本發(fā)明屬于模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

水工混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，普遍處于三向受力狀態(tài)，存在拉、壓應(yīng)力。應(yīng)力狀態(tài)與孔隙率息息相關(guān)，壓應(yīng)力較小時(shí)，混凝土孔隙封閉，抑制溶蝕作用，壓應(yīng)力較大或存在拉應(yīng)力時(shí)，孔隙張開，加速溶蝕作用。水工混凝土長(zhǎng)期與環(huán)境水作用，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，其溶蝕作用及侵蝕性離子（硫酸根、氯離子）等對(duì)結(jié)構(gòu)的劣化作用不容忽視。復(fù)雜應(yīng)力條件和高水力梯度同時(shí)作用下水工混凝土結(jié)構(gòu)如面板、閘墩、混凝土壩體等的溶蝕劣化不可避免。因此研究水工混凝土在三向拉、壓應(yīng)力-高水力梯度耦合作用下的溶蝕劣化性能對(duì)于結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行和耐久性評(píng)價(jià)具有重要的意義。

水工混凝土長(zhǎng)期處于高水頭、高水力梯度和環(huán)境水作用，溶蝕劣化不可避免。國(guó)內(nèi)外開展相對(duì)較多的是單向拉、壓、彎曲荷載-化學(xué)耦合作用下的溶蝕劣化試驗(yàn)，有關(guān)三向拉、壓應(yīng)力作用下的混凝土溶蝕劣化性能研究相對(duì)較少。如何使水工混凝土試件長(zhǎng)期處于穩(wěn)定的拉、壓應(yīng)力狀態(tài)是進(jìn)行三向拉、壓應(yīng)力-高水力梯度耦合作用下溶蝕試驗(yàn)的難點(diǎn)。相關(guān)試驗(yàn)方法和裝置尚未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中不能同時(shí)在持續(xù)的三向拉、壓應(yīng)力狀態(tài)和高水力梯度狀態(tài)下研究水工混凝土化學(xué)侵蝕特性的問題，本發(fā)明提供一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗(yàn)裝置及方法，該裝置和方法可以在長(zhǎng)期恒定三向拉、壓應(yīng)力和高水力梯度作用下測(cè)試侵蝕對(duì)水工混凝土性能的影響。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗(yàn)裝置，包括溶液室、密封室和溶蝕室，所述溶液室內(nèi)設(shè)置有密封室，密封室內(nèi)設(shè)置有溶蝕室；

所述溶蝕室包括混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1和分別位于其頂部和底部的頂部透水石10和底部透水石9，

所述密封室包括密封室鋼板13，密封室鋼板13的底部固定于溶液室內(nèi)的底面上，所述密封室鋼板13的外側(cè)壁頂部通過密封室支架23連接溶液室內(nèi)側(cè)壁；

所述溶液室頂部設(shè)置有進(jìn)水口26、軸壓桿28和水壓傳感器26，

其中：所述底部透水石9通過其底部的基座8安裝于溶液室內(nèi)的底面上，所述密封室鋼板13的底部也安裝于溶液室內(nèi)的底面上，所述基座8、底部透水石9、混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1和頂部透水石10外包裹有高彈性橡膠管2，

所述混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1外高彈性橡膠管2兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁為拉力面，所述混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1外高彈性橡膠管2另外兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁為壓力面；所述拉力面上設(shè)置有拉力鋼板3和拉力螺栓18，所述拉力螺栓18一端穿過拉力鋼板3抵住混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1，拉力螺栓18的另一端抵住密封室鋼板13的內(nèi)側(cè)壁，所述壓力面上通過軟鋼墊層4連接壓力鋼板5，所述軟鋼墊層4和壓力鋼板5通過壓力螺栓6固定于高彈性橡膠管2的壓力面上，

所述密封室鋼板13頂部與高彈性橡膠管2相接，且密封室鋼板13與高彈性橡膠管2及其之間的底面將密封室分隔為獨(dú)立的空間，所述頂部透水石10頂設(shè)置有加載殼30，所述加載殼30與軸壓桿28的位置相對(duì)應(yīng)，所述軸壓桿28內(nèi)置軸壓傳感器29。

