專利名稱：混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種測量混凝土氯離子遷移系數的測試裝置和方法，具體地說是涉及 ー種在持續壓荷載條件下混凝土氯離子遷移系數的快速測試裝置及方法。
背景技術：
鋼筋銹蝕是各類鋼筋混凝土結構的主要破壞形式之一。引起鋼筋混凝土結構鋼筋銹蝕的主要原因之一是氯離子的侵入，因此混凝土的氯離子滲透性是鋼筋混凝土在氯鹽含量較高環境(如海洋工程、地下工程和ー些水エ構筑物)耐久性的重要標志。多年來人們對混凝土的氯離子滲透性的測定方法進行了研究，制訂了相關的試驗規程。目前采用的主要有電通量法和快速氯離子遷移法，但兩種方法中受測試件都不涉及荷載的作用。然而實際服役中的混凝土，不僅經受水壓、氯離子濃度差等影響氯離子滲透的外界因素的作用，幾乎所有的混凝土工程都會承受不同類型的荷載的作用，其中最為常見的是其上部構筑物的縱向壓荷載，荷載往往會影響混凝土中微裂縫的產生和擴展，影響混凝土的滲透性，包括氯離子滲透性。目前許多國家采用電通量法和快速氯離子遷移系數法(簡稱RCM法)評價混凝土抵抗氯離子滲透能力。電通量法是用在Φ95X50 mm的混凝土試件兩端施加60 V的直流電壓，通過檢測6 h內流過的電通量大小，定性地劃分混凝土氯離子滲透性等級；快速氯離子遷移系數法是在Φ 100X50 mm混凝土試件兩端施加10 V-60 V的直流電壓，通過測定檢查通電后氯離子在試件中的平均滲透深度，由此計算混凝土的氯離子遷移系數，定量評價混凝土的滲透性。這兩種方法所用試件形狀、裝置和方法均未考慮、也無法實現對受測試件同時施加壓荷載。對于壓荷載下混凝土氯離子滲透性的測定，ZL 2009 1 0212680. 2 提供了一種用電通量法測試同時承受縱向和側向壓カ是混凝土氯離子滲透性的加載裝置和測試方法，但ー方面該裝置對混凝土試塊加載后是通過受拉螺桿維持對試件的壓力，當測試時間較長時(如96 h吋)由于混凝土試塊的徐變而造成壓カ降低，在測試過程中必須多次調整緊固螺母以維持穩定的壓力；另一方面電通量法不能得出混凝土的氯離子遷移系數，僅能得到定性的結果。ZL 2009 1 0184937.8提供了一種用電通量法測試混凝土在彎曲荷載作用混凝土氯離子滲透性的加載裝置和測試方法，同樣是通過受拉螺桿來維持對試件的加載力；公告中專利CN 102042949 A公布了ー種混凝土氯離子滲透性測試拉伸裝置及其應用，通過彈簧的反彈作用對試件持續拉伸荷載，但這種裝置不能提供壓荷載，提供的測試方法也僅為電通量法。因此，由于受常規試驗裝置的制約，對受壓荷載條件下混凝土快速氯離子遷移系數的測試裝置和方法仍是空白。
發明內容
本發明針對常規混凝土快速氯離子遷移系數的測試裝置不能給試件加載的問題， 提供一種持續壓荷載條件下混凝土快速氯離子遷移系數測試的加載和測試裝置。為實現以上的技術目的，本發明將采取以下的技術方案
ー種混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置，該裝置包括壓縮加載裝置和電加速氯離子快速遷移裝置；其中所述壓縮加載裝置，包括測試架以及直線驅動裝置；測試架包括底座、導向架、下壓鋼板、上加壓鋼板，且下壓鋼板與底座之間設置彈性連接件；導向架的一端與底座固定，而導向架的另一端依次穿過下壓鋼板、上加壓鋼板放置，且下壓鋼板、上加壓鋼板均與導向架活動設置，直線驅動裝置的動カ輸出端面向上加壓鋼板設置；上加壓鋼板的下表面安裝測カ傳感器，該測カ傳感器的信號輸出端與測量器儀表連接，而下壓鋼板的上表面設置用于置放混凝土試件的試件承接區，所述測カ傳感器、試件承接區、底座、下壓鋼板、上加壓鋼板的中心處于同一直線；所述電加速氯離子快速遷移裝置，包括測試槽以及直流穩壓電源；測試槽分體設置為陰極測試槽、陽極測試槽，直流穩壓電源配置有能夠同時顯示直流穩壓電源輸出電壓、電流的顯示裝置；混凝土試件通過螺紋緊固件夾持在陰極測試槽、陽極測試槽之間，且陰極測試槽、陽極測試槽分別與直流穩壓電源的負極、正極對應連接，同時陰極測試槽盛裝含有Cl—的鹽溶液。