CN219915132U - 一种受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锚杆测试技术领域，公开了一种受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，包括应力加载装置、加速腐蚀装置和腐蚀检测装置；应力加载装置包括反力架和应力检测装置，反力架上开设有装配孔，装配孔处布置有固定件；加速腐蚀装置包括腐蚀溶液箱和溶液浓度控制系统，溶液浓度控制系统包括调节溶液箱、泵送管道、浓度计和浓度控制器，泵送管道上设置有阀门；腐蚀检测装置包括固定架、锈蚀检测仪和数据采集仪，锈蚀检测仪的电极用于检测锚杆的电位差变化。溶液浓度控制系统调节腐蚀溶液的浓度始终保持稳定；锈蚀检测仪实时检测锚杆的电位差信号，数据采集仪根据电位差变化获得锚杆的实时腐蚀状态，有利于开展锚杆耐久性研究的机理研究。

Description

一种受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置

技术领域

本实用新型涉及锚杆测试技术领域，特别是涉及一种受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置。

背景技术

随着城市地下空间开发的大规模展开，地下水对结构的影响也在加大，抗浮措施势在必行。抗浮锚杆具有布置灵活、单锚受力小、工艺简单、成本较低等优势，因而在城市建设中得到广泛应用。

但是在城市地下空间的开发过程中，在地下埋设的复杂管线会产生杂混电流，若采用的是传统金属抗浮锚杆，则不可避免地会发生钢筋腐蚀，使其耐久性能降低。此外，我国北方存在着广袤的盐碱地区，服役于盐渍土环境中的锚杆易遭受到土中的氯离子或是碱性环境的侵蚀，使其力学性能和耐久性降低；而在我国南方又常年存在酸雨，雨水渗入土体后，同样会使土中的锚杆的耐久性受到不利影响。因此，对锚杆在盐、碱、酸性环境下的耐久性进行研究是城市地下空间开发工程中的一大课题。

抗浮锚杆埋设在土体中，受到土中化学成分的影响，或是入渗进土体中的雨水的化学成分的影响，会遭受到盐、碱、酸的长期侵蚀，故有必要对抗浮锚杆的耐久性能进行研究。实际工程中，锚杆通常受到来自环境的影响长达数十年，为了研究不同环境对锚杆的长期侵蚀的影响，需要在实验室环境下对锚杆进行加速腐蚀。现有的加速腐蚀方法有：盐雾法、浸泡法(包括常温浸泡法和升温浸泡法)和电解法。

盐雾法是用于绝缘材料的绝缘特性测定的一种精确的加速腐蚀试验方法，在航空领域的结构材料及涂层材料的耐腐蚀性测定中有广泛的应用。盐雾法加速腐蚀的需严格按照GB/T 10125-1977开展，基本步骤为：试样放在盐雾箱内且被试面朝上，让盐雾自由沉降在被试表面上，但被试表面不能受到盐雾的直接喷射，在规定的盐雾沉降速度、温度和压力条件下，对试件进行不间断喷雾，喷雾结束后使用清水出去试样表面的盐雾溶液。使用盐雾法的优点在于，盐雾箱可以精确地控制盐雾沉降速度，且喷洒的盐雾的浓度是固定的，无需考虑腐蚀溶液浓度变化的影响。由于盐雾法的装置较为高精，大部分学者难以有条件使用盐雾法对锚杆开展加速腐蚀研究。此外，盐雾法目前仅能考虑中性盐、醋酸盐和铜加速醋酸盐环境对材料造成的影响，而不能考虑碱环境的影响，故采用盐雾法对锚杆开展加速腐蚀试验的推广性不强。

