CN215812302U - 一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置，属于混凝土结构耐久性关键问题研究领域，包括土箱、试件架、透水层、试件、环境水箱、自动喷淋系统、潮汐循环系统，所述的土箱安装在环境水箱内，土箱的内壁上设置有一层透水层，土箱的左右两个侧壁上开设与环境水箱内腔连通的通孔，土箱中安装有试件架，试件架上安装有试件，土箱的上部与自动喷淋系统匹配工作，环境水箱与潮汐循环系统连接。本实用新型可开展复杂水土环境耦合作用下钢筋混凝土的离子自然扩散对比试验。可准确模拟多种复杂试验环境，用于研究复杂土体环境、侵蚀环境耦合作用下混凝土结构耐久性，同时具有试验操作简单便捷，智能化程度高，综合造价低等优势。
Description
技术领域
本实用新型属于混凝土结构耐久性关键问题研究领域，具体地说，涉及一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置。
背景技术
混凝土耐久性相关研究作为当今在全球范围内的研究热点，目前大多数研究由于受到试验装置的限制，仅在单一控制条件下进行混凝土耐久性，然而，混凝土耐久性在自然条件下受到多种因素的耦合作用，目前的试验装置及方法不能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。
现有技术中，基本都是简单的利用高压水溶液供应装置往环境模拟容器中注入带有指定压力的水溶液，同时利用振动装置对环境模拟容器进行振动，从而实现了对混凝土试块处于高水压和振动耦合作用环境中的模拟，模拟环境相对简单，无法进行复杂水土环境耦合作用下（如碱渣土、潮汐、雨水等）混凝土耐久性研究的模拟试验。
发明内容
本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提出了一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置，可准确模拟复杂水土环境耦合作用，解决了目前的试验装置及方法不能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的问题。
为解决其技术问题本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置包括土箱1、试件架5、透水层8、试件9、环境水箱11、自动喷淋系统24、潮汐循环系统28，所述的土箱1安装在环境水箱11内，土箱1的内壁上设置有一层透水层8，土箱1的左右两个侧壁上开设与环境水箱11内腔连通的通孔，土箱1中安装有试件架5，试件架5上安装有试件9，土箱1的上部与自动喷淋系统24匹配工作，环境水箱11与潮汐循环系统28连接。
进一步，所述的自动喷淋系统24包括水位传感器Ⅰ13、水管19、流量传感器Ⅰ20、水泵21、流量控制器Ⅰ22、喷头23、溶液水箱Ⅰ25、支撑框架30，所述的支撑框架30设置在环境水箱11的外部，与溶液水箱Ⅰ25连接的水管19固定在支撑框架30上，水管19上设置有位于土箱1上方的喷头23，喷头23与溶液水箱Ⅰ25之间的水管19上设置有流量控制器Ⅰ22、水泵21、流量传感器Ⅰ20，溶液水箱Ⅰ25设置有温度传感器Ⅰ27和水位传感器Ⅰ13，流量控制器Ⅰ22、水泵21、流量传感器Ⅰ20、温度传感器Ⅰ27和水位传感器Ⅰ13分别与PLC控制器31连接，PLC控制器31上连接有触摸显示屏33。
进一步，所述的潮汐循环系统28包括进水泵16、排水泵29、电磁阀15、流量控制器Ⅱ17、PVC进水管18、水位传感器Ⅱ14、温度传感器Ⅱ26、溶液水箱Ⅱ34，所述的溶液水箱Ⅱ34分别通过PVC进水管18、PVC排水管35与环境水箱11连接，PVC进水管18上设置有进水泵16、电磁阀15、流量控制器Ⅱ17，PVC排水管35上设置有电磁阀15、排水泵29、流量控制器Ⅱ17，溶液水箱Ⅱ34内设置有温度传感器Ⅱ26和水位传感器Ⅱ14；水位传感器Ⅱ14、温度传感器Ⅱ26、流量控制器Ⅱ17分别与PLC控制器31连接，电磁阀15、进水泵16、排水泵29分别与PLC控制器31连接。
