CN207123474U - 一种模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、程序化试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、程序化试验装置。目的是提供的装置可以提高人工气候模拟的精度和效率。技术方案是：一种可模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、自动化试验装置，包括反映海洋氯化物侵蚀环境特点的人工气候模拟室，该人工气候模拟室中设置有温度功能模块、涨退潮功能模块、盐雾功能模块、光照功能模块；人工气候模拟室中还设置有湿度功能模块及降雨功能模块；各个功能模块还分别通过数据线或无线传输连接电脑终端，以通过面向用户的操作界面对所有功能模块进行操作，以将一个长时间、复杂环境的模拟过程，通过程序设置一次完成，中间无需频繁操作控制系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、自动化试验装置，属于水利、土木工程领域。
背景技术
沿海地区钢筋混凝土结构由于长期遭受氯盐侵蚀，钢筋易发生锈胀开裂，进而导致结构承载力下降及使用功能受限，最终影响使用寿命。研究表明，氯盐侵蚀已经成沿海地区钢筋混凝土结构耐久性失效最主要的因素，因此，氯盐环境下钢筋混凝土结构耐久性研究成为近年的研究热点。
影响钢筋混凝土结构耐久性的因素很多，比如混凝土材料组成、保护层厚度、外界环境、侵蚀时间等。其中，环境因素的影响日益引起重视，然而早期室内加速试验的环境却与实际相差较大。最早采用的为氯化钠溶液浸泡试验，该方法无法反映氯离子传输的对流效应。后来，为简单干湿循环试验，该方法虽然可反映对流效应，但试验环境(比如温湿度、光照等)与实际情况有较大差异。人工气候模拟技术的出现，一定程度上解决了上述问题。在人工气候模拟室内，可以控制温湿度、光照时间、干湿比例等因素，使之与实际环境有较好的相似性，从而保证了室内加速试验的可靠性和代表性。
然而目前人工气候模拟技术在混凝土耐久性研究中的应用还不成熟，仍存在一些问题需要改进，比如温湿度往往取月平均或季平均，精度较低；气候功能模块不齐全；潮汐系统、盐雾系统等一般通过人工实现，效率较低；气候环境指标的选取及确定方法不够成熟等。可见，对气候模拟室进行自动化、智能化改进，功能模块完善及试验方法的改进等，有利于提高人工模拟气候环境与实际环境的相似性，从而提高混凝土耐久性研究的可靠性。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种可模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、自动化试验装置，以提高人工气候模拟的精度和效率，为钢筋混凝土结构抗氯离子侵蚀的室内加速试验提供有力支持。
为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种可模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、自动化试验装置，包括反映海洋氯化物侵蚀环境特点的人工气候模拟室，该人工气候模拟室中设置有温度功能模块、涨退潮功能模块、盐雾功能模块、光照功能模块；其特征在于：人工气候模拟室中还设置有湿度功能模块以及降雨功能模块；各个功能模块还分别通过数据线或无线传输连接电脑终端，以通过面向用户的操作界面对所有功能模块进行操作。以将一个长时间、复杂环境的模拟过程，通过程序设置一次完成，中间无需频繁操作控制系统。
所述电脑终端还通过网络连接远程终端，以达到无需现场操作人员也可进行实时操作的目的。
该装置还通过各个功能模块分别配置的传感器形成监测系统，以实现实时、全过程地对各功能模块运行过程进行监测的功能；当出现异常或危险情况时，对应功能模块将自动停止运行，起到保护试验装置的作用。
所述人工气候模拟室的墙体材料的内外表面为玻璃钢，中间为聚氨酯发泡层；内壁局部金属材料加强，厚度100mm，可有效隔绝热量散发，保证温湿度精度。
所述人工气候模拟室的高、宽、长尺寸为2.5m×3.0m×3.5m，有效高度2.1m。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型的人工气候模拟室相比已有实验室，增加了湿度控制模块和降雨功能模块，提高了模拟环境与实际环境的相似性，从而提高了模拟试验的真实度。
(2)本实用新型实现了人工气候模拟室功能模块的集成化、自动化、程序化、远程化和智能化。仅通过电脑面向用户的界面，即可完成所有功能模块的操作，并能实时、全过程地监测各模块的运行状态，当遇到异常或危险情况时，对应模块将自动停止运行。