为了模拟FRP类筋材在混凝土中的侵蚀情况，美国混凝土协会(ACI)给出的规范ACI 440.3R-04中的B.6专门针对FRP材料在混凝土环境下的耐久性能提出了具体的方法，即为升温浸泡法。在现有的研究中，许多学者化用该方法，用于研究锚杆受到不同环境(盐、碱、酸)的影响。使用浸泡法对锚杆进行加速腐蚀并测定其耐久性能的具体方法为：采用一定温度的NaOH溶液模拟碱性环境、H₂SO₄溶液模拟酸性环境、NaCl溶液模拟高含盐量的环境，将筋材完全浸泡于溶液中，当达到一定浸泡天数后，将筋材取出并清洗，使用环氧树脂和玻璃纤维等材料对筋材两端锚固段进行包扎加固后，开展筋材的拉伸试验。使用浸泡法在实验室环境下开展加速腐蚀试验具有简单便捷的优点，仅需要准备一个耐盐、碱、酸腐蚀的水箱，仅需对筋材的端部进行简单保护即可，在浸泡过程中无需进行任何的检测、操作，受到许多研究人员的青睐。但是现有方法无法对锚杆的张拉应力状态进行精确地模拟，使得实验室内的锚杆受腐蚀状态与真实情况下的状态存在一定差异。

电解法利用电解造成的氧化还原反应对锚杆施加加速腐蚀效果。使用电解法对锚杆进行加速腐蚀并测定其耐久性能的具体方法为：将锚杆和碳棒一同埋置在通电介质中，将直流可控电源的正极连接至碳棒，将电源的负极连接至锚杆，后通电一定时长。通电介质通常选为水溶液，部分学者为了模拟锚杆在土体中的真实状况，将通电介质选为某种天然土体，并往土体内部掺入盐、碱、酸等粉末或溶液。由于锚杆和碳棒一同埋置在通电介质中，可以通过千斤顶和反力架等装置，对锚杆施加一定的抗拔应力，从而模拟锚杆在张拉应力状态下的侵蚀状态。电解法的优点在于可以模拟在地下埋设的复杂管线产生的杂混电流的影响，使用电解法开展锚杆的室内加速腐蚀试验可以考虑电流耦合的影响，通过试验装置设置也可以同时考虑张拉应力的影响，但是电解法中，每一个锚杆均需要使用一个直流电源，这使得操作时的电流保护尤为重要，而现有装置并并未能对此进行合理设置。此外，与浸泡法、盐雾法等方法相比，电解法使锚杆的腐蚀速度过度加快，存在一定不合理之处，部分学者认为电解法过度地放大了氧化还原反应对锚杆造成的影响，而弱化了恶劣环境中离子自身造成的影响，使得实验室内的锚杆受腐蚀状态与真实情况下的状态存在一定差异。

由于抗浮锚杆在服役过程中长期处于受拉应力状态，若要在实验室环境下研究盐、碱、酸性环境对抗浮锚杆造成的侵蚀影响，需要使受侵蚀的锚杆一直处于受拉应力状态下。CN 115656018A公开了一种复杂地质条件下锚杆腐蚀测试装置和测试方法，包括：腐蚀溶液缸，腐蚀溶液缸为可拆卸缸体，内部设置有用于容置腐蚀液的容置腔，腐蚀溶液缸的侧面底部凸设有连接件，连接件设置有连接孔，连接孔内插设有紧固件，用于组装连接多个腐蚀溶液缸；预应力加载工装，包括待测锚杆、两个锚具、锚杆张拉机、锚垫板和两个支撑架，两个支撑架分别设置在腐蚀溶液缸的两侧，腐蚀溶液缸和两个支撑架对应设置有供待测锚杆穿过的贯穿孔，待测锚杆穿设固定于贯穿孔内，且待测锚杆的其中一端采用锚具固定在相应的支撑架上，另一端在相应支撑架的外侧依次套设锚杆张拉机和锚垫板，并采用另一个锚具固定在锚垫板上；应力监测系统，包括应力探头，应力探头安装在其中一个锚具位置处。

上述对比文件利用预应力加载工装对锚杆施加预应力，使锚杆保持在受力状态，利用应力监测系统对应力状态实时监测。但是在进行加速腐蚀试验时，加速腐蚀溶液在试验过程中浓度会发生改变，与真实情况下土体环境不随锚杆腐蚀的发生而改变这一现象不符，同时仅对浸泡完成以后的锚杆的抗拔性能进行测定，而不能了解到浸泡过程中锚杆的腐蚀程度发展情况，不利于对锚杆的耐久性进行机理性研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，以解决现有技术中的加速腐蚀溶液在试验过程中浓度发生变化，不能了解浸泡过程中锚杆的腐蚀程度发展情况，不利于对锚杆的耐久性进行机理性研究的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，包括应力加载装置、加速腐蚀装置和腐蚀检测装置；

