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一种顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统的制作方法
【专利摘要】一种顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，所述试验系统包括控温加热系统、喷淋系统、光照模拟系统、潮汐模拟系统、湿度调节系统、模拟参数控制系统；环境模拟室采用顶部开启和地下嵌入式相结合，配合吊车使用，能真正地实现大型构件方便、快捷地进入环境模拟室；本实用新型采用在大型构件周围多点布置温控、光照装置，满足试验中大型构件各处温度、光照同步或异步的要求；将温度传感器、光照强度检测仪设置在构件表面，根据构件表面的温度、光照强度传感器来智能控制加热、光照的进行，能有效地提高环境模拟加速速率；所述试验系统能分别或交替对大型构件实现海洋环境中水下区、水位变动区、浪溅区和大气区四种环境模拟加速试验。
【专利说明】一种顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，适合大型混凝土构件海洋侵蚀环境模拟加速试验。
【背景技术】
[0002]处于海洋环境的钢筋混凝土结构，往往由于氯离子侵蚀至钢筋锈蚀而劣化其工作性能，缩短服役寿命，造成巨大的经济损失。所以为避免或减缓此类情况发生，对海洋环境中钢筋混凝土结构服役行为的研究具有十分重要的意义。通常采用的试验方法包括通电加速钢筋锈蚀、暴露站、人工气候模拟试验室。通电加速钢筋锈蚀法与自然状态钢筋锈蚀机理不同，对研究海洋环境中钢筋混凝土服役行为具有局限性；暴露站真实地反映环境作用对混凝土构件产生的影响，但是试验周期长，并且各环境参数的可控性差，不同程度地约束试验研究地开展。人工气候模拟实验室功能齐备、技术先进，但是造价昂贵，且现有的人工气候模拟实验室通常采用侧面开门，大型构件体积大、重量重，这无疑给大型构件进入模拟实验室带来巨大的麻烦，甚至出现在搬运过程中构件局部损坏的情况，限制了大型构件海洋侵蚀环境模拟试验的开展。自然环境中大型构件长度长时，可能出现其周围环境出现差异性的问题，因此在环境模拟试验中，要求能提供同步或异步环境参数，目前的环境模拟实验系统更多地强调环境模拟室中环境参数的统一性，而忽略了可控差异性的要求。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足而提供一种结构简易实用、使用方便、多功能的顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0005]一种顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，包括环境模拟室，所述环境模拟室的上方开口四周密封，所述环境模拟室内部的底部安装有多个构件支撑块，所述环境模拟室的底部还设有多个底部加热装置，所述环境模拟室内部设有多个光照模拟器，所述环境模拟室内还设有加湿器和除湿器，所述构件支撑块上放置有试验构件，所述光照模拟器的位置与所述试验构件的位置相对应，所述环境模拟室的一侧还设有液体存储室，所述环境模拟室和液体存储室之间通过输液装置和抽水装置连接，所述输液装置包括输液管和与输液管连接的输水泵，所述输液管通过所述输水泵将液体存储室的溶液输送到环境模拟室内，所述抽水装置包括抽水管和与抽水管连接的抽水泵，所述抽水管通过所述抽水泵将环境模拟室中试验溶液输送到液体存储室内，所述输液管的出水端段沿试验构件长度方向设置在所述试验构件上并且所述输液管出水端段上设有多个喷淋孔，所述输液管进水端和抽水管上设有溶液流量调节器，所述抽水管的进水端设置在环境模拟室的底部，所述试验构件上设有多个表面温度传感器，所述试验构件在光照模拟器对应的位置上设有光照强度检测仪，所述环境模拟室内部侧壁上设有多个侧壁加热装置、多个侧壁温度传感器和多个侧壁湿度传感器，所述侧壁湿度传感器控制加湿器和除湿器的启闭，所述光照强度检测仪控制光照模拟器的光照强度，所述表面温度传感器和侧壁温度传感器分别控制侧壁加热装置和底部加热装置的温度，所述溶液流量调节器控制所述输水泵和所述抽水泵的功率。