(3)人工气候模拟精度有较大提升。现有的人工气候模拟室由于操作没有自动化，因此，在设计试验方法时对实际气候环境作了较大的简化，以降低操作量，各项环境指标的确定往往以月甚至季为单位，进行平均化，精度大大降低。本实用新型在实现操作自动化的基础上，以1次涨退潮周期(12个小时)为单位，确定各项指标值。较大程度提高了人工模拟气候环境与实际气候环境的相似性。
附图说明
图1为人工气候模拟室功能模块组成示意图。
图2为人工气候模拟室的平面布置示意图。
图3为实施例2的温度(乍浦港2016.7.7号24小时气候环境)监测值。
图4为实施例2的相对湿度(乍浦港2016.7.7号24小时气候环境)监测值。
图5为实施例2的潮水位(乍浦港2016.7.7号24小时气候环境)监测值。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例，对本实用新型作进一步说明。
附图所示的模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、自动化试验装置中，首先针对海洋氯化物侵蚀环境特点，设计气候模拟室所需的各个对应功能模块；其次，将各功能模块进行集成化、自动化设计，形成面向用户的程序系统；最后，通过选取合适的气候环境指标和试验方法，在室内人工气候模拟室再现海洋氯化物侵蚀环境。
实施例1
本实施例为一种模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、自动化试验装置，具体包括以下步骤：
(1)人工气候模拟室功能模块设置(见图2)
温度功能模块1：温度控制范围为+5℃-+80℃，温度波动度≤±1℃。
湿度功能模块2：湿度控制范围为20％-95％，湿度波动度≤±3.0％。
涨退潮功能模块3：由水源桶(容积1600L)、涨退潮控制系统(通过水泵实现)、不锈钢试件箱(尺寸)组成。涨潮时间约30min，退潮时间约30min，潮水位控制范围为0-1.20m。
降雨功能模块4：采用固定时段内总降雨量等价原则控制。降雨强度分为小雨(0.24-0.40mm/min)、中雨(0.40-1.00mm/min)和大雨(1.00-1.70mm/min) 三档。
盐雾功能模块5：用于模拟海洋环境中大气环境中的盐雾。盐雾粒子直径平均6.7μm，按盐雾沉降率控制盐雾浓度，分为0.05-0.10mL/h和1.0-2.0mL/h两档。
光照功能模块6：采用两排，共10根紫外照射灯，为可移动式，可根据需要安放在气候室内任意位置。
上述温度功能模块、涨退潮功能模块、盐雾功能模块、光照功能模块均为现有技术，可直接选用；所述降雨功能模块采用水箱、连通水箱的水泵以及接通水泵的喷淋头实现。所述湿度功能模块采用连通水箱的喷雾装置实现。
(2)气候模拟室建造
模拟室尺寸为2.5m×3.0m×3.5m，有效高度2.1m。墙体材料，内外表面为玻璃钢，中间为聚氨酯发泡层，内壁局部金属材料加强，厚度100mm，可有效隔绝热量散发，保证温湿度精度。
(3)功能模块集成化、自动化设置。
通过集成控制技术，将所有功能模块形成集中控制系统，分别通过数据线(图 2中用虚线表示)或无线传输接通电脑终端7，并通过软件开发，形成面向用户的操作界面。通过该界面，即可完成所有功能模块的操作，包括启动、更改设置、终止等指令。其中，涨退潮功能模块中，潮水位的自动控制通过安装水位感应器实现。
(4)功能模块智能化设置。
各个功能模块中的传感器组成了智能监测系统，可实时、全过程地对各功能模块运行过程进行监测，当出现异常或危险情况时，对应的功能模块将自动停止运行，起到保护试验设施的效果。
实施例2(嘉兴乍浦港口环境)
本实例为一种可模拟海洋氯化物侵蚀环境的试验方法的实现方法，具体步骤如下：
(1)调研实际工程的气候环境特点，包括温湿度变化历程、涨退潮规律、大气盐雾浓度、降雨量分布、光照时间等。
以乍浦港2016.7.7号气候环境为例，该时间段内乍浦港的温度、湿度和潮水位规律见图3至图5，无降雨发生，24小时内盐雾沉降量为0.6mL。
(2)根据与海水接触部位不同，可将混凝土结构分为水下区、潮差区、浪溅区及大气区。水下区模拟可将混凝土试件浸没在人工气候模拟室中涨退潮功能模块(涨退潮试验箱)内实现；大气区可直接将时间置于人工气候模拟室地面上实现；潮差区和浪溅区则需要在人工气候模拟室内的涨退潮试验箱内实现；
(3)人工气候模拟室内气候环境指标确定方法如下：以实际中的一昼夜(2 次涨退潮，作为一个周期)为依据，温湿度分别取白天和夜间平均值，大气中盐雾含量以一个周期内盐雾沉降率为标准进行控制，干湿比例则根据涨退潮规律和试件所处位置确定，降雨量则以一个周期内累计降雨量进行控制；