所述应力加载装置包括反力架和布置在所述反力架上的应力检测装置，所述反力架上开设有同轴布置的供锚杆穿过的装配孔，所述装配孔处布置有用于固定锚杆的固定件，所述应力检测装置用于检测锚杆受到的应力；

所述加速腐蚀装置包括腐蚀溶液箱和溶液浓度控制系统，所述腐蚀溶液箱的上下两侧设置有若干个供锚杆密封穿过的孔洞，所述溶液浓度控制系统包括调节溶液箱、泵送管道、浓度计和浓度控制器，所述泵送管道连接在所述调节溶液箱与所述腐蚀溶液箱之间，所述浓度计布置在所述腐蚀溶液箱上以用于检测腐蚀溶液的浓度，所述浓度计与所述浓度控制器信号连接以向所述浓度控制器传输浓度信号，所述泵送管道上设置有与所述浓度控制器信号连接以接收动作信号的阀门；

所述腐蚀检测装置包括固定架、锈蚀检测仪和数据采集仪，所述固定架放置在所述腐蚀溶液箱内，所述锈蚀检测仪固定在所述固定架上，所述锈蚀检测仪的电极用于与锚杆的表面固定接触以检测锚杆的电位差变化，所述锈蚀检测仪与所述数据采集仪信号连接以传输电位差信号，所述数据采集仪用于实时记录锚杆的腐蚀数据。

优选地，所述固定架上布置有卡槽，所述锈蚀检测仪通过卡槽固定装配在所述固定架上。

优选地，所述卡槽沿所述锚杆的轴向间隔布置有多组，各组所述卡槽均对应装配有所述锈蚀检测仪。

优选地，所述固定架间隔布置有多组，各组所述固定架与各锚杆一一对应，各组所述固定架上均布置有所述锈蚀检测仪。

优选地，所述加速腐蚀装置还包括搅拌机，所述搅拌机布置在所述腐蚀溶液箱的底部，所述搅拌机位于所述腐蚀溶液箱的箱角处。

优选地，所述加速腐蚀装置还包括温度控制系统，所述温度控制系统包括温度计、加热棒和温度控制器，所述加热棒、所述温度计均布置在所述腐蚀溶液箱上，所述加热棒与所述温度计均与所述温度控制器信号连接。

优选地，所述孔洞内布置有供锚杆穿过的密封塞，所述孔洞与所述密封塞之间布置有防渗贴片，所述密封塞与锚杆之间布置有防渗贴片。

优选地，所述应力检测装置包括弹簧测力计，所述弹簧测力计的一端与所述反力架垂直固定连接、另一端为用于对锚杆施加弹性力的自由端。

优选地，所述固定件包括锚片和夹具，锚杆的一端与所述锚片固定连接、另一端与所述夹具螺纹连接，所述锚片固定装配在所述反力架上，所述夹具与所述弹簧测力计顶压装配。

优选地，所述夹具的外侧还固定装配有压板，所述压板与所述弹簧测力计顶压装配。

本实用新型实施例一种受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置与现有技术相比，其有益效果在于：应力加载装置通过固定件和应力检测装置可以对锚杆受拉应力进行实时检测，监测锚杆在受拉腐蚀时发生应力松弛的现象，精确地控制张拉应力；加速腐蚀装置的腐蚀溶液箱通过泵送管道与溶液浓度控制系统的调节溶液箱连接，通过浓度计可以实时检测腐蚀溶液箱内的腐蚀溶液的浓度，当腐蚀溶液的浓度与随着腐蚀的进行而降低时，浓度计向浓度控制器传输浓度信号，浓度控制器控制阀门开启，调节溶液箱内的溶液由泵送管道被送入腐蚀溶液箱，从而调节腐蚀溶液的浓度始终保持稳定；锈蚀检测仪通过与锚杆接触的电极实时检测锚杆的电位差信号，并将电位差信号传输给数据采集仪，数据采集仪根据电位差变化可以获得锚杆的实时腐蚀状态并记录锚杆的腐蚀数据，了解浸泡过程中锚杆的腐蚀程度发展变化，有利于开展锚杆耐久性研究的机理研究。