進(jìn)一步的，所述高彈性橡膠管2與密封室鋼板13的接縫處通過乳膠密封，所述高彈性橡膠管2頂部的內(nèi)側(cè)設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置有與凹槽相匹配的密封室止水鋼板16，凹槽外壁設(shè)置有凹槽相匹配的密封室頂部止水橡皮14，所述密封室止水鋼板16、高彈性橡膠管2和密封室頂部止水橡皮14依次通過密封室頂部螺栓17固定連接。

進(jìn)一步的，所述溶液室的底部為底板11，頂部為頂板24，底板11與頂板24之間由側(cè)板連接，所述頂板24與側(cè)板的相接處安裝有密封橡膠27，所述進(jìn)水口26、軸壓桿8和水壓傳感器26均通過頂板24伸入溶液室內(nèi)，所述底部透水石9下方的底板11上設(shè)置有溶蝕室排水管19，所述密封室外的底板11上設(shè)置有溶液室排水管21。

進(jìn)一步的，所述高彈性橡膠管2的拉力面上設(shè)置有預(yù)留孔，所述拉力鋼板3通過預(yù)留孔采用結(jié)構(gòu)膠與混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1粘結(jié)，所述軟鋼墊層4通過結(jié)構(gòu)膠與高彈性橡膠管2的壓力面粘結(jié)，所述軟鋼墊層4和壓力鋼板5通過壓力螺栓6固定連接，所述拉力螺栓18上安裝有拉力傳感器7，壓力螺栓6上安裝有壓力傳感器。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)水口26上設(shè)置有進(jìn)水閥門25，所述溶蝕室排水管19上設(shè)置有溶蝕室排水管閥門20，所述溶液室排水管21上設(shè)置有溶液室排水管閥門22。

進(jìn)一步的，所述密封室鋼板13的底部與底板11之間設(shè)置有密封室底部止水橡皮12，密封室鋼板13與底板11之間通過若干個(gè)密封室底部螺栓15固定。

進(jìn)一步的，所述加載殼30的頂部設(shè)置有一凹槽，所述軸壓桿28下壓時(shí)落入凹槽內(nèi)；所述軸壓桿28為一根中空管，其中設(shè)置有軸壓傳感器29，軸壓傳感器29隨軸壓桿28伸入溶液室內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述溶液室內(nèi)底板11上設(shè)置有三組基座8，每組基座8對(duì)應(yīng)一組密封室和溶蝕室及其他相對(duì)應(yīng)的部件，同時(shí)進(jìn)行三組試驗(yàn)。

進(jìn)一步的，自進(jìn)水口26向溶液室內(nèi)輸入侵蝕溶液；所述侵蝕溶液為硫酸鈉、硫酸鎂、氯化鈉、氯化鎂中的一種溶液或幾種溶液的混合液。

一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，制作混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件：按照規(guī)范要求制作混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，在室溫環(huán)境中成型并養(yǎng)護(hù)至28天；

第二步，混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件密封：沿著混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件的軸向在其外包裹高彈性橡膠管2，高彈性橡膠管2拉力面兩側(cè)采用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉力鋼板3，高彈性橡膠管的壓力面兩側(cè)粘貼軟鋼墊層4及壓力鋼板5，限定滲流通道由混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件頂部流向底部；

第三步，正向壓預(yù)應(yīng)力加載：將一端焊接在密封室鋼板13的拉力螺栓18穿過高彈性橡膠管2上的預(yù)留孔，并旋緊拉力螺栓18給拉力鋼板3施加拉力；同樣采用壓力螺栓6緊固壓力面的壓力鋼板5，并旋緊壓力螺栓給混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件施加壓應(yīng)力；通過拉力傳感器7監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力大小，直到指定荷載；

第四步，安裝混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件：在混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1頂部安裝頂部透水石10，混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1底部安裝底部透水石9，并底部透水石9安置在密封室內(nèi)的基座8上，其中高彈性橡膠管自下而上包裹于基座8、底部透水石9、混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1和頂部透水石10外；

