[发明专利]一种混凝土潮汐区与浪溅区干湿循环模拟试验装置

说明书

本发明属于海工混凝土材料耐久性试验设备技术领域，具体涉及一种混凝土潮汐区与浪溅区干湿循环模拟试验装置，主体结构包括储液箱、试验箱、连通管、储液箱通气孔、试验箱通气孔、吊扇、钢管、钢架、上水位传感器、下水位传感器、温湿度传感器、温度传感器、箱体支座、连通阀门、管架、进水水泵、进水阀门、出水管、出水水泵、出水阀门、喷淋水管、喷淋头和控制箱，控制箱能够实时控制和记录试验参数，实现潮汐区与浪溅区的界限分明，在试验过程中，使潮汐区始终处于浸泡环境，浪溅区处于喷淋环境，解决了潮汐区与浪溅区分开模拟的问题，一体化真实地模拟了海洋环境，能够广泛地应用于模拟混凝土干湿循环试验。

技术领域：

本发明属于海工混凝土材料耐久性试验设备技术领域，具体涉及一种混凝土潮汐区与浪溅区干湿循环模拟试验装置。

背景技术：

对于处于海洋环境条件下的混凝土结构来说，由于混凝土受到干湿循环、冻融循环、离子侵蚀、海水溶蚀等复杂因素的作用，服役条件十分恶劣，而且受氯离子侵蚀产生的耐久性问题远比一般大气环境下的混凝土更加严重。干湿循环是对混凝土耐久性最为不利的作用之一，海工混凝土长期处于干湿循环作用下，干湿循环加速了外界环境与混凝土内部环境的氯离子交换，从而导致了混凝土内部的氯离子含量以及向内扩散的速率明显提高。潮汐区与浪溅区会因为涨潮和退潮时水位的变化而产生干湿循环现象，在这些区域，混凝土构件受到氯离子侵蚀的现象与水下区相比更为严重。

目前，关于模拟混凝土干湿循环加速试验已有许多方法，大致分为两大类，一类为通过人工操作进行模拟试验，另一类为通过自动化装置进行模拟试验。中国专利201710612592.6公开的海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度的概率预测方法包括以下步骤：(1)建立海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度的随机样本点计算模型：根据混凝土的水胶比和暴露时间，建立海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度Cs的随机样本点计算模型：Cs,j＝&amp；alpha；1j(&amp；alpha；2jRW/B+&amp；alpha；3j)(1-e-&amp；alpha；4jt)+&amp；alpha；5j+&amp；xi；&amp；sigma；式中，Cs,j为海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度Cs的第j个随机样本点，单位为占胶凝材料质量的百分比；αij(i＝1,2,…,5；j＝1,2,...,N)为第i个概率模型参数的第j个随机样本点；N为随机样本点的个数；RW/B为水胶比；t为暴露时间，单位为年；ξ为标准正态分布随机变量；σ为系统误差的标准差，单位为占胶凝材料质量的百分比；(2)确定海洋浪溅区不同种类混凝土的概率模型参数的统计特征值，并产生概率模型参数的随机样本点：根据混凝土的种类，确定概率模型参数αi(i＝1,2,…,5)的概率分布类型、均值标准差和相关系数根据概率模型参数αi(i＝1,2,…,5)的概率分布类型、均值标准差和相关系数利用蒙特卡洛法进行随机抽样，每个概率模型参数αi(i＝1,2,…,5)产生N个随机样本点αij(i＝1,2,…,5；j＝1,2,...,N)；(3)产生海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度的随机样本点，确定海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度的概率密度函数：将步骤(2)中产生的概率模型参数αi(i＝1,2,…,5)的N个随机样本点αij(i＝1,2,…,5；j＝1,2,...,N)依次代入步骤(1)中的海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度的随机样本点计算模型，产生海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度Cs的N个随机样本点Cs,j(j＝1,2,...,N)，根据海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度Cs的均值和标准差的计算模型，计算海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度Cs的均值和标准差进而确定海洋浪溅区混凝土表面氯离子浓度Cs的概率密度函数；中国专利201810522616.3公开的一种模拟海水浪溅环境下钢筋混凝土结构腐蚀的试验装备包括水池，所述水池中部设置有垫块，所述水池里充注有氯化钠溶液，且氯化钠溶液的高度低于垫块的高度，所述垫块顶部设置有钢筋混凝土构件，所述钢筋混凝土构件底端四周十分之三部分设置有环氧树脂涂层，所述环氧树脂涂层顶部钢筋混凝土构件十分之四处侧壁设置有PVC热塑管，所述PVC热塑管顶部与塑料软管一端固定安装，所述塑料软管另一端与水泵输出水口固定安装，且水泵位于水池底部，所述钢筋混凝土构件顶端部分的钢筋通过导线与直流电源正极，所述直流电源负极通过导线与不锈钢金属片相连，且不锈钢金属片位于水池内且延伸至氯化钠溶液；中国专利201020579952.0公开的一种海水潮汐区混凝土氯盐侵蚀加速模拟试验装置包括试验箱A、水泵A、水位传感器组A、试验箱B、水泵B、水位传感器组B、电源及控制系统，所述的电源及控制系统包括水位控制器A、微电脑时控开关A、水位控制器B、微电脑时控开关B，所述的试验箱A和试验箱B底部各设有转换接头，设在试验箱A底部的转换接头通过水泵进水管与水泵A的进水端连接，水泵A的出水端伸到试验箱B内，设在试验箱B底部的转换接头通过水泵进水管与水泵B的进水端连接，水泵B的出水端伸到试验箱A内，所述的水位控制器A与微电脑时控开关A连接，该水位控制器A的控制输出端与水泵A连接，水位控制器A的输入端与水位传感器组A连接，所述的水位控制器B与微电脑时控开关B连接，该水位控制器B的控制输出端与水泵B连接，水位控制器B的输入端与水位传感器组B连接，所述的水位传感器组A设置在试验箱A或试验箱B内，所述的水位传感器组B设置在试验箱A或试验箱B内；中国专利201510271667.X公开的一种干湿交替作用下沿海钢筋混凝土耐久性影响试验装置包括主水槽、副水槽、水泵、多孔隔板、浮箱、配重块和水位控制系统，所述主水槽和副水槽均设有进、出水口，主、副水槽的进、出水口均设置在水槽的底部位置，主水槽进水口通过水泵与副水槽出水口相连接，副水槽进水口通过水泵与主水槽出水口相连接；所述多孔隔板设置在主水槽下部，多孔隔板上放置混凝土试件；所述浮箱架设在主水槽上部位置，配重块设置在浮箱上；所述水位控制系统包括压力传感器和PLC控制器，压力传感器设置在主水槽底部并且与PLC控制器连接，各水泵的控制端与PLC控制器相连接；但是这两大类方法都只是单一地模拟混凝土干湿循环试验中的一种环境，没有将潮汐区与浪溅区协同作用进行考虑，与在实海对混凝土进行暴露试验时，混凝土同时受到潮汐与浪溅的共同作用不相符。因此，发明一种混凝土受潮汐与浪溅协同作用的干湿循环试验装置，解决潮汐区与浪溅区分开模拟的问题，实现一体化，更加真实地模拟海洋环境，能够广泛地应用于模拟混凝土干湿循环试验。