三向拉壓力?高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗裝置及方法與流程

本發明屬于模擬試驗技術領域，特別涉及一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗裝置及方法。

背景技術：

水工混凝土結構應力狀態復雜，普遍處于三向受力狀態，存在拉、壓應力。應力狀態與孔隙率息息相關，壓應力較小時，混凝土孔隙封閉，抑制溶蝕作用，壓應力較大或存在拉應力時，孔隙張開，加速溶蝕作用。水工混凝土長期與環境水作用，應力狀態復雜，其溶蝕作用及侵蝕性離子（硫酸根、氯離子）等對結構的劣化作用不容忽視。復雜應力條件和高水力梯度同時作用下水工混凝土結構如面板、閘墩、混凝土壩體等的溶蝕劣化不可避免。因此研究水工混凝土在三向拉、壓應力-高水力梯度耦合作用下的溶蝕劣化性能對于結構的安全運行和耐久性評價具有重要的意義。

水工混凝土長期處于高水頭、高水力梯度和環境水作用，溶蝕劣化不可避免。國內外開展相對較多的是單向拉、壓、彎曲荷載-化學耦合作用下的溶蝕劣化試驗，有關三向拉、壓應力作用下的混凝土溶蝕劣化性能研究相對較少。如何使水工混凝土試件長期處于穩定的拉、壓應力狀態是進行三向拉、壓應力-高水力梯度耦合作用下溶蝕試驗的難點。相關試驗方法和裝置尚未見報道。

技術實現要素：

為了解決現有技術中不能同時在持續的三向拉、壓應力狀態和高水力梯度狀態下研究水工混凝土化學侵蝕特性的問題，本發明提供一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗裝置及方法，該裝置和方法可以在長期恒定三向拉、壓應力和高水力梯度作用下測試侵蝕對水工混凝土性能的影響。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗裝置，包括溶液室、密封室和溶蝕室，所述溶液室內設置有密封室，密封室內設置有溶蝕室；

所述溶蝕室包括混凝土標準試件1和分別位于其頂部和底部的頂部透水石10和底部透水石9，

所述密封室包括密封室鋼板13，密封室鋼板13的底部固定于溶液室內的底面上，所述密封室鋼板13的外側壁頂部通過密封室支架23連接溶液室內側壁；

所述溶液室頂部設置有進水口26、軸壓桿28和水壓傳感器26，

其中：所述底部透水石9通過其底部的基座8安裝于溶液室內的底面上，所述密封室鋼板13的底部也安裝于溶液室內的底面上，所述基座8、底部透水石9、混凝土標準試件1和頂部透水石10外包裹有高彈性橡膠管2，

所述混凝土標準試件1外高彈性橡膠管2兩個相對的側壁為拉力面，所述混凝土標準試件1外高彈性橡膠管2另外兩個相對的側壁為壓力面；所述拉力面上設置有拉力鋼板3和拉力螺栓18，所述拉力螺栓18一端穿過拉力鋼板3抵住混凝土標準試件1，拉力螺栓18的另一端抵住密封室鋼板13的內側壁，所述壓力面上通過軟鋼墊層4連接壓力鋼板5，所述軟鋼墊層4和壓力鋼板5通過壓力螺栓6固定于高彈性橡膠管2的壓力面上，

所述密封室鋼板13頂部與高彈性橡膠管2相接，且密封室鋼板13與高彈性橡膠管2及其之間的底面將密封室分隔為獨立的空間，所述頂部透水石10頂設置有加載殼30，所述加載殼30與軸壓桿28的位置相對應，所述軸壓桿28內置軸壓傳感器29。

進一步的，所述高彈性橡膠管2與密封室鋼板13的接縫處通過乳膠密封，所述高彈性橡膠管2頂部的內側設置有凹槽，凹槽內設置有與凹槽相匹配的密封室止水鋼板16，凹槽外壁設置有凹槽相匹配的密封室頂部止水橡皮14，所述密封室止水鋼板16、高彈性橡膠管2和密封室頂部止水橡皮14依次通過密封室頂部螺栓17固定連接。

進一步的，所述溶液室的底部為底板11，頂部為頂板24，底板11與頂板24之間由側板連接，所述頂板24與側板的相接處安裝有密封橡膠27，所述進水口26、軸壓桿8和水壓傳感器26均通過頂板24伸入溶液室內，所述底部透水石9下方的底板11上設置有溶蝕室排水管19，所述密封室外的底板11上設置有溶液室排水管21。