第五步，組裝密封室：首先在底板11上表面的凹槽內(nèi)裝密封室底部止水橡皮12，然后將密封室鋼板13的底面扣于密封室底部止水橡皮12上面，密封室底部止水橡皮12頂面凸起伸入密封室鋼板13底面的凹槽，并用密封室底部螺栓15固定；完成后將高彈性橡膠管頂部?jī)?nèi)側(cè)的凹槽內(nèi)安裝密封室止水鋼板，凹槽為安裝密封室頂部止水橡皮，并采用密封室頂部螺栓固定；密封室內(nèi)部與外部侵蝕溶液隔離，防止拉力、壓力螺栓侵蝕而導(dǎo)致預(yù)緊力損失和螺栓上的拉力、壓力傳感器失效；

第六步，反向預(yù)緊力施加：拉力螺栓18的一端穿過拉力鋼板3，拉力螺栓18的另一端旋緊固定在密封室鋼板13的內(nèi)側(cè)壁上，施加反向預(yù)緊力到指定值；

第七步，安裝溶液室：溶液室側(cè)板分別與頂板24和底板11相接，側(cè)板內(nèi)壁通過密封室支架23與密封室鋼板13相接，頂板24上插入有進(jìn)水口26、水壓傳感器26和內(nèi)置軸壓傳感器29的軸壓桿28，軸壓傳感器29用于監(jiān)測(cè)縱向壓應(yīng)力值，所述軸壓桿28與加載殼30上的凹槽相對(duì)應(yīng)；溶蝕室內(nèi)對(duì)應(yīng)的底板11上設(shè)置有溶蝕室排水管19，密封室外對(duì)應(yīng)的底板11上設(shè)置有溶液室排水管21；

第八步，注入侵蝕溶液：關(guān)閉溶液室排水管閥門22，打開溶蝕室排水管閥門20和進(jìn)水閥門25，注入試驗(yàn)用侵蝕溶液，并加壓，水壓傳感器31監(jiān)測(cè)溶液室內(nèi)溶液壓力，直至達(dá)到需要的高水力梯度；

第九步，補(bǔ)充溶液壓力和正反向預(yù)緊力：當(dāng)水壓傳感器和拉、壓力傳感器監(jiān)測(cè)到溶液室和密封室內(nèi)溶液壓力損失超過設(shè)定值，則通過進(jìn)水閥門注入侵蝕溶液，補(bǔ)充溶液壓力，若密封室內(nèi)壓力、拉力螺栓預(yù)緊力損失超過設(shè)定值，打開溶蝕室排水管閥門，放出侵蝕介質(zhì)，然后打開密封室，用扭矩扳手補(bǔ)充預(yù)緊力到指定值，然后密封，重新注入侵蝕介質(zhì)繼續(xù)溶蝕試驗(yàn)；

第十步，補(bǔ)充溶液壓力：當(dāng)水壓傳感器26監(jiān)測(cè)到溶液室內(nèi)溶液壓力損失超過預(yù)定值時(shí)，由進(jìn)水閥門25補(bǔ)充壓力溶液到指定壓強(qiáng)，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)；

第十一步，補(bǔ)充軸壓：當(dāng)軸壓傳感器29監(jiān)測(cè)到軸向壓力損失超過允許值，采用扭矩扳手旋緊軸壓桿28，補(bǔ)充軸向壓力到指定值，繼續(xù)施加軸壓進(jìn)行試驗(yàn)；

第十二步，補(bǔ)充預(yù)緊力：當(dāng)拉、壓力向傳感器監(jiān)測(cè)到壓力面和拉力面的拉、壓應(yīng)力損失超過許可值時(shí)，進(jìn)行補(bǔ)充預(yù)緊力，首先打開溶液室排水閥門22，放空侵蝕溶液，然后打開密封室，旋緊壓力、拉力螺栓至需要預(yù)緊力，并重新密封；關(guān)閉溶液室底板閥門22，并重新注入侵蝕溶液，繼續(xù)進(jìn)行溶蝕試驗(yàn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明可以對(duì)水工混凝土持續(xù)施加三向拉、壓應(yīng)力，又可提供高水力梯度化學(xué)侵蝕環(huán)境，可以方便進(jìn)行三向拉、壓應(yīng)力-高水力梯度耦合作用下水工混凝土溶蝕劣化試驗(yàn)。

