本實用新型涉及一種襯砌加速腐蝕試驗的循環(huán)智能供液裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)階段我國城市軌道交通、越江跨海通道工程的蓬勃發(fā)展，交通隧道工程因其交通保障性能良好、結(jié)構(gòu)相對安全等優(yōu)勢，已逐漸成為交通工程比選中的主要方案。
較之地面結(jié)構(gòu)，由于地下水土環(huán)境的復雜性，隧道襯砌結(jié)構(gòu)在水土荷載和周圍侵蝕環(huán)境的聯(lián)合作用下，其襯砌結(jié)構(gòu)力學性能將在服役一段時間后發(fā)生更大的劣化衰退：一方面，侵蝕環(huán)境特有的Cl-、Mg2+、SO42-等腐蝕性離子將隨著地下水、海水等緩慢隧道襯砌的外周侵入隧道襯砌內(nèi)部，導致襯砌中的鋼筋過早銹蝕，使鋼筋混凝土出現(xiàn)銹蝕劣化，使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂損或局部破壞；另一方面，隧道襯砌結(jié)構(gòu)需長期承受巖土體圍巖壓力和水壓力的作用，將加速材料及結(jié)構(gòu)的腐蝕劣化。也即，隧道襯砌結(jié)構(gòu)在力學因素(水土荷載)和化學因素(氯鹽、酸堿鹽等有害化學物質(zhì)等)的共同作用下，會發(fā)生腐蝕劣化，導致其承載能力降低，使用壽命縮短。
室內(nèi)加速腐蝕試驗方法因可模擬實際工程腐蝕劣化環(huán)境、并結(jié)合相似理論、電化學方法，可實現(xiàn)短期內(nèi)結(jié)構(gòu)腐蝕劣化全過程性能的模擬試驗，從而為隧道的設計、施工、維護提供試驗依據(jù)。
目前對于鋼筋混凝土的隧道襯砌的加速銹蝕試驗，采用Cl-鹽、SO42-鹽、酸堿溶液或其混合溶液，來模擬隧道襯砌的實際服役環(huán)境中的周圍復雜離子侵蝕環(huán)境的長期作用。為有利于腐蝕溶液與外加直流系統(tǒng)構(gòu)成通電回路，現(xiàn)有的室內(nèi)加速腐蝕試驗中，是將襯砌整體浸泡于腐蝕液中，其試驗結(jié)果往往體現(xiàn)為構(gòu)件的全域腐蝕劣化特點。它與實際工程中襯砌是從與侵蝕環(huán)境接觸的外周側(cè)開始的單側(cè)漸進式滲透腐蝕的實際情況存在較大差異，導致其實驗數(shù)據(jù)的誤差大、可靠性低。
并且，現(xiàn)有襯砌腐蝕試驗，其襯砌完全浸泡于腐蝕液中，無法通過加載設備對腐蝕液中的襯砌進行加載，也不能對腐蝕液中的襯砌所承受的載荷進行測試；也即襯砌腐蝕試驗，僅是對襯砌進行浸泡腐蝕，沒對其進行加載。這與工程實際中的襯砌是在腐蝕與承受載荷同時作用下而發(fā)生性能衰退的實際情況不符，這使得其實驗結(jié)果的誤差更大、可靠性更低，得出的試驗數(shù)據(jù)難以對隧道襯砌結(jié)構(gòu)的設計、施工提供可靠的試驗數(shù)據(jù)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是提供一種襯砌加速腐蝕試驗的循環(huán)智能供液裝置，使用該裝置對襯砌提供腐蝕溶液，得出的試驗數(shù)據(jù)更準確、可靠，能為隧道襯砌結(jié)構(gòu)的設計、施工提供更可靠的試驗數(shù)據(jù)。