进一步，所述的土箱1的前后两个侧壁3内壁上设置凹槽4，试件架5为镂空板，镂空板上设置与凹槽4相适应的卡扣7，凹槽4的下端设置有用于固定卡扣7的强力磁铁。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提出的一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置，可开展复杂水土环境耦合作用下钢筋混凝土的离子自然扩散对比试验。可准确模拟多种复杂试验环境，用于研究复杂土体环境、侵蚀环境耦合作用下混凝土结构耐久性，同时具有试验操作简单便捷，智能化程度高，综合造价低等优势。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型环境水箱与土箱的安装示意图；
图3为本实用新型环境水箱与土箱的安装俯视图；
图4为本实用新型土箱的结构示意图；
图5为本实用新型土箱的拆分图；
图6为本实用新型的控制电路示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
如图1-6所示，一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置包括土箱1、试件架5、透水层8、试件9、环境水箱11、自动喷淋系统24、潮汐循环系统28。
所述的土箱1安装在环境水箱11内，土箱1的内壁上设置有一层透水层8，土箱1的左右两个侧壁上开设与环境水箱11内腔连通的通孔6，土箱1的左右两个侧壁是采用插接的方式插接在土箱1的前后两个侧壁上，并在插缝处使用热熔胶密封；土箱1的左右两个侧壁可以更换为不同直径通孔6的侧壁，以模拟不同渗流环境。土箱1中安装有试件架5，试件架5上安装有试件9，所述的土箱1的前后两个侧壁3内壁上设置凹槽4，试件架5为镂空板，镂空板上设置与凹槽4相适应的卡扣7，凹槽4的下端设置有用于固定卡扣7的强力磁铁。在土箱1中装填土和混凝土，并通过试管架5上的卡扣7滑入到土箱1的前后两个侧壁3的内壁上设置的凹槽4内，试管架5能够在凹槽4中自由移动，并通过卡扣7和强力磁铁固定试管架5的位置，以达到设置混凝土试件不同埋深的目的，土箱1内设置试管架5，可以防止试件9在试验过程中受土体沉降而发生沉降和倾覆。环境水箱11中盛装有水，环境水箱11边壁和底层用坚固透明且耐腐蚀的材料（如pvc等），以便于观察装置内部水位与形态；环境水箱11模拟不同水环境条件（如地下水、潮汐、雨水等）。土箱1的内壁上设置一层透水层8，能够保证环境水箱11中的水通过土箱1上的通孔6进入到土壤中的过程中，透水层8能够放置土箱1的土壤进入到环境水箱11中，试管架5上放置的试件9用于检测ph值、Cl-、SO42-、Ca2+等离子含量。
土箱1的上部与自动喷淋系统24匹配工作，所述的自动喷淋系统24包括水位传感器Ⅰ13、水管19、流量传感器Ⅰ20、水泵21、流量控制器Ⅰ22、喷头23、溶液水箱Ⅰ25、支撑框架30，所述的支撑框架30设置在环境水箱11的外部，与溶液水箱Ⅰ25连接的水管19固定在支撑框架30上，水管19上设置有位于土箱1上方的喷头23，喷头23与溶液水箱Ⅰ25之间的水管19上设置有流量控制器Ⅰ22、水泵21、流量传感器Ⅰ20，溶液水箱Ⅰ25设置有温度传感器Ⅰ27和水位传感器Ⅰ13，流量控制器Ⅰ22、水泵21、流量传感器Ⅰ20、温度传感器Ⅰ27和水位传感器Ⅰ13分别与PLC控制器31连接，PLC控制器31上连接有触摸显示屏33。溶液水箱Ⅰ25用于储存试验过程中所需的人工配置溶液，通过PLC控制器31控制水泵21，由水泵21将溶液水箱Ⅰ25中盛装的雨水抽出通过喷头23喷洒在土箱1中，模拟雨水环境，同时可通过流量传感器Ⅰ20进行流量的实时监控，并将信号传递给PLC控制器31，由PLC控制器31控制流量控制器Ⅰ22实现对水管19中雨水的流量调整。溶液水箱Ⅰ25中设置的温度传感器Ⅰ27和水位传感器Ⅰ13能够实时监测其内配置溶液的温度和液位，并通过显示屏33将数据显示出来。
