氯盐-渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置与评价方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了氯盐

【技术实现步骤摘要】
renewal,under fixed conditions
’
和ASTM C1308—08(2017)
‘
Accelerated Leach Test for Diffusive Releases from Solidified Waste and a Computer Program to Model Diffusive,Fractional Leaching from Cylindrical Waste Forms
’
等规范中都有提及。
[0006]总的来说，在海洋环境中的混凝土结构受到水压力驱动不仅受到氯离子等外部化学介质的侵蚀，同时自身也会发生可溶性水化物的溶出性侵蚀，导致宏观性能进一步降低，危及其安全服役性能。而综合考虑针对混凝土结构氯盐
‑
渗透溶蚀双重劣化条件的试验装置与方法目前尚存空白，关于双重劣化条件下混凝土机理研究的技术方法与指导标准仍有待完善。首先，现存的无论是针对氯离子侵蚀还是溶蚀影响下的混凝土结构性能劣化研究试验装置或方法很多都是针对单一因素的特定应用场景，尽管在氯离子侵蚀条件时会出现多因素的考虑，但往往针对的都是温度、湿度等环境因素的耦合作用，鲜少考虑渗透溶蚀与氯盐的双重劣化条件的实现；然而，对于真实海洋环境中混凝土结构耐久性能研究而言，氯离子侵蚀与混凝土内部水化物溶蚀都是不可忽略影响因素，忽略其中之一或者将其分开描述都可能导致结构在运维中“欠保护”或偏离实际研究的准确度从而造成相当大的安全隐患。因此，对海洋环境氯盐
‑
渗透溶蚀劣化条件的混凝土相关传质试验研究装置与评价方法的进一步提出与优化应引起重视。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有试验研究手段的不足之处，提供氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置与评价方法。本装置通过水压力数控系统对灌装的氯化钠溶液的亚克力压力仓施加动、静水压作用，使溶液内的氯离子保持一维方向向混凝土试件进行传输，装置配备渗流液收集容器，可以通过收集渗流液测定混凝土内部钙离子溶出浓度。结合混凝土内部氯离子浓度分布特征与渗流液中钙离子浓度演化的同时性测定，以及基于装置可测指标如水分渗透率、离子浓度等推导得到的氯离子扩散系数与氯离子传输行为预测模型，可实现水压作用下混凝土内部由氯盐
‑
渗透溶蚀引起的双重劣化机理研究。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]一种氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置，包括水压力数控系统、增压泵、增压舱、侵蚀反应舱与渗流液收集容器，所述增压泵控制接口与水压力数控系统相连，增压泵出气接口与增压舱相连，所述的侵蚀反应舱和渗流液收集容器从上至下依次连通，侵蚀反应舱底部设有泄水孔；
[0010]所述的增压舱内均布用于固定混凝土试件的卡位模具，所述卡位模具位于泄水孔的一侧，通过增压舱为侵蚀反应舱提供动、静水压驱动力，使增压舱内灌装的氯化钠溶液保持对混凝土试件一维方向的侵蚀。
[0011]进一步地，所述的水压力数控系统用于调节静水压力强度与动水压力周期，所述静水压力强度调节范围为0～1MPa，动水压力周期为4～20s。本专利技术采用的水压力数控系统可灵活调节静水压力强度与动水压力周期以实现海洋环境水压力工况的多样性。
[0012]进一步地，所述增压舱顶部设有封盖板和第一加强板，所述的第一加强板的直径大于封盖板的直径，密封盖板与增压舱之间设有橡胶气密圈。优选增压舱为亚克力材质，增压舱高350mm～450mm，直径400mm～500mm；优选第一加强板的直径比封盖板的直径大150mm～250mm。
[0013]进一步地，所述增压舱上设有用于监测压力波动的压力计、气压阀、泄气阀和液体阀，所述的液体阀与外部的储水罐相连。
[0014]进一步地，所述的卡位模具的数量为4
‑
6，所有卡位模具通过第一挡板隔开，由第一挡板隔开的每个区域内均设有泄水孔，所述的渗流液收集容器内设有与第一挡板相对应的第二挡板，由第二挡板隔开的每个区域分别收集相对应的泄水孔排出的渗流液。优选模具直径为102～104mm，高度为52mm、77mm两种规格，混凝土试件直径为100mm。
[0015]进一步地，所述的卡位模具的数量与泄水孔的数量一致，泄水孔直径为16
‑
20mm。
[0016]进一步地，所述的卡位模具为半工字形的中空圆柱体结构，卡位模具的顶部内径和底部内径小于中部内径，卡位模具的高度低于侵蚀反应舱的高度，卡位模具的腔室边缘内置O型密封圈。
[0017]进一步地，所述渗流液收集容器通过2～4个活动卡扣与侵蚀反应舱相连，渗流液收集容器底部设有第二加强板，第二加强板直径大于渗流液收集容器外径。
[0018]一种氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下的混凝土评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0019]S1，利用骨料颗粒制备混凝土试件，基于最小骨料粒径d
i1
与最大骨料粒径d
i2
计算总体几何粒径d
a
：
[0020][0021]式中，m
i
表示特定筛孔的筛余质量，M表示骨料颗粒样品总质量；
[0022]S2，对混凝土试件烘干后称重，记录初始重量M0；