本實用新型實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種襯砌加速腐蝕試驗的循環(huán)智能供液裝置，其組成是：
襯砌置于襯砌支架上，襯砌中部的頂面安裝有底部滲水的腐蝕液槽，腐蝕液槽的底部設有水壓傳感器二，供液管的出液端置于腐蝕液槽中；
襯砌上方設有供液箱，供液箱中設有電動攪拌器、溶質(zhì)濃度計和水壓傳感器一，供液箱底部的供液口與供液管的進液端連接，供液管上串接有流量控制閥；
襯砌正下方設有集液箱，集液箱內(nèi)從上至下設有第一凈化柵格和第二凈化柵格；集液箱的底部設有水壓傳感器三集液箱側(cè)壁的下部連有回液管，回液管的另一端置于供液箱中，且回液管上串接有微型水泵；
所述的電動攪拌器、溶質(zhì)濃度計、水壓傳感器一、水壓傳感器二、水壓傳感器三、微型水泵均與智能控制及顯示系統(tǒng)電連接。
本實用新型的使用方法是：
A、初始腐蝕液的產(chǎn)生
將腐蝕溶質(zhì)和水混入供液箱中，控制電動攪拌器攪拌使供液箱中溶液混合均勻；并由智能控制及顯示系統(tǒng)讀出并顯示溶質(zhì)濃度計測得的腐蝕液濃度，智能控制及顯示系統(tǒng)同時采集水壓傳感器一的水壓并換算、顯示供液箱的儲液量；再通過添加水或腐蝕溶質(zhì)使供液箱中的腐蝕液的儲液量和腐蝕液濃度均達到設定值；
B、加載
通過加載裝置對襯砌兩側(cè)進行加載，以模擬襯砌承受的圍巖壓力和水壓；
C、腐蝕液的供給
C1、智能控制及顯示系統(tǒng)控制流量控制閥開啟，使供液箱中的腐蝕液通過供液管流入腐蝕液槽；智能控制及顯示系統(tǒng)同時采集水壓傳感器二的水壓并換算為腐蝕液槽的儲液量，當腐蝕液槽的儲液量達到設定的上限值時，智能控制及顯示系統(tǒng)控制流量控制閥關(guān)閉；
C2、腐蝕液槽中的腐蝕液向下滲透浸入襯砌體內(nèi)，對襯砌進行加速腐蝕；當腐蝕液槽的儲液量減少至設定的下限值時，重復C1步的操作；
D、腐蝕液的循環(huán)
在C步腐蝕液的提供過程中，有一部分腐蝕液直接通過襯砌的縫隙或裂縫流入襯砌正下方的集液箱；而滲透浸入襯砌的腐蝕液中，一部分用于對襯砌的腐蝕，一部分被揮發(fā)，一部分滲透穿過襯砌向下流入集液箱；
智能控制及顯示系統(tǒng)采集、監(jiān)控水壓傳感器三測得的水壓并換算為集液箱的儲液量；當集液箱的儲液量達到設定值時，智能控制及顯示系統(tǒng)控制微型水泵啟動，將集液箱中收集的腐蝕液經(jīng)回液管泵送給供液箱；當集液箱的儲液量達到設定的下限值時，智能控制及顯示系統(tǒng)控制微型水泵關(guān)閉；從而實現(xiàn)腐蝕液的回收循環(huán)供應；
E、濃度和總液量的監(jiān)控
在C步腐蝕液的提供過程中，因腐蝕液對襯砌進行腐蝕作用發(fā)生化學變化以及腐蝕液的揮發(fā)，腐蝕液的濃度和總液量均會變化；
智能控制及顯示系統(tǒng)采集并顯示溶質(zhì)濃度計測得的腐蝕液濃度，當采集的腐蝕液濃度變化超過設定的誤差值時，即向供液箱添加水或腐蝕溶質(zhì)，同時由智能控制及顯示系統(tǒng)控制電動攪拌器攪拌使供液箱中溶液混合均勻，并使供液箱中腐蝕液濃度回到設定值；