2、水平向通過正反向預(yù)緊力對(duì)混凝土施加恒定兩向拉壓應(yīng)力，通過加載軸施加豎向壓應(yīng)力，提供三向壓應(yīng)力環(huán)境。加載方式占用空間小，經(jīng)濟(jì)實(shí)用且可重復(fù)加載，優(yōu)勢(shì)顯著。

3、通過拉力、壓力螺栓拉、壓力傳感器來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試件應(yīng)力，通過加載軸內(nèi)部壓力傳感器監(jiān)測(cè)豎向壓應(yīng)力，在預(yù)緊力衰退時(shí)，采用扭矩扳手來補(bǔ)充預(yù)緊力，維持荷載恒定。

4、壓力鋼板與混凝土試件間設(shè)置軟鋼墊板，墊板剛度小于壓力鋼板又大于橡膠，可將壓力鋼板的擠壓力均勻傳遞給橡膠管和試件。每個(gè)壓力鋼板接受四根壓力螺栓傳遞過來的緊固力，中間存在較大彎矩和撓曲變形，導(dǎo)致荷載承受的不是均勻壓應(yīng)力。通過添加軟鋼墊層，可有效避免應(yīng)力集中現(xiàn)象。

5、侵蝕性溶液與壓力、拉力螺栓接觸會(huì)導(dǎo)致預(yù)緊力嚴(yán)重?fù)p失。因此，通過設(shè)置密封室，將壓力、拉力螺栓及拉、壓力傳感器和侵蝕溶液分離開，保證加載裝置和傳感器安全，提高持荷穩(wěn)定性。

6、溶液室由底板、側(cè)板和頂板組成，底部設(shè)置溶蝕室排水孔、溶液室排水孔，頂部設(shè)置進(jìn)水孔、軸壓桿，用來存放高壓侵蝕溶液和施加軸向壓力。底板上共設(shè)置三處基座，可同時(shí)進(jìn)行三組不同應(yīng)力狀態(tài)下高水力梯度水工混凝土溶蝕試驗(yàn)。

7、頂板上設(shè)有水壓傳感器，用以監(jiān)測(cè)密封箱內(nèi)水壓力，在水壓損失超過允許值時(shí)可補(bǔ)充壓力侵蝕溶液。

8、密封室鋼板的底部與底板之間設(shè)置有密封室底部止水橡皮，密封室鋼板的底部與底板的連接處各自設(shè)置有凹槽，并在其中填充密封室底部止水橡皮，再采用螺栓固定，可增大滲徑，增強(qiáng)防滲效果，中部設(shè)有螺栓孔，用以固定底部螺栓。

9、本裝置可以進(jìn)行不同三向拉、壓應(yīng)力狀態(tài)高水力梯度下的水工混凝土溶蝕試驗(yàn)，可根據(jù)需要調(diào)整高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力大小以及軸壓大小以模擬試件復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。

10、本裝置可以進(jìn)行不同水力梯度下的滲透溶蝕試驗(yàn)，通過在密封箱內(nèi)注入不同壓力溶液，并采用水壓傳感器和底部排水閥門監(jiān)控壓力大小，得到可調(diào)控的水力梯度。

11、通過在密封箱內(nèi)提供不同溶液，本裝置可以實(shí)現(xiàn)三向拉、壓應(yīng)力-高水力梯度-硫酸鹽侵蝕耦合、三向拉、壓應(yīng)力-高水力梯度-氯鹽侵蝕耦合、三向拉、壓應(yīng)力-高水力梯度-溶蝕耦合及三向拉、壓應(yīng)力-高水力梯度-多種化學(xué)作用耦合下水工混凝土劣化試驗(yàn)。

本發(fā)明是一種既可以長(zhǎng)期保持不同三向拉、壓應(yīng)力又可以提供不同水力梯度和不同化學(xué)侵蝕物質(zhì)作用的技術(shù)性好且經(jīng)濟(jì)的裝置。該裝置可以同時(shí)提供長(zhǎng)期恒定壓力作用、高水力梯度作用和化學(xué)侵蝕作用，也可根據(jù)需要調(diào)整不同方向應(yīng)力大小、應(yīng)力水平、水力梯度和化學(xué)作用水平。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖；

