多因素作用下石膏岩对混凝土腐蚀效果的试验装置

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多因素作用下石膏岩对混凝土腐蚀效果的试验装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种石膏岩对混凝土的腐蚀效果试验装置，尤其涉及一种多因素作用下石膏岩对混凝土的腐蚀效果试验装置。\n背景技术\n[0002] 近年来，随着我国交通基础设施建设规模的逐步扩大，公路建设迅猛发展，隧道里程占路线总里程的比例也越来越大。重庆市近几年来高速公路建设飞速发展，到2009年底高速公路通车里程以突破1500公里，由于地处西南山区，重庆高速公路隧道比例更大，并且很多隧道穿越石膏岩层。\n[0003] 石膏岩对隧道混凝土具有强腐蚀性。石膏岩中溶出的硫酸钙溶液与混凝土发生物理化学作用，造成混凝土强度降低、裂隙增多，严重影响隧道的长期稳定性。\n[0004] 目前，石膏岩对隧道腐蚀性研究存在如下问题：(1)研究方向侧重腐蚀机理，试验侧重研究硫酸根离子和混凝土成份的相互作用。(2)试验研究考虑单一因素作用如：温度、离子浓度、混凝土强度，没有考虑多种因素共同作用下腐蚀效果。(3)用于评价腐蚀效果的指标单一，且多为定性描述。(4)模型试验较简单，不能结合工程实际，没有考虑水压对腐蚀效果的影响。\n发明内容\n[0005] 针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种能够加载水压和控制温度的多因素作用下石膏岩对混凝土腐蚀效果的试验装置。该装置能够很好地结合工程实际，得出多种因素共同作用下石膏岩腐蚀效果，且能对腐蚀效果进行定量评价。定量的结果能够用于指导和优化混凝土配比，优化后的混凝土配方既能满足工程要求又经济合理。\n[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：\n[0007] 多因素作用下石膏岩对混凝土腐蚀效果的试验装置，包括底座、密封圈、压紧环、螺母帽、恒温水浴箱和氮气瓶；\n[0008] 所述底座的中部在竖直方向设置一上端敞口的试件安装腔体，所述试件安装腔体由上下两个孔组成，且上部孔的直径大于下部孔的直径，大直径的孔与小直径的孔的连接部位形成一锥形台阶，大直径的孔的孔壁上设置内螺纹；所述底座的底部设置一与试件安装腔体内相通的排水口；所述恒温水浴箱沿底座的外圆周设置；\n[0009] 所述密封圈卡在试件安装腔体的锥形台阶上，所述压紧环旋合在试件安装腔体的上部孔内，压紧环的底端压紧密封圈；\n[0010] 所述螺母帽旋合在底座的顶部并与底座密封配合，在底座的顶端与螺母帽内的顶部之间形成一环形腔体；所述螺母帽的顶部设置一进气口，所述氮气瓶的出气口通过管路与进气口连接。\n[0011] 作为本发明的一种优选方案，所述密封圈的外圆端部设置成与锥形台阶相匹配的锥形。\n[0012] 作为本发明的另一种优选方案，所述氮气瓶的出气口与进气口连接的管路上安装减压阀。\n[0013] 与现有技术相比，本发明的多因素作用下石膏岩对混凝土腐蚀效果的试验装置具有如下优点：\n[0014] 1、该试验装置能够研究多种因素包括：混凝土强度、混凝土抗渗等级、C3A含量、水压、时间和硫酸根浓度共同作用下的腐蚀效果。\n[0015] 2、试验装置简单考虑因素全面，对现场施工具有指导意义。\n附图说明\n[0016] 图1为多因素作用下石膏岩对混凝土腐蚀效果的试验装置的结构示意图；\n[0017] 图2为底座的剖面视图；\n[0018] 图3为密封圈的剖面视图；\n[0019] 图4为压紧环的剖面视图；\n[0020] 图5为压紧环的俯视图；\n[0021] 图6为螺母帽的剖面视图。\n[0022] 附图中：1—底座；2—密封圈；3—压紧环；4—螺母帽；5—排水口；6—标准圆柱型试件；7—环形腔体；8—恒温水浴箱；9—氮气瓶；10—试件安装腔体；11—进气口；12—减压阀；13—孔。\n具体实施方式\n[0023] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。\n[0024] 如图1所示，多因素作用下石膏岩对混凝土腐蚀效果的试验装置，包括底座1、密封圈2、压紧环3、螺母帽4、恒温水浴箱8和氮气瓶9。\n[0025] 底座的结构如图2所示，底座1的中部在竖直方向设置一上端敞口的试件安装腔体\n10，试件安装腔体10由上下两个孔组成，且上部孔的直径大于下部孔的直径，大直径的孔与小直径的孔的连接部位形成一锥形台阶，大直径的孔的孔壁上设置内螺纹，底座1的外圆上部设置外螺纹。底座1的底部设置一与试件安装腔体内相通的排水口5，恒温水浴箱8沿底座\n1的外圆周设置，通过该恒温水浴箱8可以使试件安装腔体10内的标准圆柱型试件6保持在设置温度。\n[0026] 密封圈的结构如图3所示，密封圈2的外圆端部设置成与锥形台阶相匹配的锥形，密封圈2卡在试件安装腔体10的锥形台阶上，能与试件安装腔体10的锥形台阶形成更好的密封。压紧环的结构如图4、5所示，压紧环3旋合在试件安装腔体10的上部孔内，压紧环3的底端压紧密封圈2。在压紧环3的顶端面上沿圆周方向均布设置四个用于旋转该压紧环3的孔13，旋转该压紧环3时，只需选用扳手，将扳手上的四个销插入压紧环3上对应的四个孔13内，便可驱动该压紧环3转动。\n[0027] 螺母帽的结构如图6所示，螺母帽4旋合在底座1的顶部并与底座1密封配合，在底座1的顶端与螺母帽4内的顶部之间形成一环形腔体7。螺母帽4的顶部中部设置一进气口\n11，氮气瓶9的出气口通过管路与进气口11连接，氮气瓶9的出气口与进气口11连接的管路上安装减压阀12。\n[0028] 使用该装置进行试验时，首先，确定影响因素：混凝土强度、混凝土抗渗等级、C3A含量、水压、温度和时间。根据工程条件、水文地质条件和试验目的，设计各因素的梯度，建立正交试验表。按照试验表，配置不同强度、不同抗渗等级、不同C3A含量的混凝土，用模具浇筑成直径50mm高100mm的两个标准圆柱型试件；一个标准圆柱型试件用于做腐蚀试验，另一个标准圆柱型试件用于对比。然后，将用于做腐蚀试验的标准圆柱型试件6置于试件安装腔体10中，使用密封圈2和压紧环3将标准圆柱型试件6固定在试件安装腔体10内。基于石膏岩对混凝土的腐蚀机理是硫酸根和混凝土发生物理化学作用的结果，采用纯硫酸钙颗粒配置不同浓度的硫酸钙溶液。再根据正交实验表，向环形腔体7内先注入配好的硫酸钙溶液。\n最后通过气瓶向环形腔体7内通入含压(含有一定压力)的氮气对硫酸钙溶液加压，所加压大小依据正交试验表。达到试验时间后，取出腐蚀后的标准圆柱型试件6，擦干后称量质量，测量质量变化，表面裂纹变化；将腐蚀后的标准圆柱型试件6采用三轴试验机做抗压实验，得出其抗压强度。\n[0029] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。