進一步的，所述高彈性橡膠管2的拉力面上設置有預留孔，所述拉力鋼板3通過預留孔采用結構膠與混凝土標準試件1粘結，所述軟鋼墊層4通過結構膠與高彈性橡膠管2的壓力面粘結，所述軟鋼墊層4和壓力鋼板5通過壓力螺栓6固定連接，所述拉力螺栓18上安裝有拉力傳感器7，壓力螺栓6上安裝有壓力傳感器。

進一步的，所述進水口26上設置有進水閥門25，所述溶蝕室排水管19上設置有溶蝕室排水管閥門20，所述溶液室排水管21上設置有溶液室排水管閥門22。

進一步的，所述密封室鋼板13的底部與底板11之間設置有密封室底部止水橡皮12，密封室鋼板13與底板11之間通過若干個密封室底部螺栓15固定。

進一步的，所述加載殼30的頂部設置有一凹槽，所述軸壓桿28下壓時落入凹槽內；所述軸壓桿28為一根中空管，其中設置有軸壓傳感器29，軸壓傳感器29隨軸壓桿28伸入溶液室內。

進一步的，所述溶液室內底板11上設置有三組基座8，每組基座8對應一組密封室和溶蝕室及其他相對應的部件，同時進行三組試驗。

進一步的，自進水口26向溶液室內輸入侵蝕溶液；所述侵蝕溶液為硫酸鈉、硫酸鎂、氯化鈉、氯化鎂中的一種溶液或幾種溶液的混合液。

一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，制作混凝土標準試件：按照規范要求制作混凝土標準試件，在室溫環境中成型并養護至28天；

第二步，混凝土標準試件密封：沿著混凝土標準試件的軸向在其外包裹高彈性橡膠管2，高彈性橡膠管2拉力面兩側采用結構膠粘結拉力鋼板3，高彈性橡膠管的壓力面兩側粘貼軟鋼墊層4及壓力鋼板5，限定滲流通道由混凝土標準試件頂部流向底部；

第三步，正向壓預應力加載：將一端焊接在密封室鋼板13的拉力螺栓18穿過高彈性橡膠管2上的預留孔，并旋緊拉力螺栓18給拉力鋼板3施加拉力；同樣采用壓力螺栓6緊固壓力面的壓力鋼板5，并旋緊壓力螺栓給混凝土標準試件施加壓應力；通過拉力傳感器7監測預應力大小，直到指定荷載；

第四步，安裝混凝土標準試件：在混凝土標準試件1頂部安裝頂部透水石10，混凝土標準試件1底部安裝底部透水石9，并底部透水石9安置在密封室內的基座8上，其中高彈性橡膠管自下而上包裹于基座8、底部透水石9、混凝土標準試件1和頂部透水石10外；

第五步，組裝密封室：首先在底板11上表面的凹槽內裝密封室底部止水橡皮12，然后將密封室鋼板13的底面扣于密封室底部止水橡皮12上面，密封室底部止水橡皮12頂面凸起伸入密封室鋼板13底面的凹槽，并用密封室底部螺栓15固定；完成后將高彈性橡膠管頂部內側的凹槽內安裝密封室止水鋼板，凹槽為安裝密封室頂部止水橡皮，并采用密封室頂部螺栓固定；密封室內部與外部侵蝕溶液隔離，防止拉力、壓力螺栓侵蝕而導致預緊力損失和螺栓上的拉力、壓力傳感器失效；

第六步，反向預緊力施加：拉力螺栓18的一端穿過拉力鋼板3，拉力螺栓18的另一端旋緊固定在密封室鋼板13的內側壁上，施加反向預緊力到指定值；

第七步，安裝溶液室：溶液室側板分別與頂板24和底板11相接，側板內壁通過密封室支架23與密封室鋼板13相接，頂板24上插入有進水口26、水壓傳感器26和內置軸壓傳感器29的軸壓桿28，軸壓傳感器29用于監測縱向壓應力值，所述軸壓桿28與加載殼30上的凹槽相對應；溶蝕室內對應的底板11上設置有溶蝕室排水管19，密封室外對應的底板11上設置有溶液室排水管21；

第八步，注入侵蝕溶液：關閉溶液室排水管閥門22，打開溶蝕室排水管閥門20和進水閥門25，注入試驗用侵蝕溶液，并加壓，水壓傳感器31監測溶液室內溶液壓力，直至達到需要的高水力梯度；