图5中：a为试验样品安装位置。t1为第一个涨退潮循环涨潮时试验样品干燥时间，t2为第一个涨退潮循环试验样品浸水时间，t3为第一个涨退潮循环退潮时试验样品干燥时间，t4为第二个涨退潮循环涨潮时试验样品干燥时间，t5 为第二个涨退潮循环试验样品浸水时间，t6为第二个涨退潮循环退潮时试验样品干燥时间。根据图5可知：1天有2个涨退潮，且潮水位不同，因此，将1天分为两个阶段，分别为0-11点和12-23点。第一个涨退潮周期内，温度平均值为 27.3℃，相对湿度平均值为95.3％，干燥时间为t1+t3，浸水时间为t2，则干湿比例为(t1+t3)/t2，盐雾沉降量为0.3mL，光照时间6小时；第二个涨退潮周期，温度平均值为27.8℃，相对湿度平均值为92.8％，干燥时间为t4+t6，浸水时间为 t5，干湿比例为(t4+t6)/t5，盐雾沉降量为0.3mL，光照时间6小时。
在人工气候模拟室内，假定将侵蚀时间缩短λ倍，则需将涨退潮频率提高λ倍，相应地涨退潮周期将缩短λ倍，为12/λ小时，则第一个涨退潮周期内，人工气候模拟室内温度为27.3℃，相对湿度平均值为95.3％，干燥时间为浸水时间为盐雾沉降量为0.3mL，光照时间为第二个涨退潮周期内，人工气候模拟室内温度为27.8℃，相对湿度平均值为92.8％，干燥时间为浸水时间为盐雾沉降量为0.3mL，光照时间为
(4将各功能模块的设置程序化，并输入到电脑控制界面，形成该工程对应的室内加速试验模拟程序，保存后即可运行。
Claims (5)
1.一种可模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、自动化试验装置，包括反映海洋氯化物侵蚀环境特点的人工气候模拟室，该人工气候模拟室中设置有温度功能模块(1)、涨退潮功能模块(3)、盐雾功能模块(5)、光照功能模块(6)；其特征在于：人工气候模拟室中还设置有湿度功能模块(2)以及降雨功能模块(4)；各个功能模块还分别通过数据线或无线传输连接电脑终端(7)，以通过面向用户的操作界面对所有功能模块进行操作。
2.根据权利要求1所述的可模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、自动化试验装置，其特征在于：所述电脑终端还通过网络连接远程终端，以达到无需现场操作人员也可进行实时操作的目的。
3.根据权利要求2所述的可模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、自动化试验装置，其特征在于：该装置还通过各个功能模块分别配置的传感器形成监测系统，以实现实时、全过程地对各功能模块运行过程进行监测的功能。
4.根据权利要求3所述的可模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、自动化试验装置，其特征在于：所述人工气候模拟室的墙体材料的内外表面为玻璃钢，中间为聚氨酯发泡层。
5.根据权利要求4所述的可模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、自动化试验装置，其特征在于：所述人工气候模拟室的高、宽、长尺寸为2.5m×3.0m×3.5m。
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| CN201720064171.XU CN207123474U (zh) | 2017-01-18 | 2017-01-18 | 一种模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、程序化试验装置 |
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| CN201720064171.XU CN207123474U (zh) | 2017-01-18 | 2017-01-18 | 一种模拟海洋氯化物侵蚀环境的智能化、程序化试验装置 |
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| CN (1) | CN207123474U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109342304A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-02-15 | 江苏天通设备科技有限公司 | 一种基于物联网技术的新型智能环境测试箱系统 |
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2017
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