一种定量模拟自然环境下干湿循环的加速耐久性试验装置

1.一种定量模拟自然环境下干湿循环的加速耐久性试验装置，其特征在于：其外观为一箱体，其中包括时控开关、水泵、进水管、阀门、喷头、红外灯、红外灯功率调节器、风机、风机功率调节器以及试验台，试验台放置于箱体中，水泵进水管的管口位于箱体中液面以下，出水管连接阀门，喷头固定在试验台上方，红外灯与红外灯功率调节器相连，风机与风机功率调节器相连接，水泵、红外灯和风机的电源线与时控开关相连，箱体右侧开有窗口。
2.如权利要求1所述定量模拟自然环境下干湿循环的加速耐久性试验装置，其特征在于：所述水泵、红外灯和风机的电源线连接在同一时控开关上。
3.如权利要求1所述定量模拟自然环境下干湿循环的加速耐久性试验装置，其特征在于：喷淋所采用的水泵为塑料泵。
4.如权利要求1所述定量模拟自然环境下干湿循环的加速耐久性试验装置，其特征在于：所述阀门为连续可调阀门。
5.如权利要求1所述定量模拟自然环境下干湿循环的加速耐久性试验装置，其特征在于：所述喷头选用五孔喷头。

一种定量模拟自然环境下干湿循环的加速耐久性试验装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种试验用加速模拟装置，主要应用于土木工程材料的性能研究领域，是一种环境荷载模拟装置。\n背景技术\n[0002] 传统的混凝土结构设计理论，偏重于结构的安全性和适用性，而忽视结构的耐久性，由此造成了严重的经济、社会损失。随着耐久性研究的深入以及国民经济与社会的发展进步，钢筋混凝土结构的耐久性问题在我国日益受到重视。混凝土结构耐久性性能的退化除了与自身的内在因素有关以外，主要受到结构使用环境的外在因素影响，因此研究外部环境对混凝土结构耐久性的影响十分必要。干湿循环是导致混凝土结构耐久性劣化最为严酷的环境条件之一。干湿循环不仅使能溶于水的有害物质对混凝土侵蚀加速，而且还会引起混凝土内部含水量的变化。目前，在混凝土结构耐久性研究中，模拟干湿循环加速试验的方法通常有：（1）将试件浸泡在一定浓度的溶液中一段时间，然后取出干燥；（2）用含有溶液的湿海绵对试件进行覆盖，并定期向海绵中添加溶液，一段时间后撤除海绵进行干燥。以上两种方法，均不能较好地实现对干湿循环制度的定量控制以及对自然降水过程中混凝土湿润与干燥过程的模拟，而且需要人力进行反复操作，比较耗费人工以及时间。\n实用新型内容\n[0003] 本实用新型提供了一种可以在同一装置中实现湿润与干燥两种操作，并且在干燥过程中实现模拟风干及日照两种模式的干湿循环试验装置，集成程度高。本实用新型还可以实现对湿润、干燥（日照或风干）强度与持续时间的定量控制，实用性强。本实用新型自动化程度高，节省人力。\n[0004] 本实用新型通过以下技术方案实现：\n[0005] 一种定量模拟自然环境下干湿循环的加速耐久性试验装置，其外观为一箱体，其中包括时控开关、水泵、进水管、阀门、喷头、红外灯、红外灯功率调节器、风机、风机功率调节器以及试验台，试验台放置于箱体中，水泵进水管的管口位于箱体中液面以下，出水管连接阀门，喷头固定在试验台上方，红外灯与红外灯功率调节器相连，风机与风机功率调节器相连接，水泵、红外灯和风机的电源线与时控开关相连，箱体右侧开有窗口。\n[0006] 所述水泵、红外灯和风机的电源线连接在同一时控开关上。\n[0007] 喷淋所采用的水泵为塑料泵。\n[0008] 所述阀门为连续可调阀门。\n[0009] 所述喷头选用五孔喷头。\n[0010] 有益效果：本实用新型结构设计合理，并且各组成部件均可以方便购得，制作工艺较为简单，造价也较为便宜，实际操作由一人即可完成，在设置好干湿循环模式与交替时间之后就可以由本装置自动执行，节省人力。\n附图说明\n[0011] 图1为本实用新型定量模拟自然环境下干湿循环的加速耐久性试验装置的组成结构示意图；\n[0012] 图2为图1的右视图；\n[0013] 其中：1-箱体、2-塑料泵、3-红外灯、4-风机、5-五孔喷头、6-阀门、7-红外灯功率调节器、8-风机功率调节器、9-时控开关、10-进水管、11-试验台、12-试样、13-窗口。