第九步，補充溶液壓力和正反向預緊力：當水壓傳感器和拉、壓力傳感器監測到溶液室和密封室內溶液壓力損失超過設定值，則通過進水閥門注入侵蝕溶液，補充溶液壓力，若密封室內壓力、拉力螺栓預緊力損失超過設定值，打開溶蝕室排水管閥門，放出侵蝕介質，然后打開密封室，用扭矩扳手補充預緊力到指定值，然后密封，重新注入侵蝕介質繼續溶蝕試驗；

第十步，補充溶液壓力：當水壓傳感器26監測到溶液室內溶液壓力損失超過預定值時，由進水閥門25補充壓力溶液到指定壓強，繼續進行試驗；

第十一步，補充軸壓：當軸壓傳感器29監測到軸向壓力損失超過允許值，采用扭矩扳手旋緊軸壓桿28，補充軸向壓力到指定值，繼續施加軸壓進行試驗；

第十二步，補充預緊力：當拉、壓力向傳感器監測到壓力面和拉力面的拉、壓應力損失超過許可值時，進行補充預緊力，首先打開溶液室排水閥門22，放空侵蝕溶液，然后打開密封室，旋緊壓力、拉力螺栓至需要預緊力，并重新密封；關閉溶液室底板閥門22，并重新注入侵蝕溶液，繼續進行溶蝕試驗。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、本發明可以對水工混凝土持續施加三向拉、壓應力，又可提供高水力梯度化學侵蝕環境，可以方便進行三向拉、壓應力-高水力梯度耦合作用下水工混凝土溶蝕劣化試驗。

2、水平向通過正反向預緊力對混凝土施加恒定兩向拉壓應力，通過加載軸施加豎向壓應力，提供三向壓應力環境。加載方式占用空間小，經濟實用且可重復加載，優勢顯著。

3、通過拉力、壓力螺栓拉、壓力傳感器來實時監測試件應力，通過加載軸內部壓力傳感器監測豎向壓應力，在預緊力衰退時，采用扭矩扳手來補充預緊力，維持荷載恒定。

4、壓力鋼板與混凝土試件間設置軟鋼墊板，墊板剛度小于壓力鋼板又大于橡膠，可將壓力鋼板的擠壓力均勻傳遞給橡膠管和試件。每個壓力鋼板接受四根壓力螺栓傳遞過來的緊固力，中間存在較大彎矩和撓曲變形，導致荷載承受的不是均勻壓應力。通過添加軟鋼墊層，可有效避免應力集中現象。

5、侵蝕性溶液與壓力、拉力螺栓接觸會導致預緊力嚴重損失。因此，通過設置密封室，將壓力、拉力螺栓及拉、壓力傳感器和侵蝕溶液分離開，保證加載裝置和傳感器安全，提高持荷穩定性。

6、溶液室由底板、側板和頂板組成，底部設置溶蝕室排水孔、溶液室排水孔，頂部設置進水孔、軸壓桿，用來存放高壓侵蝕溶液和施加軸向壓力。底板上共設置三處基座，可同時進行三組不同應力狀態下高水力梯度水工混凝土溶蝕試驗。

7、頂板上設有水壓傳感器，用以監測密封箱內水壓力，在水壓損失超過允許值時可補充壓力侵蝕溶液。

8、密封室鋼板的底部與底板之間設置有密封室底部止水橡皮，密封室鋼板的底部與底板的連接處各自設置有凹槽，并在其中填充密封室底部止水橡皮，再采用螺栓固定，可增大滲徑，增強防滲效果，中部設有螺栓孔，用以固定底部螺栓。

9、本裝置可以進行不同三向拉、壓應力狀態高水力梯度下的水工混凝土溶蝕試驗，可根據需要調整高強螺栓預緊力大小以及軸壓大小以模擬試件復雜的應力狀態。

10、本裝置可以進行不同水力梯度下的滲透溶蝕試驗，通過在密封箱內注入不同壓力溶液，并采用水壓傳感器和底部排水閥門監控壓力大小，得到可調控的水力梯度。

11、通過在密封箱內提供不同溶液，本裝置可以實現三向拉、壓應力-高水力梯度-硫酸鹽侵蝕耦合、三向拉、壓應力-高水力梯度-氯鹽侵蝕耦合、三向拉、壓應力-高水力梯度-溶蝕耦合及三向拉、壓應力-高水力梯度-多種化學作用耦合下水工混凝土劣化試驗。

本發明是一種既可以長期保持不同三向拉、壓應力又可以提供不同水力梯度和不同化學侵蝕物質作用的技術性好且經濟的裝置。該裝置可以同時提供長期恒定壓力作用、高水力梯度作用和化學侵蝕作用，也可根據需要調整不同方向應力大小、應力水平、水力梯度和化學作用水平。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的側視圖；

