[发明专利]一种氯盐环境与荷载耦合作用下盾构管片侵蚀试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种氯盐环境与荷载耦合作用下盾构管片侵蚀试验装置。

背景技术

当前关于氯盐侵蚀环境下混凝土耐久性的试验方法主要有浸泡法和半浸泡法，其基本原理是通过将试块或试件浸泡或半浸泡于配制好的氯盐溶液中，形成持续侵蚀性人工环境，当侵蚀至设定时间，取出试件或试块，进行氯离子含量测定，从而对混凝土的抗氯盐侵蚀性能或耐久性问题开展研究。这些方法绝大多数是针对材料层次和无荷载条件下而开展的，实际上，任何土木工程结构一旦建成运营，均处于一定的荷载条件下，且结构性能与材料性能也有显著的差异，不能单纯地以材料性能来评价结构性能。

近年来，随着混凝土耐久性领域相关科学问题的大量研究，逐渐出现了一些更有针对性的试验方法和技术。如中国发明专利公开号CN102564916A公开的混凝土快速氯离子迁移系数加载测试装置和方法，采用呈压缩状态的弹性连接件对混凝土试件施加持续荷载并对试件进行电加速氯离子迁移试验，实现了持续轴压荷载条件对混凝土氯离子渗透性的影响研究。中国发明专利公开号CN102042949A公开的混凝土氯离子渗透性测试拉伸装置及其应用以及中国发明专利公开号CN102128773A公开的混凝土氯离子渗透性测试拉伸荷载加载装置与测试方法，均成功地解决了常规混凝土氯离子渗透性试验不能对被测试件施加持续轴向拉伸荷载的难题。除此之外，还有中国实用新型专利公开号CN201527391U公开的一种混凝土氯离子渗透性测试的加载装置；中国发明专利公开号CN101718671A公开的一种混凝土氯离子渗透性测试的加载装置及测试方法；中国发明专利公开号CN101699267A混凝土氯离子侵蚀性电量法测试加载装置及测试方法均在混凝土轴心受力及纯弯受力条件下的氯离子侵蚀试验方面做出了新的贡献。

纵观上述技术成果，不难发现，仍存在一定的不足，主要体现在以下几个方面：

（1）在氯盐侵蚀方法上，均采用的是浸泡法，即试块或试件各表面均受氯离子的侵蚀，而事实上，工程结构与氯盐环境往往并非是所有表面都存在接触，如盾构管片，仅在靠围岩侧的结构表面受到氯盐环境的侵蚀，因此，上述成果仍不能解决氯盐环境单侧一维侵蚀的试验条件。

（2）在试件类型上，大多是试块或短柱形式，而盾构管片却为曲板形式，因此，上述成果难以适用于盾构管片结构的氯盐侵蚀试验。

（3）在荷载形式上，既有技术仅能实现轴向或纯弯曲荷载条件下的氯盐耦合作用试验，而工程结构中单纯受此类荷载的几乎没有，如盾构管片结构主要承受的是偏压荷载，因此如何解决偏压荷载对氯离子侵蚀的影响尚未见到有效方法和技术报道。

发明内容

为了解决目前盾构管片侵蚀试验不能实现氯盐环境和荷载耦合作用情况的技术问题，本发明提供一种氯盐环境和荷载耦合作用下盾构管片混凝土侵蚀试验装置，包括人工环境模拟试验系统、静力加载系统及量测系统。该装置通过自锚式力学转换施加不同荷载来实现盾构管片偏心受压的受力特征，通过氯盐溶液单侧一维侵蚀来模拟盾构隧道所处的实际赋存环境，以真实模拟盾构隧道管片在运营过程中氯离子的入侵、扩散过程，揭示氯盐环境与荷载耦合作用下盾构隧道管片混凝土耐久性演化机制、服役状态、耦合影响以及计算其剩余寿命。解决偏压荷载下盾构隧道管片氯盐单侧一维侵蚀的试验问题。为盾构隧道乃至地下工程结构混凝土耐久性设计、服役状态评估及剩余寿命预计提供试验依据。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种氯盐环境与荷载耦合作用下盾构管片侵蚀试验装置，包括底座、溶液箱、加压装置和数据采集装置，所述的溶液箱安装于底座上，用于检测的盾构管片试件固定于底座上且试件的一侧浸入溶液箱中，所述的加压装置安装于底座上并对试件加压，所述的数据采集装置通信连接加压装置，所述的底座包括底座横梁、底座纵梁和多个用于独立固定盾构管片试件的试件固定件，所述的底座横梁和底座纵梁互相垂直固定并形成工字型的支撑座，所述的试件固定件固定于底座纵梁上；

盾构管片试件竖直固定于试件固定件上；

所述的溶液箱包括溶液箱底板、多块溶液箱纵隔板和多块溶液箱横隔板，所述的溶液箱底板固定于底座上，所述的溶液箱纵隔板和溶液箱横隔板竖直安装于溶液箱底板上且互相垂直，并与盾构管片形成密闭的溶液箱；