圖3是圖2中的局部結(jié)構(gòu)放大圖；

其中，1-混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，2-高彈性橡膠管，3-拉力鋼板，4-軟鋼墊層，5-壓力鋼板，6-壓力螺栓，7-拉力傳感器，8-基座，9-底部透水石，10-頂部透水石，11-底板，12-密封室底部止水橡皮，13-密封室鋼板，14-密封室頂部止水橡皮，15-密封室底部螺栓，16-密封室止水鋼板，17-密封室頂部螺栓，18-拉力螺栓，19-溶蝕室排水管，20-溶蝕室排水管閥門，21-溶液室排水管，22-溶液室排水管閥門，23-密封室支架，24-頂板，25-進(jìn)水閥門，26-水壓傳感器，27-密封橡膠，28-軸壓桿，29-軸壓傳感器，30-加載殼。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1-3所示，一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗(yàn)裝置，包括溶液室、密封室和溶蝕室，所述溶液室內(nèi)設(shè)置有密封室，密封室內(nèi)設(shè)置有溶蝕室；

所述溶蝕室包括混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1和分別位于其頂部和底部的頂部透水石10和底部透水石9，

所述密封室包括密封室鋼板13，密封室鋼板13的底部固定于溶液室內(nèi)的底面上，所述密封室鋼板13的外側(cè)壁頂部通過密封室支架23連接溶液室內(nèi)側(cè)壁；

所述溶液室頂部設(shè)置有進(jìn)水口26、軸壓桿28和水壓傳感器26，

其中：所述底部透水石9通過其底部的基座8安裝于溶液室內(nèi)的底面上，所述密封室鋼板13的底部也安裝于溶液室內(nèi)的底面上，所述基座8、底部透水石9、混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1和頂部透水石10外包裹有高彈性橡膠管2，

所述混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1外高彈性橡膠管2兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁為拉力面，所述混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1外高彈性橡膠管2另外兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁為壓力面；所述拉力面上設(shè)置有拉力鋼板3和拉力螺栓18，所述拉力螺栓18一端穿過拉力鋼板3抵住混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1，拉力螺栓18的另一端抵住密封室鋼板13的內(nèi)側(cè)壁，一個(gè)拉力面上設(shè)置有上下兩組拉力螺栓18，所述壓力面上通過軟鋼墊層4連接壓力鋼板5，所述軟鋼墊層4和壓力鋼板5通過壓力螺栓6固定于高彈性橡膠管2的壓力面上，一個(gè)壓力面上設(shè)置有上下兩組壓力螺栓6，

所述密封室鋼板13頂部與高彈性橡膠管2相接，且密封室鋼板13與高彈性橡膠管2及其之間的底面將密封室分隔為獨(dú)立的空間，所述頂部透水石10頂設(shè)置有加載殼30，所述加載殼30與軸壓桿28的位置相對(duì)應(yīng)，所述軸壓桿28內(nèi)置軸壓傳感器29。

本發(fā)明通過拉力、壓力螺栓正、反向預(yù)緊力給混凝土加載長(zhǎng)期拉、壓應(yīng)力，在縱向通過加載桿施加豎向壓應(yīng)力以使試件處于三向應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行溶蝕試驗(yàn)，拉力鋼板通過結(jié)構(gòu)膠與混凝土試件粘結(jié)，壓力鋼板下設(shè)軟鋼墊層，以保證壓力可均勻傳遞給試件，并采用拉、壓力傳感器監(jiān)測(cè)溶蝕過程中預(yù)緊力的損失情況并適時(shí)調(diào)整。

