箱中;
通过交变水压装置对待测试对象进行压力测试;
待压力测试完成之后,抽回交变水压装置中的加压气体后,通过水泵将小水箱内的水抽回到储水池中;
当抽空小水箱内的水,移开小水箱上方气罩,使得待测试对象试件临水面与环境模拟试验箱中的空气接触从而实现干湿循环。
进一步,所述待测试对象为水泥基材试验件。
本发明的有益效果在于:
本发明提供的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统及方法,该装置可让试件在特定的腐蚀环境下进行干湿交替,且干湿交替的湿润过程中同时令试件受大小逐渐变化的交变水压力作用。该装置能将两者耦合起来,解决了试件在干湿交替和交变水压耦合作用下的试验问题,为之后的相关科学研究打下基础、提供便利。
本发明所述的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验装置及系统,就是在试件受到干湿交替作用的基础上,于需要的特定腐蚀环境内,增加能够让试验试件受到交变水压的部件,从而达到对试验试件进行干湿交替-交变水压耦合作用的试验目的。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行说明:
图1是模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统示意图;
图2是交变水压装置中的水压装置模块的三维示意图;
图3是控制单元的文件波示意图。
图中,1-喷淋装置,2-温控照明系统,3-试模,4-气罩,5-小水箱,6-水压力传感器,7-水泵及控制系统,8-水管,9-通气管,10-控制线,11-硅胶止水垫,12-试验试件,13-储水池,14-显示调控装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示,本实施例提供的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统,包括交变水压装置、环境模拟试验箱、控制单元;
所述交变水压装置放在环境模拟试验箱中;
所述交变水压装置,用于对待测试对象进行交变压力测试;
所述环境模拟试验箱,用于对待测试对象进行干湿交替测试;
所述控制单元,用于控制交变水压装置、环境模拟试验箱两种状态的测试过程,所述控制单元根据预设测试流程分别对交变水压装置、环境模拟试验箱进行控制,完成干湿交替测试和交变水压测试。
所述控制单元根据预设的文件波通过水泵将储水池里的水送到小水箱中,并通过交变水压装置对待测试对象进行压力测试,待压力测试完成之后,抽回交变水压装置中的加压气体后,通过水泵将小水箱内的水抽回到储水池中,当抽空小水箱内的水,移开小水箱上方气罩,使得待测试对象(混凝土试件)临水面与环境模拟试验箱中的空气接触从而实现干湿循环。
本实施例中的交变水压装置包括气压施加装置、施压检测装置;所述气压施加装置用于向小水箱中输送气体,所述气体的气压作用于小水箱内的液体层,通过调节气体气压大小,从而实现对小水箱内位于试验件上方的液体层压力的改变,所述液体层对试验件施加压力;本实施例采用泵送不溶于水的气体于小水箱;
所述施压检测装置用于检测小水箱中水压力,并上传到控制单元。本实施例通过设置于小水箱底部的压力传感器来监测水压力,通过压力传感器实时监测其内水压力大小并上传到显示调控装置中,显示调控装置根据设置好的文件波对返回的压力变化曲线进行验证及调控。
所述控制单元按照预设的加压模式来实现改变水压力大小,通过设置好的文件波泵送不溶于水的不同压力的气体于小水箱内对水体施压,即进行湿润阶段的水压力试验,待一个循环中的施压结束,抽回加压气体后抽空小水箱内的水。
如图2所示,本实施例提供的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统中的小水箱与待测试对象(混凝土试块)中间隔着硅胶止水垫。试模与小水箱之间需严密固定。小水箱四周分别设置若干试验试件,所述试验试件外部设置有试模,所述试模分别与小水箱连接,所述小水箱通过管道与储水池连接,所述管道上设置有水泵,所述水泵与控制单元连接,所述水泵在控制单元的作用下用于将储水池中的水输送到小水箱中。
本实施例提供的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统中的小水箱与混凝土试块中间隔着硅胶止水垫。试模与小水箱之间需严密固定。所述小水箱上方的气罩可以移开,所述压力传感器用于检测小水箱内部水压力的大小,本实施例中的小水箱四周设置四个试件,每个试件外部设置试模,所述试模分别与小水箱连接,所述试模内部用于放置试件。小水箱上部的压力传感器实时监测其内水压力大小并上传到显示调控装置中,所述显示调控装置根据设置好的文件波对返回的压力变化曲线进行验证及调控。
