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原文传递双轴压力作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统及其方法

专利名称：	双轴压力作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统及其方法
摘要：	本发明公开了一种双轴压力作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，包括双轴压缩加载装置和电加速快速氯离子迁移装置；双轴压缩加载装置主要由钢垫板、掏空的钢板(8)、液压千斤顶一(1)、液压千斤顶二(2)组成；电加速快速氯离子迁移装置主要由阳极实验槽(26)、阴极实验槽(24)和圆形储水槽组成。在此基础上，发明人研究了掏空的钢板尺寸、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度、千斤顶承载力之间的关系模型，为双轴受压加载装置的设计提供了理论依据。据此，发明人建立了相应的测试方法，利用本发明的测试系统在持续双轴压力作用下对混凝土氯离子扩散性能进行测试，并结合DIC图像处理技术，即可用于应力与氯离子扩散系数的关系。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广西;45
申请人：	广西大学
发明人：	应敬伟;钱邵同;覃盛昆;张向新
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910244494.0
公开号：	CN109883926A
代理机构：	广西南宁公平知识产权代理有限公司
代理人：	杨立华
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	530004 广西壮族自治区南宁市西乡塘区大学东路100号
主权项：	1.一种双轴压力作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，其特征在于包括双轴压缩加载装置和电加速快速氯离子迁移装置；所述双轴压缩加载装置主要由钢垫板、掏空的钢板(8)、液压千斤顶一(1)、液压千斤顶二(2)组成；所述钢垫板包括第一钢垫板(14)、第二钢垫板(15)、第三钢垫板(13)、第四钢垫板(12)、第五钢垫板(16)、第六钢垫板(17)，其中，第一钢垫板(14)和第二钢垫板(15)的一端分别置于直四棱柱体混凝土试件(9)的左下端、右下端，另一端紧靠掏空的钢板(8)，第三钢垫板(13)和第四钢垫板(12)分别置于直四棱柱体混凝土试件(9)的左上端、右上端；所述第一钢垫板(14)和第五钢垫板(16)之间设有千斤顶一顶压缸(11)，第一钢垫板(14)、千斤顶一顶压缸(11)和混凝土试件(9)三者中心处于同一直线上；所述第二钢垫板(15)和第六钢垫板(17)之间设有千斤顶二顶压缸(10)，第二钢垫板(15)、千斤顶二顶压缸(10)和混凝土试件(9)三者中心处于同一直线上；所述掏空的钢板内部掏空一个五棱柱形；所述第一钢垫板(14)、第二钢垫板(15)、第五钢垫板(16)、第六钢垫板(17)和掏空的钢板(8)形成一个反力架，掏空的钢板(8)与第一钢垫板(14)、第二钢垫板(15)、第五钢垫板(16)、第六钢垫板(17)之间夹有防导电的聚四氟乙烯膜(28)，混凝土试件(9)与第一钢垫板(14)、第二钢垫板(15)、第三钢垫板(13)、第四钢垫板(12)之间夹有防导电的聚四氟乙烯膜(28)；所述电加速快速氯离子迁移装置主要由阳极实验槽(26)、阴极实验槽(24)和圆形储水槽组成，混凝土试件(9)两侧的阳极实验槽(26)和阴极实验槽(24)由夹具(23)和两侧木块(25)固定；所述阳极实验槽(26)和阴极实验槽(24)均为透明有机玻璃腔体，且腔体与混凝土试件(9)外表面之间紧夹着一层电极板网(31)，电极板网(31)与腔体之间设置着四个沿正方形分布的弹簧(30)；所述阳极实验槽(26)和阴极实验槽(24)上表面分别设置入水管口一(27)、入水管口二(29)，阴极一侧设有小圆孔口一(32)、小圆孔口三(21)，阳极一侧设有小圆孔口二(33)；所述圆形储水槽(18)内设有一个潜水泵(2)，潜水泵(2)、圆形储水槽(18)、圆孔口处套有的软管一(22)、软管二(34)形成一个闭合的流动水循环；所述软管一(22)一端与阴极实验槽侧面的小圆孔口一(32)处相连，另一端与潜水泵(24)相连；所述软管二(34)一端与阴极实验槽表面的小圆孔口三(21)处相连，另一端悬置于圆形储水槽(18)上方，软管三(35)一端与小圆孔口二(33)连接，另一端悬空，并通过止水夹控制开关。 2.