所述導向架包括兩根以上的螺桿，各螺桿均布于底座的四周，且每ー根螺桿的一端與底座螺紋固定，而每ー根螺桿的另一端則依次穿過下壓鋼板、上加壓鋼板放置，同時每一根螺桿均與下壓鋼板、上加壓鋼板之間活動設置。上加壓鋼板的上下兩表面分別設置有上限位鎖緊螺母和下承托螺母，所述上限位鎖緊螺母和下承托螺母均與螺桿螺紋配合連接。所述直線驅動裝置為液壓千斤頂；所述上加壓鋼板的上方還設置有頂板，所述頂板與導向架固定，同時液壓千斤頂安置在上加壓鋼板與頂板之間。所述彈性連接件為彈簧，下壓鋼板與底座之間的每一根螺桿桿體外圍均套接有彈簧，該彈簧的兩端分別與底座和下壓鋼板相抵觸。試件承接區包括呈上下疊放的上墊板和下墊板，混凝土試件置于上墊板和下墊板之間，且測カ傳感器與上墊板之間設置球座。混凝土試件為立方體試件，且試件初始氯離子滲透面為正方形，該試件初始氯離子滲透面為混凝土試件與陰極測試槽的接觸面。 陰極測試槽、陽極測試槽的腔體均為長方體。 ー種上述混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置的測試方法，其特征在干，包括以下步驟
步驟一、將待測混凝土試件放置于下墊板和上墊板中間，松開下承托螺母；用液壓千斤頂對上加壓鋼板施加壓力，壓カ通過上加壓鋼板、測カ傳感器、球座、上墊板施加到混凝土試件上，并由混凝土試件通過下壓墊板、下壓鋼板將壓カ繼續施加到彈性連接件上；當測力器儀表顯示設定壓カ值時，擰緊上限位鎖緊螺母；
步驟ニ、將陰極測試槽、陽極測試槽通過試驗槽緊固螺栓分別密封安裝于混凝土試件的兩相對側面；然后在陽極測試槽、陰極測試槽中分別注入NaOH溶液和NaCl溶液；
步驟三、打開直流穩壓電源，根據混凝土試件介于陰極測試槽、陽極測試槽之間的極間厚度L，調節直流穩壓電源的初始電壓至0. 61/伏，繼而測定出通過混凝土試件的初始電流；然后根據所測得的初始電流值，按照表1調整直流穩壓電源在后續試驗中對混凝土試件的施加電壓；
權利要求
1.ー種混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在干，該裝置包括壓縮加載裝置和電加速氯離子快速遷移裝置；其中所述壓縮加載裝置，包括測試架以及直線驅動裝置；測試架包括底座、導向架、下壓鋼板、上加壓鋼板，且下壓鋼板與底座之間設置彈性連接件；導向架的一端與底座固定，而導向架的另一端依次穿過下壓鋼板、上加壓鋼板放置，且下壓鋼板、上加壓鋼板均與導向架活動設置，直線驅動裝置的動カ輸出端面向上加壓鋼板設置；上加壓鋼板的下表面安裝測カ 傳感器，該測カ傳感器的信號輸出端與測量器儀表連接，而下壓鋼板的上表面設置用于置放混凝土試件的試件承接區，所述測カ傳感器、試件承接區、底座、下壓鋼板、上加壓鋼板的中心處于同一直線；所述電加速氯離子快速遷移裝置，包括測試槽以及直流穩壓電源；測試槽分體設置為陰極測試槽、陽極測試槽，直流穩壓電源配置有能夠同時顯示直流穩壓電源輸出電壓、電流的顯示裝置；混凝土試件通過螺紋緊固件夾持在陰極測試槽、陽極測試槽之間，且陰極測試槽、陽極測試槽分別與直流穩壓電源的負極、正極對應連接，同時陰極測試槽盛裝含有cr 的鹽溶液。
2.根據權利要求1所述的混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在干，所述導向架包括兩根以上的螺桿，各螺桿均布于底座的四周，且每ー根螺桿的一端與底座螺紋固定，而每ー根螺桿的另一端則依次穿過下壓鋼板、上加壓鋼板放置，同時每ー根螺桿均與下壓鋼板、上加壓鋼板之間活動設置。