圖3是圖2中的局部結構放大圖；

其中，1-混凝土標準試件，2-高彈性橡膠管，3-拉力鋼板，4-軟鋼墊層，5-壓力鋼板，6-壓力螺栓，7-拉力傳感器，8-基座，9-底部透水石，10-頂部透水石，11-底板，12-密封室底部止水橡皮，13-密封室鋼板，14-密封室頂部止水橡皮，15-密封室底部螺栓，16-密封室止水鋼板，17-密封室頂部螺栓，18-拉力螺栓，19-溶蝕室排水管，20-溶蝕室排水管閥門，21-溶液室排水管，22-溶液室排水管閥門，23-密封室支架，24-頂板，25-進水閥門，26-水壓傳感器，27-密封橡膠，28-軸壓桿，29-軸壓傳感器，30-加載殼。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作更進一步的說明。

如圖1-3所示，一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗裝置，包括溶液室、密封室和溶蝕室，所述溶液室內設置有密封室，密封室內設置有溶蝕室；

所述溶蝕室包括混凝土標準試件1和分別位于其頂部和底部的頂部透水石10和底部透水石9，

所述密封室包括密封室鋼板13，密封室鋼板13的底部固定于溶液室內的底面上，所述密封室鋼板13的外側壁頂部通過密封室支架23連接溶液室內側壁；

所述溶液室頂部設置有進水口26、軸壓桿28和水壓傳感器26，

其中：所述底部透水石9通過其底部的基座8安裝于溶液室內的底面上，所述密封室鋼板13的底部也安裝于溶液室內的底面上，所述基座8、底部透水石9、混凝土標準試件1和頂部透水石10外包裹有高彈性橡膠管2，

所述混凝土標準試件1外高彈性橡膠管2兩個相對的側壁為拉力面，所述混凝土標準試件1外高彈性橡膠管2另外兩個相對的側壁為壓力面；所述拉力面上設置有拉力鋼板3和拉力螺栓18，所述拉力螺栓18一端穿過拉力鋼板3抵住混凝土標準試件1，拉力螺栓18的另一端抵住密封室鋼板13的內側壁，一個拉力面上設置有上下兩組拉力螺栓18，所述壓力面上通過軟鋼墊層4連接壓力鋼板5，所述軟鋼墊層4和壓力鋼板5通過壓力螺栓6固定于高彈性橡膠管2的壓力面上，一個壓力面上設置有上下兩組壓力螺栓6，

所述密封室鋼板13頂部與高彈性橡膠管2相接，且密封室鋼板13與高彈性橡膠管2及其之間的底面將密封室分隔為獨立的空間，所述頂部透水石10頂設置有加載殼30，所述加載殼30與軸壓桿28的位置相對應，所述軸壓桿28內置軸壓傳感器29。

本發明通過拉力、壓力螺栓正、反向預緊力給混凝土加載長期拉、壓應力，在縱向通過加載桿施加豎向壓應力以使試件處于三向應力狀態進行溶蝕試驗，拉力鋼板通過結構膠與混凝土試件粘結，壓力鋼板下設軟鋼墊層，以保證壓力可均勻傳遞給試件，并采用拉、壓力傳感器監測溶蝕過程中預緊力的損失情況并適時調整。

所述高彈性橡膠管2與密封室鋼板13的接縫處通過乳膠密封，所述高彈性橡膠管2頂部的內側設置有凹槽，凹槽內設置有與凹槽相匹配的密封室止水鋼板16，凹槽外壁設置有凹槽相匹配的密封室頂部止水橡皮14，所述密封室止水鋼板16、高彈性橡膠管2和密封室頂部止水橡皮14依次通過密封室頂部螺栓17固定連接，即密封室頂部止水橡皮14抵住密封室鋼板13，密封室頂部止水橡皮14和密封室止水鋼板16共同保證了密封室的獨立性，侵蝕溶液不會進入密封室，從而保護了壓力、拉力螺栓及相對應的傳感器。

所述溶液室的底部為底板11，頂部為頂板24，底板11與頂板24之間由側板連接，所述頂板24與側板的相接處安裝有密封橡膠27，所述進水口26、軸壓桿8和水壓傳感器26均通過頂板24伸入溶液室內，所述底部透水石9下方的底板11上設置有溶蝕室排水管19，所述密封室外的底板11上設置有溶液室排水管21。

