本發(fā)明涉及深水環(huán)境對水泥基材料性能影響的模擬裝置及應用方法，屬于工程建設技術領域。

背景技術：

隨著海洋戰(zhàn)略進程的加快，水泥基材料作為目前運用最為廣泛的建筑材料，在其中扮演愈來愈重要的角色。而石油勘探平臺以及海洋大壩等深海工程是一個新興的前沿學科領域，缺乏實際工程經驗和相應設計規(guī)范。為此，迫切需要對水泥基材料在深水壓力環(huán)境下的各項性能進行深入的研究。

現有的技術側重于對深水壓力下水泥基材料滲透、氯離子擴散等問題的研究，缺乏對深水環(huán)境下水泥基材料水下澆筑強度變化規(guī)律、帶損傷水泥基材料深水環(huán)境下力學性能變化規(guī)律、溫度加速模擬深水環(huán)境下水泥基材料耐久性等問題的研究。因此，研究開發(fā)出水泥基材料性能深水環(huán)境影響模擬裝置及多種使用方法具有非常重要的實用價值。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是：提供深水環(huán)境對水泥基材料性能影響的模擬裝置及應用方法，為進一步研究深水環(huán)境下水泥基材料的性能提供基礎。

本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

深水環(huán)境對水泥基材料性能影響的模擬裝置，包括帶有罐體支撐腿、排水閥、試件架的罐體，帶有排氣閥、壓力表、安全閥、密封圈的頂蓋；罐體支撐腿焊接于罐體底部，排水閥設置于罐體底部，試件架設置于罐體內部，排氣閥、壓力表、安全閥設置于頂蓋上，密封圈設置于頂蓋與罐體連接處；還包括加壓單元、溫控單元；其中加壓單元包括進水閥、高壓注水裝置，進水閥設置于頂蓋上，高壓注水裝置與進水閥連接；溫控單元包括半導體制冷器、保溫棉、溫控儀，半導體制冷器設置于罐體外壁，并外接溫控儀，保溫棉包裹罐體外壁。

作為本發(fā)明裝置的一種優(yōu)選方案，所述頂蓋上還設置有兩個頂蓋把手，分別對稱焊接于頂蓋表面兩側。

作為本發(fā)明裝置的一種優(yōu)選方案，所述頂蓋通過法蘭和螺栓與罐體密封蓋合。

作為本發(fā)明裝置的一種優(yōu)選方案，所述排水閥設置于罐體底部且延伸出來彎向一側。

深水環(huán)境對水泥基材料性能影響的模擬裝置的應用方法，用于研究深水環(huán)境下水泥基材料水下強度性能變化規(guī)律，包括如下步驟：

步驟1，打開頂蓋給罐體內蓄上水；

步驟2，摻入水下抗分散劑攪拌得到水泥基漿體，將試模放入罐體內，將水泥基漿體從水面向水中落下澆入試模中，分批投料，連續(xù)操作并超出試模表面，靜置5min后取出試模；取出試模后再靜置10min，輕敲試模側面，然后放回水中，在混凝土初凝前抹平，裝模48h后拆模；

步驟3，拆模后試件放入罐體內部試件架上，蓋上頂蓋并通過法蘭、螺栓和密封圈密封好；打開排氣閥和進水閥，通過進水閥向罐體內注滿水，關閉排氣閥；

步驟4，打開高壓注水裝置給罐體內水加壓，達到預定壓力后關閉進水閥和高壓注水裝置；溫控儀控制半導體制冷器的啟閉，對罐體內的溶液進行加熱或制冷以達到預定溫度；

步驟5，試件在裝置中放置到規(guī)定齡期后取出，進行性能測試。

深水環(huán)境對水泥基材料性能影響的模擬裝置的應用方法，用于研究帶損傷水泥基材料深水環(huán)境下力學性能變化規(guī)律，包括如下步驟：

步驟1，澆筑150mm*150mm*150mm立方體試件，澆筑時插入鋼片預制裂縫，預養(yǎng)護24h后拆模；

步驟2，拆模后試件放入罐體內部試件架上，蓋上頂蓋并通過法蘭、螺栓和密封圈密封好；打開排氣閥和進水閥，通過進水閥向罐體內注滿水，關閉排氣閥；

步驟3，溫控儀控制半導體制冷器的啟閉，對罐體內的溶液進行加熱或制冷以達到預定溫度；打開高壓注水裝置給罐體內水加壓，達到預定壓力后關閉進水閥和高壓注水裝置；

步驟4，試件在裝置中放置到規(guī)定齡期后取出，進行性能測試。

深水環(huán)境對水泥基材料性能影響的模擬裝置的應用方法，用于研究溫度加速模擬深水環(huán)境下水泥基材料耐久性問題，包括如下步驟：

步驟1，澆筑150mm*150mm*150mm立方體試件，預養(yǎng)護24h后拆模；

步驟2，拆模后試件放入罐體內部試件架上，蓋上頂蓋并通過法蘭、螺栓和密封圈密封好；打開排氣閥和進水閥，通過進水閥向罐體內注滿溶液，溶液分別采用普通水、人造海水和堿性溶液；

步驟3，打開高壓注水裝置給罐體內溶液加壓，達到預定壓力后關閉進水閥和高壓注水裝置；溫控儀控制半導體制冷器的啟閉，對罐體內的溶液進行加熱或制冷以達到預定溫度；

步驟4，試件在裝置中養(yǎng)護預定溫度對應的時間后取出，測試其力學性能。

本發(fā)明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

1、本發(fā)明整套裝置組裝拆卸簡單，操作方便，水壓可控，使用半導體制冷器即可制冷也能加熱，實現了裝置的半自動化。

2、本發(fā)明通過改變溶液介質可分別模擬淡水和海水環(huán)境下水泥基材料的不同工況。

附圖說明

圖1是本發(fā)明深水環(huán)境對水泥基材料性能影響的模擬裝置的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明裝置中頂蓋的俯視示意圖。