环境水箱11与潮汐循环系统28连接；所述的潮汐循环系统28包括进水泵16、排水泵29、电磁阀15、流量控制器Ⅱ17、PVC进水管18、水位传感器Ⅱ14、温度传感器Ⅱ26、溶液水箱Ⅱ34，所述的溶液水箱Ⅱ34分别通过PVC进水管18、PVC排水管35与环境水箱11连接，PVC进水管18上设置有进水泵16、电磁阀15、流量控制器Ⅱ17，PVC排水管35上设置有电磁阀15、排水泵29、流量控制器Ⅱ17，溶液水箱Ⅱ34内设置有温度传感器Ⅱ26和水位传感器Ⅱ14；水位传感器Ⅱ14、温度传感器Ⅱ26、流量控制器Ⅱ17分别与PLC控制器31连接，电磁阀15、进水泵16、排水泵29分别与PLC控制器31连接。溶液水箱Ⅱ34用于盛装试验过程中所需的人工配置溶液，通过PLC控制器31控制进水泵16、排水泵29、电磁阀15工作，实现潮汐现象的模拟，同时通过流量控制器Ⅱ17控制流量。溶液水箱Ⅱ34中设置的温度传感器Ⅱ26和水位传感器Ⅱ14能够实时监测其内配置溶液的温度和液位，并通过显示屏33将数据显示出来。
本实用新型的工作过程：
（1）第一步为装样填土，将土工布8内敷于特定规格的土箱1的左右内壁上，插入土箱1的前后内壁中的插槽内，并用热熔胶密封，将试验所需土分层放入土箱1中，根据不同埋深把试件9放入土中，进行初步夯实。
（2）第二步为真空预压，在试验用土中埋设竖向横向排水管线，在土体表面铺设一层砂垫层，整平砂垫层后，铺设聚氯乙烯薄膜或其他不透气材料薄膜使其与大气隔绝，然后安装真空泵，通过真空预压装置精确控制预压强度与预压时间，抽真空预压固结层；完成后通过测量压实指标（土的含水率、孔隙率）来衡量预压效果。
（3）第三步为配置水环境模拟液，配置不同环境（潮汐、地下水、雨水等）所需的模拟溶液，将地下水模拟溶液装入环境水箱11，预置数天，待环境水箱中水位稳定后，测定环境水箱11水位，即为渗流稳定后土体中地下水位线，将潮汐模拟溶液和雨水模拟溶液分别盛装到溶液水箱Ⅱ34及溶液水箱Ⅰ25中。
（4）第四步为自然扩散实验
a. 混凝土试件制备、养护及预处理：根据试验所需，称量得到不同情况下水泥、粗骨料和细骨料的质量，并用量筒量取与之对应的蒸馏水体积。然后进行混凝土拌合、装膜及成型，并进行养护。待试件养护完成，进行试件预处理，一维扩散实验留出一个表面作为氯离子侵蚀面，二维扩散则留出两个面，其余表面需全部涂抹上环氧树脂，风干后进行后续试验。
b. 自然扩散实验：通过PLC控制器31控制潮汐循环系统28的相关参数，控制进水泵16、排水泵29与电磁阀15的开启与关闭实溶液水箱Ⅱ34内水位的连续变化，模拟自然海洋环境下的实时潮汐涨落变化过程。自动喷淋系统24通过PLC控制器31控制全角度喷头23，实现控制喷淋的时长与流量，准确模拟自然条件下的降雨过程。潮汐循环与自动喷淋系统可同时使用，模拟复杂水土环境耦合作用。
本实用新型提出的一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置，可开展复杂水土环境耦合作用下钢筋混凝土的离子自然扩散对比试验。可准确模拟多种复杂试验环境，用于研究复杂土体环境、侵蚀环境耦合作用下混凝土结构耐久性，同时具有试验操作简单便捷，智能化程度高，综合造价低等优势。
本实用新型提出的一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置，可开展复杂水土环境耦合作用下钢筋混凝土的离子自然扩散对比试验。可准确模拟多种复杂试验环境，用于研究复杂土体环境、侵蚀环境耦合作用下混凝土结构耐久性，同时具有试验操作简单便捷，智能化程度高，综合造价低等优势。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。