附图说明

图1是本实用新型的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置的结构示意图；

图2是图1的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置的应力加载装置的结构示意图；

图3是图2的加速腐蚀测试装置的千斤顶对锚杆施加应力的结构示意图；

图4是图2的加速腐蚀测试装置的锚杆与锚片的固定结构示意图；

图5是图1的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置的加速腐蚀装置的结构示意图；

图6是图5的加速腐蚀装置的腐蚀溶液箱的结构示意图；

图7是图5的加速腐蚀装置的溶液浓度控制系统的结构示意图；

图8是图5的加速腐蚀装置的密封塞、防渗贴片与锚杆的装配结构示意图；

图9是图5的加速腐蚀装置的温度控制系统的结构示意图；

图10是图1的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置的腐蚀检测装置的结构示意图；

图11是图10的腐蚀检测装置的固定架与锈蚀检测仪的装配结构示意图。

图中，1、反力架，101、装配孔，2、腐蚀溶液箱，201、孔洞，3、调节溶液箱，4、泵送管道，41、泵机，5、浓度计，6、浓度控制器，7、阀门，8、搅拌机，9、固定架，10、锈蚀检测仪，11、数据采集仪，12、温度计，13、加热棒，14、温度控制器，15、密封塞，16、防渗贴片，17、弹簧测力计，18、锚片，19、夹具，20、压板，21、千斤顶，22、锚杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的一种受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置的优选实施例，如图1至图11所示，该受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置包括应力加载装置、加速腐蚀装置和腐蚀检测装置，应力加载装置用于在试验过程中对锚杆22施加拉力，模拟锚杆22的手拉状态，加速腐蚀装置用于对锚杆22进行加速腐蚀，腐蚀检测装置用于实时检测锚杆22的腐蚀状态。

应力加载装置包括反力架1和应力检测装置，应力检测装置布置在反力架1上，反力架1用于固定锚杆22。在本实施例中，反力架1由四块长条扁平的不锈钢条板构成，四块不锈钢条板围成矩形结构，应力检测装置布置在矩形的反力架1的一侧，应力检测装置用于检测锚杆22受到的轴向作用力，以实时检测锚杆22的应力。

反力架1上开设有装配孔101，矩形的反力架1的相对的两块不锈钢条板上的装配孔101同轴布置，即装配孔101相互对齐，用于供同一个锚杆22轴向穿过，装配孔101处布置有固定件，固定件用于固定锚杆22，避免锚杆22脱离反力架1。在本实施例中，装配孔101在反力架1上间隔布置有多组，各组装配孔101处均布置有固定件和应力检测装置，多组装配孔101可以实现对多个锚杆22同时进行腐蚀试验，通过多个锚杆22的试验结果提高检测精准度。

加速腐蚀装置包括腐蚀溶液箱2和溶液浓度控制系统，腐蚀溶液箱2用于盛放加速腐蚀溶液，反力架1布置在腐蚀溶液箱2的外侧。上腐蚀溶液箱2的箱体的上下两侧均设置有若干个孔洞201，孔洞201与反力架1上的装配孔101同轴布置，孔洞201用于供锚杆22密封穿过，使锚杆22的中间布置位于腐蚀溶液箱2内并与加速腐蚀溶液接触，而密封穿过则可以避免加速腐蚀溶液泄露。

溶液浓度控制系统用于控制腐蚀溶液箱2中的加速腐蚀溶液浓度，使其保持在试验设置的溶液浓度水平上。通过设置溶液浓度控制系统，可以保持加速腐蚀溶液的浓度稳定，不会使加速腐蚀溶液的浓度随着腐蚀的进行而降低，从而更好地模拟了真实工程中，土体环境不会因为锚杆22侵蚀而发生明显改变的现象。