\n具体实施方式\n[0014] 本模拟装置提供了与自然环境下降雨与干燥的定量加速模拟，在干燥过程中又提供了日照与风干两种模式。\n[0015] 喷淋过程是为了模拟自然气候环境中的降水现象，自然气候资料中的降水强度用“降水量”来表示，与之相似，喷淋强度可以用喷淋系统在混凝土表面单位面积上的“喷水量”来表示，记为Pw，单位为mm/min。喷水量的定义与自然气候环境中降水量的定义相同。\n其测定方法为：用一个底面积与受喷淋面积正好相同的长方体容器承接喷淋水，如果喷淋持续一分钟，用电子秤称出容器中水的重量，然后根据水的密度跟受喷淋面积算出喷淋水的深度。气象部门使用的雨量筒筒口面积为314cm²。根据喷淋强度的定义，如果将实验室的喷淋过程视为自然环境的降水过程，则在相同的度量时间段内，自然环境“降水量”与本装置的喷淋强度Pw存在如下关系：\n[0016] “降水量”=Pw×（受喷淋面积/314）\n[0017] 光照强度的计量单位为W/m²，是表征单位面积物体受到太阳辐射强度的量。由于不考虑自然光照中紫外线的退色作用，只考虑照射的升温作用，因此采用红外线灯进行替代。本模拟装置中水的蒸发是由于温度的上升，因此可以将光照强度的控制转化为对温度的控制，而装置内温度由红外线灯功率决定。因此可以通过对红外线灯功率的调节，对光照强度进行定量的控制。\n[0018] 风干是为了模拟自然界中无太阳照射天气或者混凝土结构处在有遮挡的情况下的干燥过程。风速是决定风干过程强度大小的定量指标。自然环境中的干燥过程实际是材料表面和空气间的热质交换过程以及材料内部热质传导的结合。放置在流动空气中的物体会在其表面产生一个空气滞留层，滞留层中的空气速度可视为零。通常情况下，风速越大，雷诺数越大，此时会产生紊流，这样物体表面的边界层会减小，有利于热质交换，加快干燥速度。风速的设定可以根据选用风机的型号，通过风机功率调节器并借助风速仪来进行调节。\n[0019] 现结合附图对本实用新型的技术方案进行进一步描述。\n[0020] 如图1所示，本模拟装置由箱体、时控开关、塑料泵、阀门、五孔喷头、红外灯、红外灯功率调节器、风机、风机功率调节器以及试验台组成。试验台放置于箱体中，塑料泵进水管的管口没于箱体中液面以下，出水管连接阀门，五孔喷头与阀门连接，五孔喷头固定在试验台上方，红外灯与红外灯功率调节器相连，风机与风机功率调节器相连，塑料泵、红外灯与风机的电源线与时控开关相连。\n[0021] 如图2所示，为保证风干时空气的流通，装置右侧设一开口。\n[0022] 时控开关可以实现对喷淋时间与干燥时间以及干燥模式进行自动控制；塑料泵提供喷淋水；箱体底部收集盛放喷淋水，以实现水的循环利用，节约用水；阀门用来控制喷淋强度；红外灯通过照射试件以干燥试样；与红外灯连接的红外灯功率调节器可以调节红外灯的照射功率，从而对干燥温度进行控制；与风机连接的风机功率调节器可以调节风机功率，从而对风干风速进行控制；试验台用来放试件。\n[0023] 其工作过程为，由试验操作人员对喷淋时间、干燥模式与干燥时间分别进行设置。\n然后对喷淋强度和所选择的干燥方式对应的强度进行设置。当选用模拟日照干燥时，仅需对喷淋时间与红外灯工作时间进行设置，并且调节好红外灯功率，将试样放置到试验台上，启动装置，时控开关使塑料泵工作，对试样进行喷淋，当预设的喷淋时间达到时，时控开关切断塑料泵电源的同时接通红外灯，红外灯工作，对试样进行干燥，当达到预设干燥时间时，时控开关切断红外灯电源的同时接通塑料泵的电源，喷淋再次进行，如此循环。选用风干模式时，操作方法类似，仅需对喷淋时间与风机工作时间进行设置，并事先对风干风速进行调节，且保持右侧通风窗口的开启，以保证空气的顺利流通。当到达设计的干湿循环加载的次数时，试验人员关闭装置，取出试样进行下一步实验。\n[0024] 此外，箱体中的水可以是普通自来水也可以是特定浓度的介质溶液，以满足不同试验要求。因此选用耐腐蚀耐磨损的塑料泵。