Claims (4)
1.一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置，其特征在于：所述的钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置包括土箱（1）、试件架（5）、透水层（8）、试件（9）、环境水箱（11）、自动喷淋系统（24）、潮汐循环系统（28），所述的土箱（1）安装在环境水箱（11）内，土箱（1）的内壁上设置有一层透水层（8），土箱（1）的左右两个侧壁上开设与环境水箱（11）内腔连通的通孔，土箱（1）中安装有试件架（5），试件架（5）上安装有试件（9），土箱（1）的上部与自动喷淋系统（24）匹配工作，环境水箱（11）与潮汐循环系统（28）连接。
2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置，其特征在于：所述的自动喷淋系统（24）包括水位传感器Ⅰ（13）、水管（19）、流量传感器Ⅰ（20）、水泵（21）、流量控制器Ⅰ（22）、喷头（23）、溶液水箱Ⅰ（25）、支撑框架（30），所述的支撑框架（30）设置在环境水箱（11）的外部，与溶液水箱Ⅰ（25）连接的水管（19）固定在支撑框架（30）上，水管（19）上设置有位于土箱（1）上方的喷头（23），喷头（23）与溶液水箱Ⅰ（25）之间的水管（19）上设置有流量控制器Ⅰ（22）、水泵（21）、流量传感器Ⅰ（20），溶液水箱Ⅰ（25）设置有温度传感器Ⅰ（27）和水位传感器Ⅰ（13），流量控制器Ⅰ（22）、水泵（21）、流量传感器Ⅰ（20）、温度传感器Ⅰ（27）和水位传感器Ⅰ（13）分别与PLC控制器（31）连接，PLC控制器（31）上连接有触摸显示屏（33）。
3.根据权利要求1或2所述的一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置，其特征在于：所述的潮汐循环系统（28）包括进水泵（16）、排水泵（29）、电磁阀（15）、流量控制器Ⅱ（17）、PVC进水管（18）、水位传感器Ⅱ（14）、温度传感器Ⅱ（26）、溶液水箱Ⅱ（34），所述的溶液水箱Ⅱ（34）分别通过PVC进水管（18）、PVC排水管（35）与环境水箱（11）连接，PVC进水管（18）上设置有进水泵（16）、电磁阀（15）、流量控制器Ⅱ（17），PVC排水管（35）上设置有电磁阀（15）、排水泵（29）、流量控制器Ⅱ（17），溶液水箱Ⅱ（34）内设置有温度传感器Ⅱ（26）和水位传感器Ⅱ（14）；水位传感器Ⅱ（14）、温度传感器Ⅱ（26）、流量控制器Ⅱ（17）分别与PLC控制器（31）连接，电磁阀（15）、进水泵（16）、排水泵（29）分别与PLC控制器（31）连接。
4.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土受水土侵蚀耐久性研究试验装置，其特征在于：所述的土箱（1）的前后两个侧壁（3）内壁上设置凹槽（4），试件架（5）为镂空板，镂空板上设置与凹槽（4）相适应的卡扣（7），凹槽（4）的下端设置有用于固定卡扣（7）的强力磁铁。
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|---|---|---|---|---|
| CN106908586A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-06-30 | 桂林理工大学 | 一种岩溶地区荷载作用下土层崩解装置 |
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