[0006]所述环境模拟室的内侧壁上还设有液位传感器，所述液位传感器控制输水泵和抽水栗的启闭。
[0007]所述环境模拟室的上方开口上活动安装有保温盖板，所述保温盖板上设有方便起吊的起吊扣件，所述保温盖板与所述环境模拟室连接处设有密封条。
[0008]所述环境模拟室设有检修孔，所述检修孔与检修梯连接，所述检修梯连通检修孔与环境模拟室的底部。
[0009]所述输液管在所述液体存储室内的进水端和抽水管在所述环境模拟室内的进水端上均安装有滤网。
[0010]所述环境模拟室内设置有多个灯具支架，所述光照模拟器安装在所述灯具支架上，所述环境模拟室的相对内壁上安装有侧壁轨道，所述灯具支架安装在所述侧壁轨道上。[0011 ] 所述环境模拟室侧壁上方安装有与外界连通的排气扇。
[0012]所述光照模拟器采用氙灯具。
[0013]由于采用上述方案，本实用新型通过侧壁和底部加热装置、氙灯具、抽水泵、输水泵、液体存储室、加湿器和除湿器集成布设，再通过设置在试验构件上的输液管达到模拟海洋环境的目的，液位传感器、光照强度检测仪、表面温度传感器、侧壁温度传感器和侧壁湿度传感器测得各个部分的数值反馈到控制装置内，再通过控制装置内预定值对抽水泵、输水泵、侧壁和底部加热装置、氙灯具、加湿器和除湿器进行相应调整。
[0014]综上所述，本实用新型具有结构简易实用、使用方便、多功能等优点，能分别或交替对大型构件实现海洋环境中水下区、水位变动区、浪溅区和大气区四种氯离子侵蚀环境模拟加速试验，适合大型混凝土构件海洋侵蚀环境模拟加速试验。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的正视图。
[0016]图2为本实用新型的俯视图。
[0017]图3为本实用新型图1A-A面的剖面图。
[0018]图4为本实用新型图1B-B面剖面图。
[0019]图5为本实用新型的温控、光照系统布置示意图。
[0020]图中，1、试验构件，2、构件支撑块，3、底部加热装置，4、环境模拟室，5、侵蚀液液面，6、液体存储室，7、地面，8、输液管，9、喷淋孔，10、检查孔，11、检修梯，12、保温盖板，13、支架A，14、输水泵，15、灯具支架，16、氙灯具，17、光照强度检测仪，18、表面温度传感器，19、溶液流量调节器A，20、侧壁轨道，21、密封条，22、侧壁加热装置，23、抽水管，24、抽水管出水端，25、输液管进水端，26、抽水泵，27、溶液流量调节器B，28、液位传感器A，29、侧壁温度传感器，30、排气扇，31、加湿器，32、除湿器，33、支架B，34、侧壁湿度传感器，35、吊车梁，36、吊车，37、液位传感器B，38、起吊扣件，39、检查孔开启把手，40、检查孔开启铰链，41、滤网。
【具体实施方式】[0021 ] 下面结合附图，进一步详细说明本专利的【具体实施方式】。
[0022]如图1所示，一种顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，采用顶启嵌入式环境模拟室；所述的环境模拟室4部分露出地面，环境模拟室4顶部可全部开启，大型构件可使用吊车36吊入环境模拟室4中，环境模拟室4顶部分片采用可开启的保温盖板，所述保温盖板采用双层保温不锈钢盖板，环境模拟室4四周的双层保温不锈钢盖板12下设有密封条21，并凭借双层保温不锈钢盖板12的自重增加密封性能。
[0023]本装置内设有海洋环境模拟加速试验系统，它包括温加热系统、喷淋系统、光照模拟系统、潮汐模拟系统、湿度调节系统、模拟参数控制系统。