溶液浓度控制系统包括调节溶液箱3、泵送管道4、浓度计5和浓度控制器6，调节溶液箱3内装有预先制备好的浓度调节溶液，泵送管道4连接在调节溶液箱3与腐蚀溶液箱2之间，用于供浓度调节溶液进入腐蚀溶液箱2内。泵送管道4上设置有泵机41，泵机41与浓度控制器6信号连接，用于驱动浓度调节溶液流动。

泵送管道4上设置有与浓度控制器6信号连接以接收动作信号的阀门7，在本实施例中，阀门7布置在调节溶液箱3的底部，泵送管道4的一端与阀门7连接、另一端与腐蚀溶液箱2连接。浓度控制器6可以向阀门7传输动作信号，通过控制阀门7的开度调节泵送管道4的通断，控制由泵送管道4输送的调节溶液的流量。

浓度计5和阀门7均为电子结构，并且均与浓度控制器6信号连接。浓度计5布置在腐蚀溶液箱2上，浓度计5用于检测腐蚀溶液的浓度，针对不同类别的加速腐蚀溶液，使用不同类别的浓度计5，测定腐蚀溶液箱2中的加速腐蚀溶液的浓度，并将浓度信号传输至浓度控制器6，浓度控制器6根据弄浓度信号向阀门7传输动作信号。

若浓度计5实测加速腐蚀溶液的浓度低于设定浓度，浓度控制器6向泵机41和阀门7传输开启信号，控制阀门7和泵机41开启，泵机41将调节溶液箱3内的浓度调节溶液通过泵送管道4泵入腐蚀溶液箱2中。当浓度计5实测加速腐蚀溶液的浓度达到设定浓度后，浓度控制器6依次控制泵机41关闭、调节溶液箱3上的阀门7关闭。

腐蚀检测装置用于对各个锚杆22的腐蚀状态进行定量化检测，通过设置腐蚀检测装置，能够实现对各个锚杆22的腐蚀状态的实时监测，有利于进一步深入了解各锚杆22的腐蚀程度随加速腐蚀溶液、加速腐蚀温度、加速腐蚀龄期等因素的不同。

腐蚀检测装置包括固定架9、锈蚀检测仪10和数据采集仪11，锈蚀检测仪10与数据采集仪11信号连接。固定架9为中空的框架结构，固定架9放置在腐蚀溶液箱2内，用于固定锈蚀检测仪10。锈蚀检测仪10的电极用于与锚杆22的表面固定接触以检测锚杆22的电位差变化，利用电化学方法，通过判断电位差的变化可以判断锚杆22的腐蚀数据，并将腐蚀数据传输给数据采集仪11。

数据采集仪11接收锈蚀检测仪10传输的电位差信号，可以实时记录锚杆22的腐蚀数据，在试验结束后数据采集仪11内的数据可以进行保存与拷贝。由于锈蚀检测仪10放置在腐蚀溶液箱2内部，固定架9同时起到对锈蚀检测仪10的机身和数据传输线的保护作用。

应力加载装置通过固定件和应力检测装置可以对锚杆22受拉应力进行实时检测，监测锚杆22在受拉腐蚀时发生应力松弛的现象，精确地控制张拉应力；加速腐蚀装置的腐蚀溶液箱2通过泵送管道4与溶液浓度控制系统的调节溶液箱3连接，通过浓度计5可以实时检测腐蚀溶液箱2内的腐蚀溶液的浓度，当腐蚀溶液的浓度与随着腐蚀的进行而降低时，浓度计5向浓度控制器6传输浓度信号，浓度控制器6控制阀门7开启，调节溶液箱3内的溶液由泵送管道4被送入腐蚀溶液箱2，从而调节腐蚀溶液的浓度始终保持稳定；锈蚀检测仪10通过与锚杆22接触的电极实时检测锚杆22的电位差信号，并将电位差信号传输给数据采集仪11，数据采集仪11根据电位差变化可以获得锚杆22的实时腐蚀状态并记录锚杆22的腐蚀数据，了解浸泡过程中锚杆22的腐蚀程度发展变化，有利于开展锚杆22耐久性研究的机理研究。