所述高彈性橡膠管2與密封室鋼板13的接縫處通過乳膠密封，所述高彈性橡膠管2頂部的內(nèi)側(cè)設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置有與凹槽相匹配的密封室止水鋼板16，凹槽外壁設(shè)置有凹槽相匹配的密封室頂部止水橡皮14，所述密封室止水鋼板16、高彈性橡膠管2和密封室頂部止水橡皮14依次通過密封室頂部螺栓17固定連接，即密封室頂部止水橡皮14抵住密封室鋼板13，密封室頂部止水橡皮14和密封室止水鋼板16共同保證了密封室的獨(dú)立性，侵蝕溶液不會(huì)進(jìn)入密封室，從而保護(hù)了壓力、拉力螺栓及相對(duì)應(yīng)的傳感器。

所述溶液室的底部為底板11，頂部為頂板24，底板11與頂板24之間由側(cè)板連接，所述頂板24與側(cè)板的相接處安裝有密封橡膠27，所述進(jìn)水口26、軸壓桿8和水壓傳感器26均通過頂板24伸入溶液室內(nèi)，所述底部透水石9下方的底板11上設(shè)置有溶蝕室排水管19，所述密封室外的底板11上設(shè)置有溶液室排水管21。

所述高彈性橡膠管2的拉力面上設(shè)置有預(yù)留孔，所述拉力鋼板3通過預(yù)留孔采用結(jié)構(gòu)膠與混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1粘結(jié)，所述軟鋼墊層4通過結(jié)構(gòu)膠與高彈性橡膠管2的壓力面粘結(jié)，所述軟鋼墊層4和壓力鋼板5通過壓力螺栓6固定連接，所述拉力螺栓18上安裝有拉力傳感器7，壓力螺栓6上安裝有壓力傳感器。

所述進(jìn)水口26上設(shè)置有進(jìn)水閥門25，所述溶蝕室排水管19上設(shè)置有溶蝕室排水管閥門20，所述溶液室排水管21上設(shè)置有溶液室排水管閥門22。

所述密封室鋼板13的底部與底板11之間設(shè)置有密封室底部止水橡皮12，密封室鋼板13與底板11之間通過若干個(gè)密封室底部螺栓15固定。

所述加載殼30的頂部設(shè)置有一凹槽，所述軸壓桿28下壓時(shí)落入凹槽內(nèi)；所述軸壓桿28為一根中空管，其中設(shè)置有軸壓傳感器29，軸壓傳感器29隨軸壓桿28伸入溶液室內(nèi)。

所述溶液室內(nèi)底板11上設(shè)置有三組基座8，每組基座8對(duì)應(yīng)一組密封室和溶蝕室及其他相對(duì)應(yīng)的部件，同時(shí)進(jìn)行三組試驗(yàn)。

自進(jìn)水口26向溶液室內(nèi)輸入侵蝕溶液；所述侵蝕溶液為硫酸鈉、硫酸鎂、氯化鈉、氯化鎂中的一種溶液或幾種溶液的混合液。

一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，制作混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件：按照規(guī)范要求制作混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，在室溫環(huán)境中成型并養(yǎng)護(hù)至28天；

第二步，混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件密封：沿著混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件的軸向在其外包裹高彈性橡膠管2，高彈性橡膠管2拉力面兩側(cè)采用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉力鋼板3，高彈性橡膠管的壓力面兩側(cè)粘貼軟鋼墊層4及壓力鋼板5，限定滲流通道由混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件頂部流向底部；

第三步，正向壓預(yù)應(yīng)力加載：將一端焊接在密封室鋼板13的拉力螺栓18穿過高彈性橡膠管2上的預(yù)留孔，并旋緊拉力螺栓18給拉力鋼板3施加拉力；同樣采用壓力螺栓6緊固壓力面的壓力鋼板5，并旋緊壓力螺栓給混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件施加壓應(yīng)力；通過拉力傳感器7監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力大小，直到指定荷載；

第四步，安裝混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件：在混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1頂部安裝頂部透水石10，混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1底部安裝底部透水石9，并底部透水石9安置在密封室內(nèi)的基座8上，其中高彈性橡膠管自下而上包裹于基座8、底部透水石9、混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件1和頂部透水石10外；