[0024]所述控温加热系统包括:溶液中的底部加热装置3、侧壁加热装置22以及表面温度传感器18、侧壁温度传感器29 ;所述底部加热装置3均匀分布在环境模拟室4底部；所述侧壁加热装置22分两层分别放置在侧壁高度三分点处，每层放置4个侧壁加热装置22，每个侧壁加热装置22分别调控其所在局部空间温度。侧壁温度传感器29放置在侧壁加热装置22附近，试验构件表面温度传感器放置在试验表面控制点上，根据侧壁温度传感器29、表面温度传感器18测试参数可进行侧壁加热装置22的开启和功率，以实现同步和异步控制环境模拟室4内和试验构件表面温度的要求。
[0025]所述喷淋系统包括:输液管8、抽水管23、喷淋孔9、支架A13、输水泵14以及溶液流量调节器A19;
[0026]所述光照模拟系统包括:氙灯具16、侧壁轨道20、移动光照灯具支架15以及光照强度检测仪17，氙灯具16根据光照强度检测仪17测试参数可进行智能光照强度调节。
[0027]所述潮汐模拟系统包括:输液管8、抽水管23、抽水管出水端24、输液管进水端25、支架A13、输水泵14、抽水泵26、液位传感器A28、液位传感器B37、溶液流量调节器A19、溶液流量调节器B27以及液体存储室6，根据试验参数要求由液位传感器A28、液位传感器B37测试液面位置控制输水泵14和抽水泵26开关，根据试验参数要求由溶液流量调节器A19、溶液流量调节器B27控制潮汐速度。
[0028]所述湿度调节系统包括加湿器31、除湿器32、排气扇30、支架B33以及侧壁湿度传感器34，根据试验参数要求由侧壁湿度传感器测试相对湿度值控制加湿器31、除湿器32、排气扇30的开启。
[0029]所述模拟参数控制系统包括:采用控制装置通过表面温度传感器18、光照强度检测仪17、侧壁温度传感器29、液位传感器A19、液位传感器B37、侧壁湿度传感器34控制底部加热装置3、氙灯具16、侧壁加热装置22、输水泵14、抽水泵26、加湿器31、除湿器32、排气扇30的开启或输出功率。
[0030]本实用新型能分别或交替对大型构件实现海洋环境中水下区、水位变动区、浪溅区和大气区四种氯离子侵蚀环境模拟加速试验。
[0031]模拟所述海洋环境水下区时，开启所述控温加热系统，将大型构件浸没在环境模拟室4的侵蚀液液面5以下，以模拟海洋水下区氯离子侵蚀环境。
[0032]模拟所述海洋环境水位变动区时，开启所述控温加热系统、所述光照模拟系统，并根据试验参数条件运行所述潮汐模拟系统，以模拟海洋水位变动区干湿循环氯离子侵蚀环境。
[0033]模拟所述海洋环境浪溅区时，开启所述控温加热系统、所述湿度调节系统，并根据试验参数条件运行所述喷淋系统，以模拟海洋浪溅区干湿循环氯离子侵蚀环境。
[0034]模拟所述海洋大气区时，开启所述控温加热系统、所述湿度调节系统，以模拟海洋大气区氯离子侵蚀环境。
[0035]同时根据试验参数要求，可进行温控加热系统、喷淋系统、光照模拟系统、潮汐模拟系统、湿度调节系统的组合应用，以实现模拟或强化温度、湿度、浪溅作用、雨淋、潮汐、光照、腐蚀性介质七种环境因素效应。
[0036]具体工作过程:1.实验前准备工作
[0037]将吊车梁35上吊车36移动至环境模拟室4上方，采用吊车36配合吊绳勾住双层保温不锈钢盖板起吊扣件38，开启环境模拟室4顶部的双层保温不锈钢盖板12，放置旁边空地，采用吊车36将试验构件I吊起放置环境模拟室4中的混凝土构件支撑块2上。根据试验侵蚀液溶度需要配置侵蚀液。在环境模拟加速试验系统运行前，采用吊车盖上环境模拟室4的双层保温不锈钢盖板12。
[0038]2.试验的实施
[0039]I)模拟所述海洋水下区氯离子侵蚀环境。在试验构件I表面放置表面温度传感器18，将试验构件I浸没在侵蚀液液面5以下，根据试验参数要求开启底部加热装置3，并将表面温度传感器18、底部加热装置3与模拟参数控制系统连接，以实现依据试验参数要求由构件表面实时温度实测值控制底部加热装置3的开启和输出功率。
[0040]2)模拟所述海洋水位变动区干湿循环氯离子侵蚀环境。在试验构件I表面放置表面温度传感器18、光照强度检测仪17 ;根据试验参数要求将侵蚀液液面5设置在试验构件I中；将输水泵14、抽水泵26放置在支架A13之上，将抽水管23、抽水管出水端24与抽水泵26连接，将输液管进水端25、输液管8与输水泵14连接，抽水管23和输液管进水端25端部连接滤网41。沿环境模拟室4侧壁轨道20将光照灯具支架15移动至试验要求位置。