优选地，固定架9上布置有卡槽，锈蚀检测仪10通过卡槽固定装配在固定架9上。

锈蚀检测仪10通过卡槽固定装配，简化了锈蚀检测仪10的固定形式，便于对锈蚀检测仪10进行检查维修。

优选地，卡槽沿锚杆22的轴向间隔布置有多组，各组卡槽均对应装配有锈蚀检测仪10。

锈蚀检测仪10沿锚杆22的轴向间隔布置在各组卡槽上，多组锈蚀检测仪10可以对锚杆22轴向的多个位置分别检测锈蚀程度，避免不同位置的锈蚀情况不同而影响检测结果的准确性。

优选地，固定架9间隔布置有多组，各组固定架9与各锚杆22一一对应，各组固定架9上均布置有锈蚀检测仪10。

各组固定架9与各锚杆22一一对应，可以同时对多个锚杆22的腐蚀程度进行检测，提高检测效率，同时也可以对多组锚杆22的检测结果进行对比，减小偏差。

优选地，加速腐蚀装置还包括搅拌机8，搅拌机8布置在腐蚀溶液箱2的底部，搅拌机8位于腐蚀溶液箱2的箱角处。

搅拌机8可以加快溶液的流动速度，使调节腐蚀溶液与加速腐蚀溶液相互流动混合，使得腐蚀溶液箱2中的溶液浓度快速均匀分布。腐蚀溶液箱2的各个箱角处为溶液交换差的位置，搅拌机8布置在该位置可以提高混合率。

优选地，加速腐蚀装置还包括温度控制系统，温度控制系统包括温度计12、加热棒13和温度控制器14，加热棒13、温度计12均布置在腐蚀溶液箱2上，加热棒13与温度计12均与温度控制器14信号连接。

温度控制系统可以检测并控制腐蚀溶液箱2中的加速腐蚀溶液温度，使其保持在试验设置的温度水平上，避免随着试验时间的进行出现溶液温度降低的情况。

温度计12可以检测腐蚀溶液箱2中的加速腐蚀溶液的温度，并将温度数据传输至温度控制器14，加热棒13可以对溶液进行加热。若温度计12实测温度高于设定温度，温度控制器14控制加热棒13停止加热，使溶液温度自然降低至设定温度，若实测温度低于设置温度，温度控制器14控制加热棒13开始加热，使溶液温度升高至设定温度。

优选地，孔洞201内布置有供锚杆22穿过的密封塞15，孔洞201与密封塞15之间布置有防渗贴片16密封塞15与锚杆22之间布置有防渗贴片16。

密封塞15可以消除锚杆22与孔洞201之间的间隙，实现锚杆22与腐蚀溶液箱2密封。在密封塞15与孔洞201之间、密封塞15与锚杆22之间分别布置防渗贴片16，可以进一步保证腐蚀溶液箱2的水密性，避免出现液体泄露。

优选地，应力检测装置包括弹簧测力计17，弹簧测力计17的一端与反力架1垂直固定连接、另一端为用于对锚杆22施加弹性力的自由端。

弹簧测力计17布置在反力架1的外部，锚杆22轴向穿过弹簧测力计17，即弹簧测力计17套在锚杆22的外侧，采用弹簧测力计17，可以通过改变弹簧的形变量调节锚杆22受到的应力。在本实施例中，弹簧测力计17与反力架1之间焊接固定，弹簧测力计17需垂直连接于反力架1上，用于检测并调节张拉应力。在其他实施例中，也可以采用其他测力计，只要能够通过被压缩而产生反力，从而进行测力的形式即可。

优选地，固定件包括锚片18和夹具19，锚杆22的一端与锚片18固定连接、另一端与夹具19螺纹连接，锚片18固定装配在反力架1上，夹具19与弹簧测力计17顶压装配。

锚片18用于将锚杆22一端的端头固定在反力架1上，避免锚杆22轴向移动。在本实施例中，反力架1上用于固定锚片18一侧的装配孔101为圆台形结构，靠近反力架1外侧部分的直径大于内侧部分的直径。夹具19的内部具有螺纹，与锚杆22上的螺纹相吻合，通过螺纹结构可以将夹具19固定在锚杆22的另一端。夹具19有弹簧测力计17顶压装配，弹簧测力计17对夹具19施加弹性力，通过夹具19将弹性力传递至锚杆22，维持锚杆22的张拉应力。

