一体化多环境模拟混凝土耐久性加速试验系统

本发明属于混凝土耐久性，涉及一种一体化多环境模拟混凝土耐久性加速试验系统。

背景技术：

1、混凝土在基础设施和民生设施建设中被广泛作为建筑结构材料使用，是建筑行业用量最多的材料之一，其耐久性直接关系到大众的安全问题。其不仅应用于工业与民用建筑、道路、桥梁、水利工程等建筑和构筑物,而且越来越多地应用于海洋、严寒地区、遭受化学腐蚀等复杂工业环境及特殊建筑中。环境的恶化使混凝土结构的耐久性受到严重影响,在施工建设和服役过程也暴露出许多值得关注的新问题。其中混凝土结构的耐久性不足致使加固维修费用高昂,混凝土的早期开裂导致结构性能的劣化等问题尤为严重。混凝土结构耐久性、早期开裂及裂缝控制不仅与材料内在特性有关,更受控于各种环境参数(温度、湿度等)变化的影响，而现场进行混凝土耐久性试验,周期长、费用高,实现困难,因此需要创建室内模拟环境进行长期的或加速的混凝土耐久性仿真研究及结构开裂机理的研究。

2、影响混凝土结构耐久性重要因素是有害离子侵蚀作用，其中硫酸根离子、氯离子、氢离子、氢氧根离子、镁离子等作用较为常见，另外还有冻融循环对混凝土结构耐久性的影响。我国河北、山东、青海等省份有很多盐碱地区，曾经发生过混凝土下水管、混凝土基础、混凝土涵洞等破坏情况，济南、郑州等寒冷地区的混凝土结构公路、高架桥、水电工程等建筑物中都存在混凝土结构物受硫酸盐侵蚀问题。我国研究硫酸盐对混凝土的侵蚀是从在20世纪50年代初开始的，主要进行了抗硫酸盐侵蚀的试验方法和破坏机理。硫酸根从外界渗入到混凝土内部，与混凝土的某些组分发生化学反应而对其产生侵蚀。

3、由于实际生活中离子侵蚀作用周期较长，故现阶段在实验室中主要采用电渗脉冲模拟现实生活中的长时间使用。电渗脉冲技术是利用电渗原理，在外加电源阴阳极之间产生电势差，在正电压脉冲作用下，促使阳离子带动水分子通过粘接界面向阴极流动，从而达到加速试验的效果。

4、但相关专利的设计中并没有充分考虑到如今的混凝土试验存在的空间浪费问题。不能同时考虑不同试件尺寸、不同配合比、不同掺合料、不同外加剂、不同胶凝材料、不同外界侵蚀环境等参数对于混凝土耐久性的影响。我们的专利设计考虑到了对混凝土试件进行耐久性加速试验的同时，尽可能的充分模拟了实际环境因素对混凝土试件的影响，并创新性的提出了同时令不同尺寸不同数量不同组成材料不同养护条件的试件受到相同试验条件的影响，极大程度上的避免了不同试验条件可能造成的试验误差，并且创造性地减少了现今混凝土耐久性研究装置的空间浪费情况，缩短试验周期。

5、研究表明，影响侵蚀的因素有混凝土自身因素和环境因素，这些影响因素会导致材料性能发生改变，包括水泥成分、水灰比、外加剂种类与数量、掺合料种类、含量与等级、砂子细度模数与颗粒级配、侵蚀溶液浓度、侵蚀溶液种类、ph值、温度等，内外影响因素极多。混凝土自身组分在硫酸盐侵蚀方面有重要影响。国内外不少学者研究了含有掺合料的混凝土的侵蚀，包括粉煤灰、硅灰、矿渣、石灰石粉、纳米碳酸钙、天然沸石、偏高岭土、火山灰质混合材、废旧塑料、短玄武岩纤维等。以往的混凝土耐久性室内检测均为并未考虑多环境因素以及自身组分的耦合作用，因此导致室内研究与应用实际脱节。为了有效利用，实验室内分析内外因素耦合作用下混凝土的耐久性问题势在必行。

6、由于不同的混凝土含有不同种类、不同数量的掺合料以及外加剂，采用试验方法进行不同配合比的试验十分困难，且混凝土试块从制备到养护等过程的分离，试验所占面积利用率过低，由于耐久性试验工作量极大且周期太长，同时试验所占面积利用率过低，一次混凝土试验试块尺寸单一。并且，现阶段环境模拟实验室无法做到同一时间对不同组成材料不同养护条件的试块施加相同影响，且并未考虑多环境因素以及混凝土自身组分的耦合作用，导致室内试验研究与应用实际脱节。因此，为了满足一般研究与应用单位的需要，同时完整高效地检测出多环境因素影响下混凝土试块耐久性的影响，减少试验面积的浪费，有必要制作一种一体化的多环境模拟的混凝土耐久性加速试验系统，提高试验效率，减少资源浪费。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种一体化多环境模拟混凝土耐久性加速试验系统，以制备不同组成材料、不同尺寸、不同养护条件下混凝土耐久性测试试件并对不同混凝土同时进行多种耐久性耦合加速实验。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种一体化多环境模拟混凝土耐久性加速试验系统，包括箱体，用于调整、控制所述箱体内物理参数的中央控制系统，以及设置在所述箱体内用于进行混凝土耐久性试验的试验箱；