3.根據權利要求2所述的混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在干，上加壓鋼板的上下兩表面分別設置有上限位鎖緊螺母和下承托螺母，所述上限位鎖緊螺母和下承托螺母均與螺桿螺紋配合連接。
4.根據權利要求3所述的混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在干，所述直線驅動裝置為液壓千斤頂；所述上加壓鋼板的上方還設置有頂板，所述頂板與導向架固定，同時液壓千斤頂安置在上加壓鋼板與頂板之間。
5.根據權利要求4所述的混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在干，所述彈性連接件為彈簧，下壓鋼板與底座之間的每一根螺桿桿體外圍均套接有彈簧，該彈簧的兩端分別與底座和下壓鋼板相抵觸。
6.根據權利要求5所述的混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在干，試件承接區包括呈上下疊放的上墊板和下墊板，混凝土試件置于上墊板和下墊板之間，且測力傳感器與上墊板之間設置球座。
7.根據權利要求6所述的混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在干，混凝土試件為立方體試件，且試件初始氯離子滲透面為正方形，該試件初始氯離子滲透面為混凝土試件與陰極測試槽的接觸面。
8.根據權利要求1所述的混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置，其特征在干，陰極測試槽、陽極測試槽的腔體均為長方體。
9.一種權利要求7所述混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置的測試方法，其特征在干，包括以下步驟步驟ー、將待測混凝土試件(17 )放置于下墊板(6 )和上墊板(7 )中間，松開下承托螺母(10);用液壓千斤頂(13)對上加壓鋼板(11)施加壓力，壓カ通過上加壓鋼板(11)、測カ傳感器(91)、球座(8)、上墊板(7)施加到混凝土試件(17)上，并由混凝土試件(17)通過下壓墊板(6)、下壓鋼板(5)將壓カ繼續施加到彈性連接件(4)上；當測カ器儀表(92)顯示設定壓カ值吋，擰緊上限位鎖緊螺母(12)；步驟ニ、將陰極測試槽、陽極測試槽通過試驗槽緊固螺栓(19)分別密封安裝于混凝土試件(17)的兩相對側面；然后在陽極測試槽、陰極測試槽中分別注入NaOH溶液和NaCl溶液；步驟三、打開直流穩壓電源，根據混凝土試件(17)介于陰極測試槽、陽極測試槽之間的極間厚度L/mm，調節直流穩壓電源的初始電壓至0. 61/伏，繼而測定出通過混凝土試件的初始電流；然后根據所測得的初始電流值，按照表1調整直流穩壓電源在后續試驗中對混凝土試件的施加電壓；
全文摘要
本發明公開了一種混凝土快速氯離子遷移系數加載測試裝置及其方法。其采用呈壓縮狀態的彈性連接件對混凝土試件施加持續的荷載，并對前述加載有持續應力的混凝土試件進行電加速氯離子遷移試驗，以計算出處于該狀態的混凝土試件的氯離子遷移系數。由此可知，本發明針對常規混凝土氯離子遷移系數測試裝置不能對被測試件加載，因此不能模擬在役混凝土實際載荷狀態，無法測定持續壓荷載條件下混凝土氯離子遷移系數的問題；利用彈性連接件的反彈力對混凝土試件的縱向施加持續穩定的壓力，可以避免用受拉螺桿加載時由于混凝土試件的徐變造成壓應力降低，從而可以研究持續壓荷載條件對混凝土氯離子滲透性的影響。
文檔編號G01N15/08GK102564916SQ20121001307
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者余韜, 呂正龍, 方永浩, 朱晨輝, 袁雪蓮, 顧沖時, 龔泳帆 申請人:河海大學