通过设置弹簧测力计17以及夹具19，能够实现对锚杆22受拉应力的实时监测，能够监测锚杆22在受拉腐蚀时发生应力松弛的现象，并能够通过夹具19对锚杆22的张拉应力进行调整。在其他实施例中，夹具19与锚杆22之间也可以卡箍固定连接，而不采用螺纹结构连接。

优选地，夹具19的外侧还固定装配有压板20，压板20与弹簧测力计17顶压装配。

压板20在整个周向上与弹簧测力计17接触，弹簧测力计17的弹性力可以沿锚杆22的轴向均匀地施加在压板20上。在其他实施例中，可以省略压板20。

本实用新型的工作过程为，包括以下步骤：

S1、测定锚杆22的长度、直径等物理参数，并在锚固端对其进行标识，配置所需的加速腐蚀溶液，并对溶液浓度控制系统进行标定。

S2、使用锚片18将锚杆22的一端固定在反力架1上，并将夹具19初步安装在锚杆22的另一端上。通过千斤顶21对锚杆22施加初始张拉应力，当张拉应力达到设定值后，将夹具19调整至压板20与松弛状态下的弹簧测力计17刚刚接触。拆除千斤顶21，根据弹簧测力计17的读数，通过旋转夹具19进行张拉应力的精细调整。

拆除千斤顶21后，由千斤顶21给锚杆22提供的张拉应力消失，锚杆22发生变形回弹，使通过螺纹固定在锚杆22上的夹具19的压板20挤压弹簧测力计17。弹簧测力计17受到挤压变形后产生反力，一端作用在反力架1上，一端作用在夹具19的压板20上，并通过夹具19传递至锚杆22上。即给锚杆22提供张拉应力的对象由千斤顶21转移为受压弹簧。

由于夹具19内设有螺纹，与锚杆22螺纹相契合，通过旋转夹具19可调整夹具19在锚杆22上固定的位置。也即，通过旋转夹具19，可以调整夹具19的压板20对弹簧测力计17的挤压程度，弹簧测力计17在不同的挤压变形下提供不同大小的反力，从而使锚杆22受到的张拉应力不同。

拆除千斤顶21后，弹簧测力计17获得一初始读数，通过旋转夹具19，使弹簧测力计17的读数与试验设定的张拉力大小的相同，并开始浸泡试验。浸泡试验的过程中，若弹簧测力计17读数出现明显的下降，则可通过旋转夹具19至弹簧测力计17的读数恢复试验设置读数，保证锚杆22的张拉力恒定。

S3、安装加速腐蚀装置的密封塞15，并检测加速腐蚀装置的密封性。当水密性合格后，往加速腐蚀装置和溶液浓度控制系统中添加加速腐蚀溶液，并设置加速腐蚀温度、开启溶液浓度控制系统和腐蚀检测装置，开始进行室内加速腐蚀试验。

S4、当锚杆22的浸泡时间达到设定的天数后，将加速腐蚀装置中的溶液排出，并加入清水进行清洗，反复数次后将所有液体排出并关闭加速腐蚀装置、拆除密封塞15。通过旋转夹具19将锚杆22的张拉应力卸载，后取出锚杆22并将其表面擦拭。