如图3所示,本实施例提供的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统及方法的工作原理:在试件受到干湿交替作用的基础上,于需要的特定腐蚀环境内,增加能够让试验试件受到交变水压的部件,从而达到对试验试件进行干湿交替-交变水压耦合作用的试验目的,控制信号按照信号周期进行,所述信号周期包括湿润阶段和干燥阶段,所述湿润阶段包括水压力增加阶段、水压力保持阶段、水压力降低阶段,每个阶段的持续时间可以根据实际情况确定,干燥阶段的水压力一直保持为零。
实施例2
本实施例提供的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验方法,包括以下步骤:
将试件放置于模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统中的小水箱中;
设置控制单元中的文件波;
通过水泵将储水池里的水送到小水箱中;
通过交变水压装置对待测试对象进行压力测试;
待压力测试完成之后,抽回交变水压装置中的加压气体后,通过水泵将小水箱内的水抽回到储水池中;
当抽空小水箱内的水,移开小水箱上方气罩,使得待测试对象(混凝土试件)临水面与环境模拟试验箱中的空气接触从而实现干湿循环。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统,其特征在于:包括交变水压装置、环境模拟试验箱和控制单元;
所述交变水压装置设置于环境模拟试验箱中;
所述交变水压装置,用于对待测试对象进行交变水压力测试;
所述环境模拟试验箱,用于对待测试对象进行干湿交替测试;
所述控制单元,用于控制交变水压装置、环境模拟试验箱的测试过程,所述控制单元根据预设测试流程分别对交变水压装置、环境模拟试验箱进行控制,完成交变水压测试和干湿交替测试。
2.如权利要求1所述的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统,其特征在于:所述控制单元根据预设的文件波通过水泵将储水池里的水送到小水箱中,并通过交变水压装置对待测试对象进行压力测试,待压力测试完成之后,抽回交变水压装置中的加压气体后,通过水泵将小水箱内的水抽回到储水池中,当抽空小水箱内的水,移开小水箱上方气罩,使得待测试对象临水面与环境模拟试验箱中的空气接触从而实现干湿循环。
3.如权利要求1所述的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统,其特征在于:所述交变水压装置包括气压施加装置;所述气压施加装置用于向小水箱中输送气体,所述气体的气压作用于小水箱内的液体层。
4.如权利要求1所述的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统,其特征在于:所述交变水压装置包括施压检测装置,所述施压检测装置设置于小水箱中,用于检测小水箱中水压力,并上传到控制单元。
5.如权利要求4所述的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统,其特征在于:所述施压检测装置采用压力传感器。
6.如权利要求1所述的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统,其特征在于:所述小水箱与待测试对象中间隔着硅胶止水垫,用于密封固定试模与小水箱,小水箱四周分别设置若干试验试件,所述试验试件外部设置有试模,所述试模分别与小水箱连接,所述小水箱通过管道与储水池连接,所述管道上设置有水泵,所述水泵与控制单元连接,所述水泵在控制单元的作用下用于将储水池中的水输送到小水箱中。
7.如权利要求1所述的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统,其特征在于:所述控制单元是按照预设的压力文件波来实现对施压检测系统的控制,控制单元按照文件波下达加压指令给施压检测系统,产生实时交替改变的压力,从而实现在试件表面施加周期性交变压力的功能。
8.如权利要求1所述的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统,其特征在于:所述小水箱中的待测试对象没入液体中。
9.模拟干湿交替-交变水压耦合的试验方法,其特征在于:包括以下步骤:
将试件放置于模拟干湿交替-交变水压耦合的试验系统中的小水箱中;
设置控制单元中的文件波;
通过水泵将储水池里的水送到小水箱中;
通过交变水压装置对待测试对象进行压力测试;
待压力测试完成之后,抽回交变水压装置中的加压气体后,通过水泵将小水箱内的水抽回到储水池中;
当抽空小水箱内的水,移开小水箱上方气罩,使得待测试对象试件临水面与环境模拟试验箱中的空气接触从而实现干湿循环。
10.如权利要求9所述的模拟干湿交替-交变水压耦合的试验方法,其特征在于:所述待测试对象为水泥基材试验件。
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