智能控制及顯示系統(tǒng)采集水壓傳感器一測得的水壓并換算為供液箱的儲液量，采集水壓傳感器二并換算為腐蝕液槽的儲液量，采集水壓傳感器三的水壓并換算為集液箱的儲液量；進而將供液箱的儲液量、腐蝕液槽的儲液量和集液箱的儲液量相加得到系統(tǒng)的總液量；當總液量低于設定的下限值時，即向供液箱添加水和腐蝕溶質(zhì)，并在智能控制及顯示系統(tǒng)的監(jiān)控下，使總液量和腐蝕液濃度均回到設定值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：
一、在襯砌加速腐蝕試驗時，使用該裝置對襯砌提供腐蝕溶液，腐蝕溶液從襯砌的頂面滲透進入襯砌，與實際工程中襯砌是從與侵蝕環(huán)境接觸的外周側(cè)開始的單側(cè)漸進式滲透腐蝕的實際情況相同，使其得到的試驗結(jié)果更準確、可靠；
二、智能控制及顯示系統(tǒng)通過溶質(zhì)濃度計對供液箱的腐蝕液濃度進行實時監(jiān)測，當腐蝕液濃度偏離試驗設定值時，即通過添加水或溶質(zhì)使腐蝕液濃度回到設定值，從而保證腐蝕液濃度的穩(wěn)定。避免了因腐蝕液的揮發(fā)、腐蝕液對襯砌進行腐蝕發(fā)生化學變化后，腐蝕液的濃度變化而對試驗結(jié)果造成的誤差，能更準確、可靠的得出腐蝕液的濃度與襯砌性能腐蝕劣化的關(guān)系。
三、智能控制及顯示系統(tǒng)通過三個水壓傳感器對供液箱、腐蝕液槽、集液箱的儲液量進行實時監(jiān)測；并在腐蝕液槽的儲液量偏低時控制供液箱自動向其補充腐蝕液；在集液箱的儲液量偏多時，自動將集液箱的腐蝕液泵送給供液箱；同時在總液量不足時，也能及時補足；從而實現(xiàn)了腐蝕液的智能循環(huán)供應。這樣，一方面使襯砌在并未完全浸泡于腐蝕液中的條件下，襯砌的腐蝕試驗區(qū)域也始終處于穩(wěn)定的浸潤狀態(tài)，滿足襯砌腐蝕試驗的要求；另一方面，除襯砌的頂面外，襯砌的其余部位均沒有被加液裝置遮擋或被腐蝕液浸沒，可方便的采用加載設備襯砌進行加載，也能方便的對襯砌所承受的載荷進行測試；腐蝕試驗時的模擬條件與襯砌在腐蝕與承受載荷同時作用下而發(fā)生性能衰退的實際服役條件更接近，得出的試驗數(shù)據(jù)更準確、可靠，能為隧道襯砌結(jié)構(gòu)的設計、施工提供更可靠的試驗數(shù)據(jù)。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細具體描述。
附圖說明
圖1是本實用新型實施例的循環(huán)智能供液裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例
圖1示出，本實用新型的一種具體實施方式是，一種襯砌加速腐蝕試驗的循環(huán)智能供液裝置，其組成是：
襯砌201置于襯砌支架202上，襯砌201中部的頂面安裝有底部滲水的腐蝕液槽200，腐蝕液槽200的底部設有水壓傳感器二203，供液管105的出液端置于腐蝕液槽200中；
襯砌201上方設有供液箱100，供液箱100中設有電動攪拌器101、溶質(zhì)濃度計102和水壓傳感器一103，供液箱100底部的供液口與供液管105的進液端連接，供液管105上串接有流量控制閥104；
襯砌201正下方設有集液箱300，集液箱300內(nèi)從上至下設有第一凈化柵格301和第二凈化柵格302；集液箱300的底部設有水壓傳感器三303集液箱300側(cè)壁的下部連有回液管304，回液管304的另一端置于供液箱100中，且回液管304上串接有微型水泵305；
所述的電動攪拌器101、溶質(zhì)濃度計102、水壓傳感器一103、水壓傳感器二203、水壓傳感器三303、微型水泵305均與智能控制及顯示系統(tǒng)400電連接。