所述高彈性橡膠管2的拉力面上設置有預留孔，所述拉力鋼板3通過預留孔采用結構膠與混凝土標準試件1粘結，所述軟鋼墊層4通過結構膠與高彈性橡膠管2的壓力面粘結，所述軟鋼墊層4和壓力鋼板5通過壓力螺栓6固定連接，所述拉力螺栓18上安裝有拉力傳感器7，壓力螺栓6上安裝有壓力傳感器。

所述進水口26上設置有進水閥門25，所述溶蝕室排水管19上設置有溶蝕室排水管閥門20，所述溶液室排水管21上設置有溶液室排水管閥門22。

所述密封室鋼板13的底部與底板11之間設置有密封室底部止水橡皮12，密封室鋼板13與底板11之間通過若干個密封室底部螺栓15固定。

所述加載殼30的頂部設置有一凹槽，所述軸壓桿28下壓時落入凹槽內；所述軸壓桿28為一根中空管，其中設置有軸壓傳感器29，軸壓傳感器29隨軸壓桿28伸入溶液室內。

所述溶液室內底板11上設置有三組基座8，每組基座8對應一組密封室和溶蝕室及其他相對應的部件，同時進行三組試驗。

自進水口26向溶液室內輸入侵蝕溶液；所述侵蝕溶液為硫酸鈉、硫酸鎂、氯化鈉、氯化鎂中的一種溶液或幾種溶液的混合液。

一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗裝置的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，制作混凝土標準試件：按照規范要求制作混凝土標準試件，在室溫環境中成型并養護至28天；

第二步，混凝土標準試件密封：沿著混凝土標準試件的軸向在其外包裹高彈性橡膠管2，高彈性橡膠管2拉力面兩側采用結構膠粘結拉力鋼板3，高彈性橡膠管的壓力面兩側粘貼軟鋼墊層4及壓力鋼板5，限定滲流通道由混凝土標準試件頂部流向底部；

第三步，正向壓預應力加載：將一端焊接在密封室鋼板13的拉力螺栓18穿過高彈性橡膠管2上的預留孔，并旋緊拉力螺栓18給拉力鋼板3施加拉力；同樣采用壓力螺栓6緊固壓力面的壓力鋼板5，并旋緊壓力螺栓給混凝土標準試件施加壓應力；通過拉力傳感器7監測預應力大小，直到指定荷載；

第四步，安裝混凝土標準試件：在混凝土標準試件1頂部安裝頂部透水石10，混凝土標準試件1底部安裝底部透水石9，并底部透水石9安置在密封室內的基座8上，其中高彈性橡膠管自下而上包裹于基座8、底部透水石9、混凝土標準試件1和頂部透水石10外；

第五步，組裝密封室：首先在底板11上表面的凹槽內裝密封室底部止水橡皮12，然后將密封室鋼板13的底面扣于密封室底部止水橡皮12上面，密封室底部止水橡皮12頂面凸起伸入密封室鋼板13底面的凹槽，并用密封室底部螺栓15固定；完成后將高彈性橡膠管頂部內側的凹槽內安裝密封室止水鋼板，凹槽為安裝密封室頂部止水橡皮，并采用密封室頂部螺栓固定；密封室內部與外部侵蝕溶液隔離，防止拉力、壓力螺栓侵蝕而導致預緊力損失和螺栓上的拉力、壓力傳感器失效；

第六步，反向預緊力施加：拉力螺栓18的一端穿過拉力鋼板3，拉力螺栓18的另一端旋緊固定在密封室鋼板13的內側壁上，施加反向預緊力到指定值；其拉應力采用拉力螺栓反向預緊力施加給混凝土，拉力螺栓一端固定在密封室鋼板上，另一端穿過拉力鋼板，通過螺母連接。受拉側密封室鋼板一方面起密封作用，將內部拉力螺栓、傳感器等與侵蝕溶液分隔開，另一方面作為反向預緊力的反力架，受拉側兩片密封鋼板相互支撐，使結構保持穩定。拉力鋼板與混凝土面板試件間通過結構膠來連接，結構膠一方面起連接作用，在施加反向預緊力后，使混凝土面板試件承受均勻拉應力，另一方面，結構膠可封閉混凝土面板試件微孔隙，防止侵蝕溶液從混凝土面板試件受拉側滲出，和高彈橡膠管聯合作用，限定滲流方向為從混凝土面板試件頂部到底部，以施加高水力梯度作用。