根据权利要求1所述的双轴压力作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，其特征在于：所述阳极实验槽(26)通过上表面入水管口一(27)引出的电源导线与直流稳压电源(19)的正极相连，阴极实验槽(24)通过上表面入水管口二(29)引出的电源导线与直流稳压电源(19)的负极相连。 3.根据权利要求1所述的双轴压力作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，其特征在于：所述阳极实验槽(26)和阴极实验槽(24)内分别盛有摩尔浓度0.2mol/L的KOH溶液和质量浓度5％的NaCl溶液；圆形储水槽(18)中盛有质量浓度为5％的NaCl溶液。 4.根据权利要求1所述的双轴压力作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，其特征在于所述掏空的钢板最小尺寸、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度、千斤顶承载力之间满足以下关系模型： A)自变量为钢板尺寸、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度，因变量为千斤顶承载力；建立自变量与因变量之间的关系模型；已知直四棱柱体混凝土试件(9)尺寸为100mm×100mm×50mm，钢垫板(12)、钢垫板(14)、钢垫板(16)、千斤顶一顶压缸(11)、混凝土试件(9)相互平行，且各接触面的垂线与y轴夹角为45度，千斤顶二顶压缸(10)、钢垫板、混凝土试件(9)沿钢板x轴中线对称布置；设千斤顶承载力为F，不同型号的钢材所对应的抗弯强度设计值f，易知最危险点位于钢板内壁的左下角点和右下角点处，基于能量强度理论钢材的最危险点在弯曲拉应力和剪切应力状态下处于弹性工作状态应满足式(1)，其中，将(2)式代入(1)式得将(3)式改写为上述式(1)-(3)中，钢板掏空处内壁距钢板外表面最短的垂直向间距为a，钢板横向和纵向对应的尺寸为x，钢垫板(12)、钢垫板(13)、钢垫板(14)、钢垫板(15)厚度为d，钢垫板(16)、钢垫板(17)厚度为2d，千斤顶高度为q； B)自变量为千斤顶承载力、钢材型号、钢垫板厚度、千斤顶高度，因变量为钢板尺寸，建立自变量与因变量之间的关系模型；设千斤顶承载力为F，不同型号的钢材所对应的抗弯强度设计值f，根据加载装置的内部布局得钢板横向尺寸和纵向尺寸关系式(5)为将(5)式代入(3)式得上述式(5)-(7)中，钢板横向尺寸为x，钢板纵向尺寸为y。 5.使用权利要求1所述测试系统的双轴压力作用下混凝土氯离子扩散性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤： <一>先放置各钢垫板、千斤顶和混凝土试件(9)，用千斤顶对钢垫块施加压力，通过反力架将力传递到混凝土试件(9)上； <二>将带电极板网(3)的阳极实验槽(26)和阴极实验槽(24)别分放置在混凝土试件(9)的两侧，同时用木块(25)和夹具(23)固定，随后阳极实验槽(26)下表面小圆孔口二(33)处的软管用夹子夹住，在阳极实验槽(26)入水管口一(27)处注满0.2mol/L的KOH溶液，阴极实验槽(24)通过潜水泵(2)注满质量浓度为5％的NaCl溶液，随后将阳极实验槽(26)与直流稳压电源(19)的正极相连，阴极实验槽(24)与直流稳压电源(19)的负极相连； <三>根据CCES 01－2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》，电压调整为30±0.2V的恒压并确定持续时间； <四>断开电源，先卸去阴阳极实验槽，再卸去荷载，将混凝土试件(9)取出，并擦去试件表面多余水分；然后，在压力试验机上沿混凝土试样上表面纵向中心线处和横向中心线处等分劈裂4成个部分，并在各劈裂面上喷洒0.1mol/L的AgN03显色剂，15分钟后，用防水笔描绘出渗透轮廓分界线，并将截面沿顶压缸1中心点铅垂线处和顶压缸2中心点铅垂线处划分成10个部分，取所有切面渗透深度的平均值作为氯离子扩散深度Xd,σ，并计算试件在不同荷载下的压应力；按下式计算混凝土在不同方向轴压状态下的压应力：式(8)、(9)中： σ1—截面沿顶压缸1处的平均压应力/MPa； σ2—截面沿顶压缸2处的平均压应力/MPa； F1—手动液压千斤顶1所施加的荷载/N； F2—手动液压千斤顶2所施加的荷载/N； b—混凝土两极间试件厚度/mm； h—混凝土试件高度/mm； <五>按下式计算混凝土非稳态氯离子迁移系数式(10)中： DRCM，0—RCM测定的混凝土的氯离子扩散系数； T—阳极电解液的初始温度和结束温度的平均值； h—试件厚度； Xd,σ—氯离子渗透深度的平均值； t—通电试验时间。
所属类别：	发明专利