S5、使用钢圆筒和环氧树脂对锚杆22的两端进行加固，防止其被锚具加碎，后开展抗拉强度试验，同时导出腐蚀检测装置中的腐蚀状态过程检测数据。

综上，本实用新型实施例提供一种受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，其应力加载装置通过固定件和应力检测装置可以对锚杆受拉应力进行实时检测，监测锚杆在受拉腐蚀时发生应力松弛的现象，精确地控制张拉应力；加速腐蚀装置的腐蚀溶液箱通过泵送管道与溶液浓度控制系统的调节溶液箱连接，通过浓度计可以实时检测腐蚀溶液箱内的腐蚀溶液的浓度，当腐蚀溶液的浓度与随着腐蚀的进行而降低时，浓度计向浓度控制器传输浓度信号，浓度控制器控制阀门开启，调节溶液箱内的溶液由泵送管道被送入腐蚀溶液箱，从而调节腐蚀溶液的浓度始终保持稳定；锈蚀检测仪通过与锚杆接触的电极实时检测锚杆的电位差信号，并将电位差信号传输给数据采集仪，数据采集仪根据电位差变化可以获得锚杆的实时腐蚀状态并记录锚杆的腐蚀数据，了解浸泡过程中锚杆的腐蚀程度发展变化，有利于开展锚杆耐久性研究的机理研究。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，其特征在于，包括应力加载装置、加速腐蚀装置和腐蚀检测装置；

所述应力加载装置包括反力架和布置在所述反力架上的应力检测装置，所述反力架上开设有同轴布置的供锚杆穿过的装配孔，所述装配孔处布置有用于固定锚杆的固定件，所述应力检测装置用于检测锚杆受到的应力；

所述加速腐蚀装置包括腐蚀溶液箱和溶液浓度控制系统，所述腐蚀溶液箱的上下两侧设置有若干个供锚杆密封穿过的孔洞，所述溶液浓度控制系统包括调节溶液箱、泵送管道、浓度计和浓度控制器，所述泵送管道连接在所述调节溶液箱与所述腐蚀溶液箱之间，所述浓度计布置在所述腐蚀溶液箱上以用于检测腐蚀溶液的浓度，所述浓度计与所述浓度控制器信号连接以向所述浓度控制器传输浓度信号，所述泵送管道上设置有与所述浓度控制器信号连接以接收动作信号的阀门；

所述腐蚀检测装置包括固定架、锈蚀检测仪和数据采集仪，所述固定架放置在所述腐蚀溶液箱内，所述锈蚀检测仪固定在所述固定架上，所述锈蚀检测仪的电极用于与锚杆的表面固定接触以检测锚杆的电位差变化，所述锈蚀检测仪与所述数据采集仪信号连接以传输电位差信号，所述数据采集仪用于实时记录锚杆的腐蚀数据。

2.根据权利要求1所述的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，其特征在于，所述固定架上布置有卡槽，所述锈蚀检测仪通过卡槽固定装配在所述固定架上。

3.根据权利要求2所述的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，其特征在于，所述卡槽沿所述锚杆的轴向间隔布置有多组，各组所述卡槽均对应装配有所述锈蚀检测仪。

4.根据权利要求3所述的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，其特征在于，所述固定架间隔布置有多组，各组所述固定架与各锚杆一一对应，各组所述固定架上均布置有所述锈蚀检测仪。

5.根据权利要求1-4任一项所述的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，其特征在于，所述加速腐蚀装置还包括搅拌机，所述搅拌机布置在所述腐蚀溶液箱的底部，所述搅拌机位于所述腐蚀溶液箱的箱角处。

6.根据权利要求1-4任一项所述的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，其特征在于，所述加速腐蚀装置还包括温度控制系统，所述温度控制系统包括温度计、加热棒和温度控制器，所述加热棒、所述温度计均布置在所述腐蚀溶液箱上，所述加热棒与所述温度计均与所述温度控制器信号连接。

7.根据权利要求1-4任一项所述的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，其特征在于，所述孔洞内布置有供锚杆穿过的密封塞，所述孔洞与所述密封塞之间布置有防渗贴片，所述密封塞与锚杆之间布置有防渗贴片。

8.根据权利要求1-4任一项所述的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，其特征在于，所述应力检测装置包括弹簧测力计，所述弹簧测力计的一端与所述反力架垂直固定连接、另一端为用于对锚杆施加弹性力的自由端。

9.根据权利要求8所述的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，其特征在于，所述固定件包括锚片和夹具，锚杆的一端与所述锚片固定连接、另一端与所述夹具螺纹连接，所述锚片固定装配在所述反力架上，所述夹具与所述弹簧测力计顶压装配。

10.根据权利要求9所述的受拉应力状态下锚杆的加速腐蚀测试装置，其特征在于，所述夹具的外侧还固定装配有压板，所述压板与所述弹簧测力计顶压装配。