其中，1-罐體，2-頂蓋，3-法蘭，4-排氣閥，5-進水閥，6-壓力表，7-頂蓋把手，8-密封圈，9-試件，10-試件架，11-螺栓，12-排水閥，13-罐體支撐腿，14-高壓注水裝置，15-半導體制冷器，16-保溫棉，17-溫控儀，18-安全閥。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

如圖1、圖2所示，深水環(huán)境對水泥基材料性能影響的模擬裝置，包括罐體1、頂蓋2以及加壓單元和溫控單元。罐體包括法蘭3，支撐腿13、試件架10和排水閥12。頂蓋包括法蘭3、排氣閥4、壓力表6、安全閥18、頂蓋把手7和密封圈8。加壓單元包括進水閥5和高壓注水裝置14，一般為高壓水泵。溫控單元包括半導體制冷器15、溫控儀17和保溫棉16。排氣閥4、進水閥5以及壓力表6置于頂蓋上，頂蓋把手7焊接在頂蓋2的兩側。罐體支撐腿13焊接在罐體1的下方，用于支撐罐體。排水閥12置于罐體1的底部并延伸出來彎向一側，以保證排水時的安全性。試件架10擱置在罐體1內部的焊接板上，試驗所用試件9放置在試件架10上。頂蓋2通過法蘭3、螺栓11和密封圈8密封地蓋合在罐體1上，且頂蓋2的進水閥5提供進水和水壓，排氣閥4用于排出罐體內的空氣。半導體制冷器15緊貼罐體1外壁并外接溫控儀17。罐體1和頂蓋2通過端口外側延伸出的法蘭3和螺栓11連接，以密封圈8保持密閉性。

若啟動半導體制冷器對罐體進行制冷，當達到設定溫度時溫控儀發(fā)出信號自動切斷半導體制冷器。當溫度回升，高于設定溫度時，溫控儀觸發(fā)半導體制冷器，進行制冷。若需要對罐體水進行加熱則需要給半導體制冷器提供反向電壓。

實施例1：

一種深水環(huán)境對水泥基材料性能影響的模擬裝置的應用方法，用于研究深水環(huán)境下水泥基材料水下強度等性能變化規(guī)律使用，包括以下步驟：

步驟一、打開頂蓋2給罐體1內蓄上水；

步驟二、摻入水下抗分散劑攪拌得到一定流動性的水泥基漿體，將試模放入罐體1內，用鏟刀將水泥基漿體從水面向水中落下澆入試模中，分批投料，連續(xù)操作并超出試模表面,靜置5min后取出試模。取出試模后再靜置10min讓其流平，用木槌在試模側面輕敲，然后放回水中，在混凝土初凝前抹平，裝模48h后拆模；

步驟三、拆模后試件9放入罐體1內部試件架10上，蓋上頂蓋2并通過法蘭3、螺栓11和密封圈8密封好。打開排氣閥4和進水閥5，通過進水閥5向罐體1內注滿水，關閉排氣閥4；

步驟四、打開高壓注水裝置14給罐體1內水加壓，達到預定壓力后關閉進水閥5，關閉高壓注水裝置14。溫控儀17控制半導體制冷器15的啟閉，對罐體內的溶液進行加熱或制冷以達到預定溫度；

步驟五、試件9在裝置中放置到規(guī)定齡期后取出，進行各項性能測試。

實施例2：

一種深水環(huán)境對水泥基材料性能影響的模擬裝置，用于帶損傷水泥基材料深水環(huán)境下力學性能變化規(guī)律使用，包括以下步驟：

步驟一、澆筑150mm*150mm*150mm立方體試件9，澆筑時插入鋼片預制裂縫，預養(yǎng)護24h后拆模；

步驟二、拆模后試件9放入罐體1內部試件架10上，蓋上頂蓋2并通過法蘭3、螺栓11和密封圈8密封好。打開排氣閥4和進水閥5，通過進水閥5向罐體1內注滿水，關閉排氣閥4；

步驟三、打開高壓注水裝置14給罐體1內水加壓，達到預定壓力后關閉進水閥5，關閉高壓注水裝置14。溫控儀17控制半導體制冷器15的啟閉，對罐體內的溶液進行加熱或制冷以達到預定溫度；

步驟四、試件9在裝置中放置到規(guī)定齡期后取出，進行各項性能測試。

實施例3：

一種深水環(huán)境對水泥基材料性能影響的模擬裝置，用于溫度加速模擬深水環(huán)境下水泥基材料耐久性問題使用，包括以下步驟：

步驟一、澆筑150mm*150mm*150mm立方體試件9，預養(yǎng)護24h后拆模；

步驟二、拆模后試件9放入罐體1內部試件架上，蓋上頂蓋2并通過法蘭3、螺栓11和密封圈8密封好。打開排氣閥4和進水閥5，通過進水閥5向罐體1內注滿溶液，溶液分別采用普通水、人造海水、堿性溶液；

步驟三、打開高壓注水裝置14給罐體內溶液加壓，達到預定壓力后關閉進水閥5，關閉高壓注水裝置14。溫控儀17控制半導體制冷器15的啟閉，對罐體1內的溶液進行加熱或制冷以達到預定溫度；預定溫度可取20℃、40℃、60℃、80℃；

步驟四、試件9在裝置中養(yǎng)護72h、360h、672h、1440h后取出，測試其抗壓強度和抗壓彈性模量等力學性能。

以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內。