[0041]根据试验光照要求开启氙灯具16。将试验构件I表面的光照强度检测仪17、氙灯具16与模拟参数控制系统连接，以实现依据试验参数要求由构件表面实时光照强度实测值控制氙灯具的开启与输出功率。
[0042]根据试验潮汐速度要求调节溶液流量调节器A19、溶液流量调节器B27，并根据试验温度参数要求开启侧壁加热装置22。环境模拟室4内侵蚀溶液通过抽水管23、溶液流量调节器A19由抽水泵26流经抽水管出水端24进入液体存储室6，此过程为潮落过程；再通过输液管进水端25、溶液流量调节器B27由输水泵14流经输液管8、喷淋孔9至构件表面，此过程为潮涨过程。将侧壁温度传感器29、侧壁加热装置22以及液位传感器A19、液位传感器B37、抽水泵26、输水泵14与模拟参数控制系统连接，以实现根据试验潮汐位置要求由液位传感器A28、液位传感器B37控制抽水泵26、输水泵14的开启，以及根据试验参数要求由侧壁温度传感器29实测值控制侧壁加热装置22的开启和输出功率。
[0043]3)模拟所述海洋浪溅区干湿循环氯离子侵蚀环境。在试验构件I表面放置表面温度传感器18 ;根据试验参数要求将侵蚀液液面5设置在试验构件I以下；将输液管8、输液管23、溶液流量调节器A19与输水泵14连接。将输水泵14、放置在支架A13之上，加湿器31、除湿器32放置在支架B33上。
[0044]根据试验温度要求开启侧壁加热装置22，将侧壁温度传感器29、构件表面表面温度传感器18、侧壁加热装置22与模拟参数控制系统连接，以实现根据试验温度要求由构件表面温度实时实测值控制侧壁加热装置22的输出功率。
[0045]根据试验湿度要求开启加湿器31、除湿器32，必要时开启排气扇30，将加湿器31、除湿器32、排气扇30、侧壁湿度传感器34与模拟参数控制系统连接，以实现根据试验温度要求由环境模拟室4内湿度实时实测值控制加湿器31、除湿器32、排气扇30的输出功率。
[0046]根据试验喷淋强度要求设置溶液流量调节器，环境模拟室4内侵蚀溶液通过抽水管23、溶液流量调节器A19由输水泵14流经输液管8、喷淋孔9至构件表面，完成喷淋过程，抽水管23端部设置滤网41。
[0047]将侧壁加热装置22、输水泵14与计算机连接，根据试验干湿循环时间要求控制侧壁加热装置22、输水泵14的开启。
[0048]4)模拟所述海洋大气区氯离子侵蚀环境。在试验构件I表面放置表面温度传感器18 ;根据试验参数要求将侵蚀液液面5设置在试验构件I以下，加湿器31、除湿器32放置在支架B33上。
[0049]根据试验要求开启底部加热装置3、侧壁加热装置22、排气扇30、加湿器31、除湿器32 ;将底部加热装置3、侧壁加热装置22、排气扇30，加湿器31，除湿器32、侧壁温度传感器29、侧壁湿度传感器34与模拟参数控制系统连接，以实现根据试验温度、湿度要求由环境模拟室4内温度、湿度实时实测值控制侧壁加热装置22、加湿器31、除湿器32、排气扇30的开启和输出功率。
[0050]5)同步或异步控制大型构件周围的温度和光照。多点布置侧壁加热装置22、氙灯具16和构件表面温度传感器22和光照强度检测仪17 ;开启多点布置的侧壁加热装置22，将构件表面的温度传感器22A、侧壁加热装置22A与计算机连接，根据试验要求以构件表面温度传感器22A智能控制侧壁加热装置22A的开启和功率；开启多点布置的氙灯具16，将构件表面的光照强度检测仪17A、氙灯具16A与计算机连接，根据试验要求以构件表面光照强度检测仪17A智能控制氙灯具16A的开启和功率。以此类推采用构件表面温度传感器22B、C、D智能控制侧壁加热装置22B、C、D的开启和功率，采用构件表面光照强度检测仪17B、C、D智能控制氙灯具16B、C、D的开启和功率。
[0051]3.环境模拟室的维护