第五步，組裝密封室：首先在底板11上表面的凹槽內(nèi)裝密封室底部止水橡皮12，然后將密封室鋼板13的底面扣于密封室底部止水橡皮12上面，密封室底部止水橡皮12頂面凸起伸入密封室鋼板13底面的凹槽，并用密封室底部螺栓15固定；完成后將高彈性橡膠管頂部?jī)?nèi)側(cè)的凹槽內(nèi)安裝密封室止水鋼板，凹槽為安裝密封室頂部止水橡皮，并采用密封室頂部螺栓固定；密封室內(nèi)部與外部侵蝕溶液隔離，防止拉力、壓力螺栓侵蝕而導(dǎo)致預(yù)緊力損失和螺栓上的拉力、壓力傳感器失效；

第六步，反向預(yù)緊力施加：拉力螺栓18的一端穿過拉力鋼板3，拉力螺栓18的另一端旋緊固定在密封室鋼板13的內(nèi)側(cè)壁上，施加反向預(yù)緊力到指定值；其拉應(yīng)力采用拉力螺栓反向預(yù)緊力施加給混凝土，拉力螺栓一端固定在密封室鋼板上，另一端穿過拉力鋼板，通過螺母連接。受拉側(cè)密封室鋼板一方面起密封作用，將內(nèi)部拉力螺栓、傳感器等與侵蝕溶液分隔開，另一方面作為反向預(yù)緊力的反力架，受拉側(cè)兩片密封鋼板相互支撐，使結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。拉力鋼板與混凝土面板試件間通過結(jié)構(gòu)膠來連接，結(jié)構(gòu)膠一方面起連接作用，在施加反向預(yù)緊力后，使混凝土面板試件承受均勻拉應(yīng)力，另一方面，結(jié)構(gòu)膠可封閉混凝土面板試件微孔隙，防止侵蝕溶液從混凝土面板試件受拉側(cè)滲出，和高彈橡膠管聯(lián)合作用，限定滲流方向?yàn)閺幕炷撩姘逶嚰敳康降撞浚允┘痈咚μ荻茸饔谩?/p>

第七步，安裝溶液室：溶液室側(cè)板分別與頂板24和底板11相接，側(cè)板內(nèi)壁通過密封室支架23與密封室鋼板13相接，頂板24上插入有進(jìn)水口26、水壓傳感器26和內(nèi)置軸壓傳感器29的軸壓桿28，軸壓傳感器29用于監(jiān)測(cè)縱向壓應(yīng)力值，所述軸壓桿28與加載殼30上的凹槽相對(duì)應(yīng)；溶蝕室內(nèi)對(duì)應(yīng)的底板11上設(shè)置有溶蝕室排水管19，密封室外對(duì)應(yīng)的底板11上設(shè)置有溶液室排水管21；

第八步，注入侵蝕溶液：關(guān)閉溶液室排水管閥門22，打開溶蝕室排水管閥門20和進(jìn)水閥門25，注入試驗(yàn)用侵蝕溶液，并加壓，水壓傳感器31監(jiān)測(cè)溶液室內(nèi)溶液壓力，直至達(dá)到需要的高水力梯度；

第九步，補(bǔ)充溶液壓力和正反向預(yù)緊力：當(dāng)水壓傳感器和拉、壓力傳感器監(jiān)測(cè)到溶液室和密封室內(nèi)溶液壓力損失超過設(shè)定值，則通過進(jìn)水閥門注入侵蝕溶液，補(bǔ)充溶液壓力，若密封室內(nèi)壓力、拉力螺栓預(yù)緊力損失超過設(shè)定值，打開溶蝕室排水管閥門，放出侵蝕介質(zhì)，然后打開密封室，用扭矩扳手補(bǔ)充預(yù)緊力到指定值，然后密封，重新注入侵蝕介質(zhì)繼續(xù)溶蝕試驗(yàn)；

第十步，補(bǔ)充溶液壓力：當(dāng)水壓傳感器26監(jiān)測(cè)到溶液室內(nèi)溶液壓力損失超過預(yù)定值時(shí)，由進(jìn)水閥門25補(bǔ)充壓力溶液到指定壓強(qiáng)，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)；

第十一步，補(bǔ)充軸壓：當(dāng)軸壓傳感器29監(jiān)測(cè)到軸向壓力損失超過允許值，采用扭矩扳手旋緊軸壓桿28，補(bǔ)充軸向壓力到指定值，繼續(xù)施加軸壓進(jìn)行試驗(yàn)；

