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原文传递压弯荷载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：	压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统及其方法
摘要：	本发明公开了一种压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，包括压弯荷载加载装置和电加速快速氯离子迁移装置；压弯荷载加载装置主要由钢垫板、掏空的钢板(3)、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(16)、阴极试验槽(17)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，为压弯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压弯荷载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;张向新;覃盛昆;钱邵同
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：	CN201910245429.X
公开号：	CN109883927A
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：	1.一种压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，其特征在于包括压弯荷载加载装置和电加速快速氯离子迁移装置；所述压弯荷载加载装置主要由钢垫板、掏空的钢板(3)、液压千斤顶一(1)、液压千斤顶二(2)组成；钢垫板包括第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)、第三钢垫板(6)、第四钢垫板(7)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)、第八钢垫板(11)、第九钢垫板(12)，其中，第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)、第三钢垫板(6)、第四钢垫板(7)置于长方体混凝土试件(13)的上端，第五钢垫板(8)和第六钢垫板(9)置于混凝土试件(13)的下端，第七钢垫板(10)置于混凝土试件(13)的左端，第八钢垫板(11)和第九钢垫板(12)置于混凝土试件(13)的右端；所述第八钢垫板(11)和第九钢垫板(12)之间设有千斤顶一顶压缸(14)，第三钢垫板(6)和第四钢垫板(7)之间设有千斤顶二顶压缸(15)；所述掏空的钢板内部掏空一个七棱柱形；所述第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)和第三钢垫板(6)形成一个荷载分配体系，其中，第三钢垫板(6)相当于分配梁，第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)相当于支座；所述第四钢垫板(7)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)、第九钢垫板(12)和掏空的钢板(3)形成一个反力架；所述掏空的钢板(3)分别与第四钢垫板(7)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)、第九钢垫板(12)之间夹有防导电的聚四氟乙烯膜(22)，混凝土试件(13)分别与第一钢垫板(4)、第二钢垫板(5)、第五钢垫板(8)、第六钢垫板(9)、第七钢垫板(10)和第八钢垫板(12)之间夹有防导电的聚四氟乙烯膜(22)；所述电加速快速氯离子迁移装置主要由阳极实验槽(16)、阴极试验槽(17)和圆形储水槽组成，混凝土试件(13)两侧的阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)由夹具(36)和两侧木块(18)固定；所述阳极试验槽(16)和阴极实验槽(17)均为透明有机玻璃腔体，且腔体与混凝土试件(13)外表面之间紧夹着一层电极板网(34)，电极板网(34)与腔体之间设置着四个沿长方形分布的弹簧(35)；所述阳极试验槽(16)和阴极实验槽(17)上表面分别设置入水管口一(19)、入水管口二(20)，阳极一侧设有小圆孔口一(26)；所述圆形储水槽(30)内设有一个潜水泵(31)，潜水泵(31)、圆形储水槽(30)、圆孔口处套有的软管一(27)、软管二(28)形成一个闭合的流动水循环；所述软管一(27)一端与阴极实验槽相连，另一端悬置于圆形储水槽(30)上方；所述软管二(28)一端与阴极实验槽侧面的相连，另一端与潜水泵(31)相连；所述软管三(29)一端与小圆孔口一(26)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所述的压弯荷载作用下混凝土氯离子扩散性能测试系统，其特征在于：所述阳极试验槽(16)通过上表面入水管口一(19)引出的电源导线与直流稳压电源(21)的正极相连，阴极实验槽(17)通过上表面入水管口二(20)引出的电源导线与直流稳压电源(21)的负极相连。 3.根据权利要求1所述的压弯荷载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(16)和阴极实验槽(17)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；所述圆形储水槽(30)中盛有质量浓度为5％的NaCl溶液。 4.根据权利要求1所述的压弯荷载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；已知长方体混凝土试件(13)尺寸为100mm×50mm×400mm，钢垫板(10)、钢垫板(11)、钢垫板(12)、千斤顶一顶压缸(14)、混凝土试件(13)相互平行，各接触面中点的垂线重合且平行于水平面，千斤顶二顶压缸(15)、钢垫板(6)、钢垫板(7)、混凝土试件(13)的接触面中点的垂线重合且平行于铅垂面；设千斤顶承载力为F，不同型号的钢材所对应的抗剪强度设计值fv，易知最危险点位于钢板内壁的最薄弱处，钢材的最危险点在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 x与y满足以下关系式， y＝d+x-300 (5) 上述式(1)-(5)中，钢板掏空处内壁距钢板外表面最短的垂直向间距为a，钢板横向对应的尺寸为x，钢板纵向对应的尺寸为y所有钢垫板厚度均为d，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剪强度设计值fv，将(4)式改写为将(5)式代入(6)式得 5.使用权利要求1所述测试系统的压弯荷载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(13)，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(13)上； <二>将带电极板网(34)的阳极实验槽(16)和阴极实验槽(17)别分放置在混凝土试件(13)的两侧，同时用木块(18)和夹具(36)固定，随后阳极实验槽(16)下表面小圆孔口一(26)处的软管用夹子夹住，在阳极实验槽(16)入水管口一(19)处注满0.2mol/L的KOH溶液，阴极实验槽(17)通过潜水泵(31)注满质量浓度为5％的NaCl溶液，随后将阳极实验槽(16)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(21)的负极相连； <三>根据CCES01－2004《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(13)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纵向正中位置劈成两端，再沿该切面左右各50mm处劈裂，取中间2个切片作为被测对象，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，并将截面划分成10个部分，测量各切片离试件中性层不同高度处白色显色分界线与试件初始氯离子渗透面的距离，以中间两个切片的所有切面的同一高度处测定值的平均值作为该试件在高度值对应弯曲应力下混凝土的氯离子渗透深度平均值Xd,σ，并计算试件在压弯荷载下的压应力和弯曲应力，忽略竖向的挤压应力，叠加弯曲应力和压应力得沿长边方向得正应力：按下式计算混凝土在压弯荷载状态下的弯曲应力：按下式计算混凝土在压弯荷载状态下的压应力：按下式计算混凝土在压弯荷载状态下沿长边方向的正应力：式(8)-(10)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； y—测量点离试件中性层之间的高度/mm； L—第五钢垫板与第六钢垫板上表面中心点之间的距离/mm； <五>按下式计算混凝土非稳态氯离子迁移系数，式(11)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