[0023]S3，将混凝土试件安装在权利要求1所述的氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置中的卡位模具处，在增压舱中加入浓度为3％～10％的氯化钠溶液，用于提供氯离子侵蚀介质；所述氯化钠溶液完全覆盖卡位模具，氯化钠溶液直接与位于卡位模具中的混凝土试件相接触；
[0024]S4，利用水压力数控系统进行静水压力强度、动水压力周期以及占空比调节，通过增压泵向增压舱内增压，直至压力波动达到预期；
[0025]S5，增压舱内的氯化钠溶液在压力驱动下沿混凝土试件的一维高度方向渗流，待渗流液收集容器中出现稳定的流体后，开始记录渗流液的流量与时间；
[0026]S6，基于达西定律，根据所记录的渗流液的流量与时间数据，计算本征水分渗透系数K
w
：
[0027]K
w
＝(μ
w
×
Q
×
h
c
)/(P
×
A)
[0028]式中，μ
w
为水的动力黏性系数，h
c
为混凝土试件渗透高度，A为混凝土试件上表面的透水面积，P为水压力，Q为通过混凝土的水平均流量；
[0029]S7，对混凝土试件进行称重，记录盐溶液饱和后的质量M1，并计算孔隙率φ：
[0030][0031]式中，V为盐溶液饱水后混凝土试件的体积；ρ
Nacl
为氯化钠溶液密度。
[0032]S8，通过步骤S6计算得到的本征水分渗透系数K
w
，计算初始氯离子扩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置，其特征在于，包括水压力数控系统(1)、增压泵(2)、增压舱(13)、侵蚀反应舱(14)与渗流液收集容器(19)，所述增压泵(2)控制接口与水压力数控系统(1)相连，增压泵(2)出气接口与增压舱(13)相连，所述的侵蚀反应舱(14)和渗流液收集容器(19)从上至下依次连通，侵蚀反应舱(14)底部设有泄水孔(20)；所述的增压舱(13)内均布用于固定混凝土试件(15)的卡位模具(16)，所述卡位模具(16)位于泄水孔(20)的一侧，通过增压舱(13)为侵蚀反应舱(14)提供动、静水压驱动力，使增压舱内灌装的氯化钠溶液保持对混凝土试件(15)一维方向的侵蚀。2.根据权利要求1所述的氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置，其特征在于，所述的水压力数控系统(1)用于调节静水压力强度与动水压力周期，所述静水压力强度调节范围为0～1MPa，动水压力周期为4～20s。3.根据权利要求1所述的氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置，其特征在于，所述增压舱(13)顶部设有封盖板(11)和第一加强板(10)，所述的第一加强板的直径大于封盖板(11)的直径。4.根据权利要求1所述的氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置，其特征在于，所述增压舱(13)上设有用于监测压力波动的压力计(6)、气压阀(7)、泄气阀(8)和液体阀(22)，所述的液体阀(22)与外部的储水罐(3)相连。5.根据权利要求1所述的氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置，其特征在于，所述的卡位模具(16)的数量为4
‑
6，所有卡位模具(16)通过第一挡板隔开，由第一挡板隔开的每个区域内均设有泄水孔(20)，所述的渗流液收集容器(19)内设有与第一挡板相对应的第二挡板，由第二挡板隔开的每个区域分别收集相对应的泄水孔(20)排出的渗流液。6.根据权利要求5所述的氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置，其特征在于，所述的卡位模具(16)的数量与泄水孔(20)的数量一致，泄水孔直径为16
‑
20mm。7.根据权利要求1或5所述的氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置，其特征在于，所述的卡位模具(16)为半工字形的中空圆柱体结构，卡位模具(16)的顶部内径和底部内径小于中部内径，卡位模具(16)的高度低于侵蚀反应舱(14)的高度，卡位模具(16)的腔室边缘内置O型密封圈(17)。8.根据权利要求1所述的氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验装置，其特征在于，所述渗流液收集容器(19)通过2～4个活动卡扣(18)与侵蚀反应舱(14)相连，渗流液收集容器(19)底部设有第二加强板(10)，第二加强板(10)直径大于渗流液收集容器(19)外径。9.一种氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下的混凝土评价方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，利用骨料颗粒制备混凝土试件，基于最小骨料粒径d
i1
与最大骨料粒径d
i2
计算总体几何粒径d
a
：式中，m
i
表示特定筛孔的筛余质量，M表示骨料颗粒样品总质量；S2，对混凝土试件烘干后称重，记录初始重量M0；S3，将混凝土试件安装在权利要求1所述的氯盐
‑
渗透溶蚀耦合下混凝土传质性能试验
装置中的卡位模具(16)处，在增压舱(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏晋，陈洁静，吴仁杰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：