[0052]在环境模拟室4顶部双层保温不锈钢盖板12上有个可开启的检查孔10，抓住检查孔开启把手39，绕检查孔开启铰链40开启，通过检查孔沿检修梯11可进入环境模拟室4内进行安装设备、设备维护等。
[0053]试验结束后采用水泵将侵蚀溶液排除环境模拟室4。
【权利要求】
1.一种顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，其特征在于，包括环境模拟室，所述环境模拟室的上方开口四周密封，所述环境模拟室内部的底部安装有多个构件支撑块，所述环境模拟室的底部还设有多个底部加热装置，所述环境模拟室内部设有多个光照模拟器，所述环境模拟室内还设有加湿器和除湿器，所述构件支撑块上放置有试验构件，所述光照模拟器的位置与所述试验构件的位置相对应，所述环境模拟室的一侧还设有液体存储室，所述环境模拟室和液体存储室之间通过输液装置和抽水装置连接，所述输液装置包括输液管和与输液管连接的输水泵，所述输液管通过所述输水泵将液体存储室的溶液输送到环境模拟室内，所述抽水装置包括抽水管和与抽水管连接的抽水泵，所述抽水管通过所述抽水泵将环境模拟室中溶液输送到液体存储室内，所述输液管的出水端段沿试验构件长度方向设置在所述试验构件上并且所述输液管出水端段上设有多个喷淋孔，所述输液管进水端和抽水管上设有溶液流量调节器，所述抽水管的进水端设置在环境模拟室的底部，所述试验构件上设有多个表面温度传感器，所述试验构件在光照模拟器对应的位置上设有光照强度检测仪，所述环境模拟室内部侧壁上设有多个侧壁加热装置、多个侧壁温度传感器和多个侧壁湿度传感器，所述侧壁湿度传感器控制加湿器和除湿器的启闭，所述光照强度检测仪控制光照模拟器的光照强度，所述表面温度传感器和侧壁温度传感器分别控制侧壁加热装置和底部加热装置的温度，所述溶液流量调节器控制所述输水泵和所述抽水泵的功率。
2.根据权利要求1所述的顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，其特征在于，所述环境模拟室的内侧壁上还设有液位传感器，所述液位传感器控制输水泵和抽水栗的启闭。
3.根据权利要求1或2所述的顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，其特征在于，所述环境模拟室的上方开口上活动安装有保温盖板，所述保温盖板上设有方便起吊的起吊扣件，所述保温盖板与所述环境模拟室连接处设有密封条。
4.根据权利要求1所述的顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，其特征在于，所述环境模拟室设有检修孔，所述检修孔与检修梯连接，所述检修梯连通检修孔与环境模拟室的底部。
5.根据权利要求1所述的顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，其特征在于，所述输液管在所述液体存储室内的进水端和抽水管在所述环境模拟室内的进水端上均安装有滤网。
6.根据权利要求1所述的顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，其特征在于，所述环境模拟室内设置有多个灯具支架，所述光照模拟器安装在所述灯具支架上，所述环境模拟室的相对内壁上安装有侧壁轨道，所述灯具支架安装在所述侧壁轨道上。
7.根据权利要求1所述的顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，其特征在于，所述环境模拟室侧壁上方安装有与外界连通的排气扇。
8.根据权利要求1所述的顶启嵌入式大型构件海洋侵蚀环境模拟加速试验系统，其特征在于，所述光照模拟器采用氙灯具。
【文档编号】G01N17/00GK203643310SQ201320834025
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】黄滢, 卫军, 董荣珍, 刘晓春, 曾华, 王陈贵生 申请人:中南大学, 江西科技师范大学, 高速铁路建造技术国家工程实验室