[发明专利]人工环境中模拟海洋潮汐作用的耐久性试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工环境中模拟海洋潮汐作用的耐久性试验装置。

背景技术

钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点，是土木工程结构设计的首选型式。近年来海洋开发受到普遍重视，钢筋混凝土结构在海上采油平台、跨海大桥建设中大量应用。然而，处于海洋环境中的钢筋混凝土结构会受到氯盐的侵蚀，其耐久性问题已经逐渐成为了世界性的难题。已有研究表明，海洋环境条件下潮汐作用区域结构混凝土对应有害介质侵蚀最为严重，因此将其作为结构耐久性设计的关键。

在氯盐的传输过程中，水分在混凝土中的储存和迁移起到了至关重要的作用。潮汐作用使得表层混凝土存在水分对流区，水分的对流传输作用大大加速了侵蚀介质向混凝土中的传输速度。世界各地海洋环境差异巨大，即使在同一地区，海洋环境也会随季节变化、昼夜变化而改变，主要体现在环境温度、湿度和风速三个重要参数的不断变化，这三个因素与混凝土表面水分扩散速度直接相关，影响着表层混凝土水分对流区的深度。要在实验室内研究潮汐作用下钢筋混凝土结构的耐久性，必须准确地模拟自然环境中的潮汐作用，精确控制人工环境条件。

在2011年5月25日授权的专利申请号201020579952.0的中国实用新型专利公开了一种海水潮汐区混凝土氯盐侵蚀加速模拟试验装置，该装置能够模拟潮汐作用，但不能施加人工环境条件；在2012年11月21日授权的专利申请号201010193132.2的中国发明专利公开了用于模拟海洋潮汐环境的自动化试验装置，在模拟潮汐作用的条件下增加了吹风装置，但吹入的是试验装置外的自然空气，且不能控制温湿度，风速不可调。

发明内容

本发明针对目前的海水潮汐区混凝土氯盐侵蚀加速模拟试验装置存在无法加入人工环境条件或是不能控制温湿度、风速不可调的问题，提出了一种稳定性高、结构简单、能够实现不同人工环境条件下进行自动化潮汐作用试验装置，对海洋潮汐环境进行有效模拟的人工环境中模拟海洋潮汐作用的耐久性试验装置。

本发明所述的人工环境中模拟海洋潮汐作用的耐久性试验装置，其特征在于：包括潮汐控制系统、温湿度控制系统、吹风控制系统、试验箱体和控制器，所述潮汐控制系统包括腐蚀水槽、盐水池、给排水管、自来水进水管，所述的腐蚀水槽置于所述的试验箱体内，所述的腐蚀水槽与盐水池之间经给排水管连接，所述的腐蚀水槽设置第一上水位传感器和第一下水位传感器、所述的盐水池内部设置第二上水位传感器和第二下水位传感器；所述的自来水进水管经过第一电磁阀与所述的盐水池连接，伸入盐水池中的自来水进水管末端与盐水池内部设置的浮球开关相连接，并且所述的浮球开关的高度大于所述的第二上水位传感器的高度；所述的第一电磁阀、所述的第一上水位传感器、所述的第一下水位传感器、所述的第二上水位传感器和所述的第二下水位传感器均与所述的控制器相连；

所述温湿度控制系统包括温湿度传感器、蒸发器、空调系统、第一风机、第一马达以及上述的自来水进水管，所述的自来水进水管与所述的蒸发器相连接，所述的温湿度传感器、蒸发器、空调系统、第一风机、第一马达均安装在所述的试验箱体旁边的密封空间内，并且所述的温湿度传感器位于所述的第一风机的出风口处，所述的密封空间通过试验箱体的洞口与试验箱体的内腔连通，并且所述的第一风机、所述的第一马达、所述的空调系统、所述的蒸发器和所述的温湿度传感器均与所述的控制器相连接；

所述吹风系统包括吹风管、风速传感器、第二风机和第二马达，所述的吹风管中安装第二风机和风速传感器，所述的吹风管的出风口对准试验样品；所述的风速传感器与控制器相连接，所述的抽水磁力泵、所述的排水磁力泵、所述的第二风机、所述的第二马达通过变频器与所述的控制器相连接。

所述的控制器由三个PLC模块组成，通过编程并连接控制器分别控制潮汐控制系统、温湿控制系统和吹风控制系统。

所述吹风系统增设两个导风板支架、挂杆、导风板，两个所述的导风板支架对称的安装在所述的腐蚀水槽外部、试验箱底部，所述的挂杆通过高度调节螺栓固定在所述的导风板支架上；所述的导风板水平悬挂在位于吹风管出风口上方的所述的挂杆上，所述的导风板悬挂高度与腐蚀水槽上边缘相同。

所述的试验箱体内外壁采用玻璃钢（环氧树脂和玻璃纤维），中间保温材料采用硬质发泡氨基甲酸乙酯，底部采用H型钢加固，侧壁安装加热防凝露有机玻璃观察窗、压力平衡管道、检测数据信号线穿线预留孔。

所述的腐蚀水槽内部侧壁沿高度设置卡槽，根据试件多少确定第一上水位传感器的安装位置；所述的腐蚀水槽在下部距底面5cm高度安装第一下水位传感器，并在试验箱体底部分别设置第一排水管和第二排水管。