第七步，安裝溶液室：溶液室側板分別與頂板24和底板11相接，側板內壁通過密封室支架23與密封室鋼板13相接，頂板24上插入有進水口26、水壓傳感器26和內置軸壓傳感器29的軸壓桿28，軸壓傳感器29用于監測縱向壓應力值，所述軸壓桿28與加載殼30上的凹槽相對應；溶蝕室內對應的底板11上設置有溶蝕室排水管19，密封室外對應的底板11上設置有溶液室排水管21；

第八步，注入侵蝕溶液：關閉溶液室排水管閥門22，打開溶蝕室排水管閥門20和進水閥門25，注入試驗用侵蝕溶液，并加壓，水壓傳感器31監測溶液室內溶液壓力，直至達到需要的高水力梯度；

第九步，補充溶液壓力和正反向預緊力：當水壓傳感器和拉、壓力傳感器監測到溶液室和密封室內溶液壓力損失超過設定值，則通過進水閥門注入侵蝕溶液，補充溶液壓力，若密封室內壓力、拉力螺栓預緊力損失超過設定值，打開溶蝕室排水管閥門，放出侵蝕介質，然后打開密封室，用扭矩扳手補充預緊力到指定值，然后密封，重新注入侵蝕介質繼續溶蝕試驗；

第十步，補充溶液壓力：當水壓傳感器26監測到溶液室內溶液壓力損失超過預定值時，由進水閥門25補充壓力溶液到指定壓強，繼續進行試驗；

第十一步，補充軸壓：當軸壓傳感器29監測到軸向壓力損失超過允許值，采用扭矩扳手旋緊軸壓桿28，補充軸向壓力到指定值，繼續施加軸壓進行試驗；

第十二步，補充預緊力：當拉、壓力向傳感器監測到壓力面和拉力面的拉、壓應力損失超過許可值時，進行補充預緊力，首先打開溶液室排水閥門22，放空侵蝕溶液，然后打開密封室，旋緊壓力、拉力螺栓至需要預緊力，并重新密封；關閉溶液室底板閥門22，并重新注入侵蝕溶液，繼續進行溶蝕試驗。

本發明公開了一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗裝置及方法。該方法通過正向預緊力對試件施加恒定壓應力，采用受拉側密封室鋼板作為反力結構對粘結在試件表面拉力鋼板及拉力螺栓施加反向預緊力實現恒定拉應力加載，縱向采用有保護外殼的加載桿施加軸向壓應力，并采用拉、壓力傳感器監測溶蝕過程中試件的應力狀態并適時補充預緊力和軸壓力。使用結構膠密封試件受拉側和高彈性橡膠管聯合作用以限定壓力溶液從試件頂部流入、底部流出，形成高水力梯度作用，采用水壓傳感器監測溶蝕過程中溶液室內侵蝕溶液壓力并適時補充溶液維持壓力穩定。溶液室內可提供硫酸鹽、氯鹽等一種或幾種滲透溶蝕環境。該裝置為串狀結構，可同時進行三組試驗。

本發明的試驗原理：采用拉力、壓力螺栓和拉力、壓力鋼板，通過施加正反向預緊力來模擬水工混凝土所承受水平兩向拉壓應力，由軸壓加載桿，施加豎直向壓應力，以模擬水工結構三向應力狀態。為減小預緊力損傷，設置密封室，隔離侵蝕溶液和壓力、拉力螺栓及應力計。壓力侵蝕溶液由試件頂部透水石滲入，經混凝土試件到底部透水石，由此，形成高水力梯度滲透溶蝕環境。結合三向壓應力狀態，由此模擬三向拉壓應力-高水力梯度耦合作用下水工混凝土的溶蝕劣化。在劣化過程中，壓力溶液由頂部透水石經混凝土試件滲入底部透水石，最后從溶蝕室出水閥門流出。當溶液壓力降低超過允許值，可由進水閥門補充壓力溶液，維持高水力梯度條件。水平向預緊力損失超過允許值，則首先放空壓力溶液，打開密封室并旋緊螺栓補充預緊力。再充入壓力溶液完成試驗。此裝置采用拉力螺栓正反向預緊力來模擬試件水平向拉壓應力，軸壓加載桿模擬縱向應力，且通過封閉的密封室施加高水力梯度，模擬水工混凝土的復雜溶蝕條件。采用密封室裝置，分離拉力、壓力螺栓及傳感器與侵蝕溶液接觸，使預緊力衰減周期延長。在一套溶液室內進行三組試件加載，提高試驗效率，減小試驗周期，顯著降低試驗成本。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。