[发明专利]一种盾构隧道原型管片碳化试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构隧道原型管片碳化装置。

背景技术

钢筋混凝土结构是我国土建行业中广泛采用的结构形式，混凝土的碳化是指空气中的酸性气体CO₂与混凝土中的碱性物质发生反应，使得混凝土碱性下降及混凝土化学成分改变的中性化反应过程。当中性化深度达到或超过临界深度时，就会破坏保护层内钢筋表面的钝化膜；随之，在水和空气的共同作用下，钢筋就会出现锈蚀；锈蚀产生的体积膨胀将导致钢筋沿长度方向出现纵向裂缝，并使保护层剥落，继而使得构件截面减小、承载能力降低，最终将导致结构构件破损或者失效。

混凝土碳化试验可以找出混凝土的配比、添加剂、温度、湿度、CO₂浓度等因素与碳化的关系，从而为钢筋混凝土工程的设计与施工提供试验依据，避免或减少碳化对钢筋混凝土结构的危害。

目前对混凝土碳化的试验方法主要有真实环境试验法与人工环境试验法。真实环境试验法能够反映构件在真实环境中的性能劣化规律，但周期较长。人工环境试验法主要采用标准碳化箱体、小型碳化箱和人工气候室：标准碳化箱由于箱体尺寸限制，只能进行标准试件的试验。小型碳化箱由于结构净空的增加，可以进行构件级别的碳化试验。人工气候室的体积大，能进行大型构件的碳化试验，但其保温、气密性不易保证，湿度、温度及CO₂浓度的均匀性差异大，试验结果的准确性、可靠性有待提高。

随着我国地下铁道与大型跨江海隧道建设的方兴未艾，其主要采用的结构形式——盾构隧道管片衬砌的长期安全性问题日益凸显。而目前尚无能对原型盾构隧道管片进行碳化试验的装置。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种盾构隧道原型管片碳化试验装置，该试验装置能对盾构隧道原型管片进行可控温度、湿度、二氧化碳浓度条件下的碳化试验；其试验操作简单、方便，试验结果更精确、可靠。且试验装置的制造成本低，使用寿命长。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种盾构隧道原型管片碳化试验装置，其特征在于：

轨道底座上铺设轨道板，轨道板上设置有纵向的两轨道，两根轨道之间设置有横向的轨道横撑；

所述的轨道底座及轨道板的左部罩在长方形的试验箱罩下；试验箱罩的箱罩门设置在右侧，所述的轨道由两节组成，两节之间通过螺栓连接，其连接处位于试验箱罩内靠近箱罩门的位置；

平板小车的车轮与所述的轨道配合，平板小车的右端与牵引绳相连，牵引绳的另一端绕过轨道板右部的电机的转轴和轨道左端的换向轮后与平板小车的左端相连；

试验箱罩的内壁上安装有风机、温度传感器、湿度传感器和CO₂浓度传感器；试验箱罩上还设有与CO₂发生器相连的CO₂进气管、与制冷制热压缩机相连的空调管、与加湿器相连的加湿管；所述的制冷制热压缩机、加湿器和CO₂发生器、风机、温度传感器、湿度传感器和CO₂浓度传感器均与中央控制单元连接。

本发明的工作过程和原理是：

将待试验的盾构隧道原型管片置于轨道右部的平板小车上，打开试验箱罩的箱罩门，启动电机通过牵引绳将平板小车及其上的盾构隧道原型管片向左移动并最终推入试验箱罩中；电机停机，并将轨道螺栓连接处的螺栓取下、取走试验箱罩外部的轨道，再将试验箱罩的箱罩门关上。此时，盾构隧道原型管片即处于密封的试验箱罩的内部空间中；中央控制单元通过温度传感器、湿度传感器和CO₂浓度传感器的传来的检测信号，对制冷制热压缩机、加湿器和CO₂发生器室进行反馈控制，使试验箱罩内部的温度、湿度和CO₂浓度保持在设定的条件下，并开启风机使验箱罩内各处的试验条件保持均匀一致。达到规定的试验时间后，将箱罩门打开，重新将拆下的轨道与箱罩内的轨道接上，启动电机反转，平板小车将盾构隧道原型管片运出试验箱罩，再对试验后的盾构隧道原型管片进行分析、测试，即可得出混凝土的配比、添加剂及温度、湿度、CO₂浓度等因素对盾构隧道原型管片碳化的影响关系，从而为钢筋混凝土工程的设计与施工提供试验依据，避免或减少碳化对钢筋混凝土结构的危害。

与现有技术相比，本发明的技术成果是：