第十二步，補(bǔ)充預(yù)緊力：當(dāng)拉、壓力向傳感器監(jiān)測(cè)到壓力面和拉力面的拉、壓應(yīng)力損失超過許可值時(shí)，進(jìn)行補(bǔ)充預(yù)緊力，首先打開溶液室排水閥門22，放空侵蝕溶液，然后打開密封室，旋緊壓力、拉力螺栓至需要預(yù)緊力，并重新密封；關(guān)閉溶液室底板閥門22，并重新注入侵蝕溶液，繼續(xù)進(jìn)行溶蝕試驗(yàn)。

本發(fā)明公開了一種三向拉壓力-高水力梯度作用混凝土溶蝕試驗(yàn)裝置及方法。該方法通過正向預(yù)緊力對(duì)試件施加恒定壓應(yīng)力，采用受拉側(cè)密封室鋼板作為反力結(jié)構(gòu)對(duì)粘結(jié)在試件表面拉力鋼板及拉力螺栓施加反向預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)恒定拉應(yīng)力加載，縱向采用有保護(hù)外殼的加載桿施加軸向壓應(yīng)力，并采用拉、壓力傳感器監(jiān)測(cè)溶蝕過程中試件的應(yīng)力狀態(tài)并適時(shí)補(bǔ)充預(yù)緊力和軸壓力。使用結(jié)構(gòu)膠密封試件受拉側(cè)和高彈性橡膠管聯(lián)合作用以限定壓力溶液從試件頂部流入、底部流出，形成高水力梯度作用，采用水壓傳感器監(jiān)測(cè)溶蝕過程中溶液室內(nèi)侵蝕溶液壓力并適時(shí)補(bǔ)充溶液維持壓力穩(wěn)定。溶液室內(nèi)可提供硫酸鹽、氯鹽等一種或幾種滲透溶蝕環(huán)境。該裝置為串狀結(jié)構(gòu)，可同時(shí)進(jìn)行三組試驗(yàn)。

本發(fā)明的試驗(yàn)原理：采用拉力、壓力螺栓和拉力、壓力鋼板，通過施加正反向預(yù)緊力來模擬水工混凝土所承受水平兩向拉壓應(yīng)力，由軸壓加載桿，施加豎直向壓應(yīng)力，以模擬水工結(jié)構(gòu)三向應(yīng)力狀態(tài)。為減小預(yù)緊力損傷，設(shè)置密封室，隔離侵蝕溶液和壓力、拉力螺栓及應(yīng)力計(jì)。壓力侵蝕溶液由試件頂部透水石滲入，經(jīng)混凝土試件到底部透水石，由此，形成高水力梯度滲透溶蝕環(huán)境。結(jié)合三向壓應(yīng)力狀態(tài)，由此模擬三向拉壓應(yīng)力-高水力梯度耦合作用下水工混凝土的溶蝕劣化。在劣化過程中，壓力溶液由頂部透水石經(jīng)混凝土試件滲入底部透水石，最后從溶蝕室出水閥門流出。當(dāng)溶液壓力降低超過允許值，可由進(jìn)水閥門補(bǔ)充壓力溶液，維持高水力梯度條件。水平向預(yù)緊力損失超過允許值，則首先放空壓力溶液，打開密封室并旋緊螺栓補(bǔ)充預(yù)緊力。再充入壓力溶液完成試驗(yàn)。此裝置采用拉力螺栓正反向預(yù)緊力來模擬試件水平向拉壓應(yīng)力，軸壓加載桿模擬縱向應(yīng)力，且通過封閉的密封室施加高水力梯度，模擬水工混凝土的復(fù)雜溶蝕條件。采用密封室裝置，分離拉力、壓力螺栓及傳感器與侵蝕溶液接觸，使預(yù)緊力衰減周期延長(zhǎng)。在一套溶液室內(nèi)進(jìn)行三組試件加載，提高試驗(yàn)效率，減小試驗(yàn)周期，顯著降低試驗(yàn)成本。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。