4、所述试验箱包括试验墙，所述试验墙内设置若干隔间，所述隔间内设有墙体，所述墙体下方设有滑轨，所述墙体在所述滑轨上滑动；所述墙体的底部设有试模底板，所述试模底板上方转动设置有两个相对布置的旋转隔板，所述旋转隔板的转动由中央控制系统进行控制，所述墙体两侧设有凹槽，所述旋转隔板转动至与所述试模底板平行时，与所述凹槽平滑连接，所述旋转隔板转动至与所述试模底板平行时，所述旋转隔板与所述墙体形成密封空间。

5、可选的，所述中央控制系统包括显示屏、控制面板和内部集成电路；还包括设置在箱体内的冷凝器、加湿器、换气风扇、紫外线灯、加热毯、二氧化碳喷气装置、储液罐，所述试验箱上设置溶液盛放区，所述储液罐经设置在所述试验箱上的输液管道注入所述溶液盛放区。

6、可选的，所述中央控制系统控制的物理参数包括二氧化碳浓度、温度、湿度、紫外线强度、试验箱内溶液的加入/替换/抽离、内部电场加速侵蚀装置的开闭、电场的种类、电压的大小以及作用频率、以及试件原材料的选择。

7、可选的，所述储液罐内储存有腐蚀性溶液，包括硫酸钠、硫酸镁、氯化镁、硫酸钙、氯化钠、硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠中的一种或多种。

8、可选的，所述箱体内设有真空泵，所述真空泵与所述输液管道相连以收集溶液。

9、可选的，所述试验箱外表面设置有交流变频电源，通过所述中央控制系统控制所述交流变频电源以控制电场进行加速离子侵蚀实验。

10、可选的，所述试验墙为分格空腔长方体，各行各列之间的旋转隔板均为中空，其中内置导线，分别连接温湿度、紫外线强度、电场强度传感器、加热毯、滑轨，并形成完整电路。

11、可选的，所述隔间上方的墙体内设置加料喷嘴，对不同所述隔间进行自主浇灌；所述加料喷嘴外接有混凝土加料泵送装置，实现了对各个隔间进行不同组成材料拌合物的自动化输送，同时进行不同种类材料试验。

12、可选的，所述墙体在制备试件时通过其在滑轨上的移动对试件进行振捣；在试验结束时通过滑轨移动至箱体边缘以便取放试件。

13、可选的，所述凹槽中注入吸附材料，以防止不同隔间内溶液的相互渗透。

14、本发明的有益效果在于：

15、1.本发明装置采用整体试验墙分格式设计,带模养护至砂浆完全凝固后拆模,且拆模无需将模具单独拆卸,既不影响试样形状又不影响试样强度，减少试验空间的浪费情况。

16、2.本发明装置可以同时进行含不同品种不同等级的水泥、不同水灰比混凝土的耐久性试验，研究不同水泥、不同水灰比对于混凝土耐久性的影响，提高混凝土耐久性试验的速度；

17、3.本发明装置可以同时进行含不同外加剂、掺合料混凝土的耐久性试验，研究不同外加剂、不同掺合料对于混凝土耐久性的影响，提高混凝土耐久性试验的速度；

18、4.本发明装置可以采用不同种类、不同电压、不同频率外加电场进行加速试验，提高混凝土耐久性试验的速度；

19、5.本发明装置可同时实现多种不同养护条件下试件的养护,研究不同养护条件对于混凝土耐久性的影响，提高混凝土耐久性试验的速度；

20、6.本发明装置可以在混凝土试验前对其进行真空饱水、真空饱盐处理，加速混凝土的耐久性试验速度；

21、7.本发明装置可以同时进行多种尺寸试件的制备，研究尺寸效应对于混凝土耐久性的影响，制备的试件可以进行抗折试验、抗弯试验、抗剪试验等多项力学测试；

22、8.本发明装置除了可以进行试件制备以外，还可以进行混凝土的耐久性试验,通过加入不同种类的溶液，可以进行不同种类的耐久性试验，例如混凝土抗硫酸盐侵蚀试验、抗氯盐侵蚀试验等；

23、9.本发明装置可以研究高温、低温、冻融循环、干湿循环、紫外线照射、二氧化碳气体以及多因素同时作用下外界环境的影响，研究混凝土在不同外界环境下的耐久性；

24、10.本发明装置可重复使用，即使其中一部分部件损坏也能方便替换损坏的部件；

25、11.本发明装置采用墙体分格设计可以更大程度地节省试验空间；

26、12.本发明装置采用系统控制的方式，对试件可以进行不同湿度、温度、电场等环境的模拟，自动注液，自动控温控湿等功能，实现混凝土耐久性试件制备、养护和试验的自动化。

27、13.本发明可大幅节省试验空间，墙体分格设计满足了不同尺寸试块的试验需求，温湿度实现自动控制，利用新型加热毯进行控温，可以有效保证加热速度和保温效果，实现试件制备和养护自动化。本发明极大地提高了试验空间利用率以及适配实验类型的灵活性，集制备、养护、抗硫酸盐侵蚀试验、抗氯盐侵蚀试验等不同实验需求为一体，实现实验全过程的自动化监测及处理。

28、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。