一種使用本例的襯砌加速腐蝕試驗的循環(huán)智能供液裝置對加速腐蝕試驗的襯砌提供腐蝕溶液的方法，其步驟是：
A、初始腐蝕液的產(chǎn)生
將腐蝕溶質(zhì)和水混入供液箱100中，控制電動攪拌器101攪拌使供液箱100中溶液混合均勻；并由智能控制及顯示系統(tǒng)400讀出并顯示溶質(zhì)濃度計102測得的腐蝕液濃度，智能控制及顯示系統(tǒng)400同時采集水壓傳感器一103的水壓并換算、顯示供液箱100的儲液量；再通過添加水或腐蝕溶質(zhì)使供液箱100中的腐蝕液的儲液量和腐蝕液濃度均達到設定值；
B、加載
通過加載裝置對襯砌201兩側(cè)進行加載，以模擬襯砌201承受的圍巖壓力和水壓；
C、腐蝕液的供給
C1、智能控制及顯示系統(tǒng)400控制流量控制閥104開啟，使供液箱100中的腐蝕液通過供液管105流入腐蝕液槽200；智能控制及顯示系統(tǒng)400同時采集水壓傳感器二203的水壓并換算為腐蝕液槽200的儲液量，當腐蝕液槽200的儲液量達到設定的上限值時，智能控制及顯示系統(tǒng)400控制流量控制閥104關(guān)閉；
C2、腐蝕液槽200中的腐蝕液向下滲透浸入襯砌201體內(nèi)，對襯砌201進行加速腐蝕；當腐蝕液槽200的儲液量減少至設定的下限值時，重復C1步的操作；
D、腐蝕液的循環(huán)
在C步腐蝕液的提供過程中，有一部分腐蝕液直接通過襯砌201的縫隙或裂縫流入襯砌201正下方的集液箱300；而滲透浸入襯砌201的腐蝕液中，一部分用于對襯砌201的腐蝕，一部分被揮發(fā)，一部分滲透穿過襯砌201向下流入集液箱300；
智能控制及顯示系統(tǒng)400采集、監(jiān)控水壓傳感器三303測得的水壓并換算為集液箱300的儲液量；當集液箱300的儲液量達到設定值時，智能控制及顯示系統(tǒng)400控制微型水泵305啟動，將集液箱300中收集的腐蝕液經(jīng)回液管304泵送給供液箱100；當集液箱300的儲液量達到設定的下限值時，智能控制及顯示系統(tǒng)400控制微型水泵305關(guān)閉；從而實現(xiàn)腐蝕液的回收循環(huán)供應；
E、濃度和總液量的監(jiān)控
在C步腐蝕液的提供過程中，因腐蝕液對襯砌201進行腐蝕作用發(fā)生化學變化以及腐蝕液的揮發(fā)，腐蝕液的濃度和總液量均會變化；
智能控制及顯示系統(tǒng)400采集并顯示溶質(zhì)濃度計102測得的腐蝕液濃度，當采集的腐蝕液濃度變化超過設定的誤差值時，即向供液箱100添加水或腐蝕溶質(zhì)，同時由智能控制及顯示系統(tǒng)400控制電動攪拌器101攪拌使供液箱100中溶液混合均勻，并使供液箱100中腐蝕液濃度回到設定值；
智能控制及顯示系統(tǒng)400采集水壓傳感器一103測得的水壓并換算為供液箱100的儲液量，采集水壓傳感器二203并換算為腐蝕液槽200的儲液量，采集水壓傳感器三303的水壓并換算為集液箱300的儲液量；進而將供液箱100的儲液量、腐蝕液槽200的儲液量和集液箱300的儲液量相加得到系統(tǒng)的總液量；當總液量低于設定的下限值時，即向供液箱100添加水和腐蝕溶質(zhì)，并在智能控制及顯示系統(tǒng)400的監(jiān)控下，使總液量和腐蝕液濃度均回到設定值。