混凝土结构耐久性试验室---淮安中亚.doc

多功能混凝土结构耐久性试验室技术介绍一、概述本试验系统是一种综合性的多功能气候模拟试验设备，其功能是在一定空间内模拟一种或多种气候条件状态，可进行高温干燥试验、低温冻融试验、湿热寒潮试验、温度循环试验、湿度循环试验、冻融循环试验、盐雾试验、淋雨试验、结露试验、日照试验、CO2和SO2的酸性气体腐蚀试验及具有盐类及化学物质浸蚀的海水浸润试验等，为试验样品提供多种环境条件和不同的测试手段，并实现多种耦合环境的模拟，包括气候环境与力学荷载作用的综合、气候环境与腐蚀工业环境的综合等，且充分考虑试验的综合环境设置、荷载施加反力架的布置、腐蚀环境下加载方式和设备防护等多种综合因素。本试验系统是以“工程应用环境模拟与仿真”为基础，提供了在不同的工程应用环境条件下，为工程材料提供多种环境条件和不同的测试手段下耐久性能的智能环境模拟测试系统。试验系统是由2个多功能气候模拟试验室和1个中心控制室共三部分组成。根据用户要求，将试验室隔成两间独立的多功能试验室系统，两间试验室系统既能单独做试验，又能合在一起做试验，灵活方便，达到提高能效和设备使用效率及运行可靠性。中心控制室包含2套独立的试验室控制系统和1套共用的计算机监控记录系统。二、模拟气候试验系统组成本试验系统由集成多功能气候试验室和环境模拟试验室两部分组成，两个试验室既可以独立进行试验，也可以移动充气密封分隔门来实现试验空间的加大或缩小，直至合并成一间的最大空间，以便做大型构件的加载试验。两间独立试验时的最小空间为4m*3m*2.5m,其各试验室的主要功能如下：（一）集成多功能气候试验室： 高低温交变试验系统， 湿度交变试验系统， 雨淋试验系统，日照试验系统，CO2碳化试验系统， SO2硫化（酸雨）腐蚀试验系统。（二）环境模拟试验室： 高低温交变试验系统， 湿度交变试验系统，喷淋试验系统，盐雾试验系统，CO2碳化试验系统， SO2硫化（酸雨）试验系统，海水浸润模拟试验系统。（三）反力架： 30T反力架1套，主要用于加载疲劳试验。三、主要技术规格及参数：型号：DQH-ZY-100D试验室内尺寸：4000mm8000mm2500mm（宽长高）反力架：30T ，共1套加载装置T形槽安装基础：（由用户按要求自行施工，但须将施工图纸提前送达我方，以便我方箱体与基础配套衔接成一体）底板承重：大于600kg/m2(均匀载荷)电 源: 380V/220V10%，50HZ 三相五线（一）集成多功能气候试验室：工作室内尺寸：4000mm5000mm2500mm（宽长高）温度范围：2070温度偏差：2温度波动度： 1升降温速率： 05h-1湿度范围：20%RH 98%RH湿度偏差：5RH湿度波动度：5%RH人工雨方向:垂直向下淋雨量调节：可调淋雨周期控制：既可手工控制淋雨，也可自动控制周期淋雨；且循环周期可自由设定和控制，循环次数设定范围11000次。光源 ：典型高压氙弧灯，其辐照光谱能量能够很好地模拟通常日光的整个紫外光、可见光及红外线的全部区域。辐照强度：最大辐照强度1.1210% KWm-2；CO2气体浓度可调范围：020% ，控制精度 3%，选用进口红外型CO2浓度传感器进行直接测量和控制。SO2气体浓度可调范围：020% ，控制精度 3%，因为目前没有高浓度SO2传感器，所以SO2气体浓度是利用计算机采用流量法计算出浓度来进行控制，。（二）环境模拟试验室：工作室内尺寸：4000mm3000mm2500mm（宽长高）温度范围：2070温度偏差：2温度波动度： 1升降温速率： 05h-1湿度范围：20%RH 98%RH湿度偏差：5RH湿度波动度：5%RH人工雨方向:垂直向下淋雨量调节：可调淋雨周期控制：既可手工控制淋雨，也可自动控制周期淋雨；且循环周期可自由设定和控制，循环次数设定范围11000次。盐水浓度： 35%盐雾沉降量：0.01250.025/mlcm-2h-1雾粒大小：（510）m盐水流量: 150250L/h可调CO2气体浓度可调范围：020% ，控制精度 3%，选用进口红外型CO2浓度传感器进行直接测量和控制。SO2气体浓度可调范围：020% ，控制精度 3%，因为目前没有高浓度SO2传感器，所以SO2气体浓度是利用计算机采用流量法计算出浓度来进行控制。浸润周期控制：既可手动控制浸润，也可实现自动周期浸润；海浪模拟浸润池：尺寸：1100mm1500mm1200mm（宽长高）；材质：石墨改性聚丙烯生产的专用海浪浸润池，其能满足浸润池存放酸、碱、盐等不同液体的海浪浸润试验，具有耐腐蚀性极强的特点。四、系统功能概述：1、 模拟自然条件下的气候环境、海洋环境、工业环境；2、 人工气候环境下各种工程材料、结构的耐久性试验；3、 人工气候环境混凝土结构热学性能及早期特性试验；4、 人工气候环境混凝土结构裂缝控制研究；5、 海洋环境下工程材料、结构的耐久性试验；6 、海洋环境混凝土结构裂缝控制研究；7 、工业腐蚀环境下工程材料、结构耐久性试验；8 、其他有关的环境-疲劳耦合作用综合环境、可靠性试验等。（一）集成多功能气候试验室主要功能本气候实验室是人工模拟自然环境的温度、湿度、光照、淋雨及化工气体排量等的控制实施的室内试验系统。该实验系统用于评估干燥或潮湿条件下，不同配比成型的混凝土耐久性性能，通过温度、湿度及化工气体排量等参数，更好地反映桥梁现场的实际情况，是研究在役桥梁耐久性的重要设备。（二）环境模拟试验室主要功能本系统可以人工模拟各种大气环境、工业环境的单一因素或综合因素作用，开展混凝土环境试验及相关理论研究。在实验室对混凝土材料、结构的基本的热学、力学、收缩、徐变、损伤等特性及其与各种气候环境、海洋环境、腐蚀环境的定量关系进行全面系统的仿真研究。针对小型构件或大型结构仿真模型，真实再现工程实际环境，进行结构裂缝的开裂机制、开裂应力发展变化、裂缝形成、结构破坏的全过程跟踪试验研究。（三）主要系统功能简述根据实际工程中的有毒、有害气体（CO2和SO2）侵蚀和温湿度变化等环境，模拟或加速实际破坏因素，测试侵蚀气体及不同温湿度条件对工程材料的结构稳定性及工程安全性的破坏作用。该系统可完成下列环境模拟实验：l 温湿度交变l 腐蚀气体（CO2和SO2）l 酸雨系统工艺流程图如下：（一）温湿度交变实验1、 实验过程简述 按实验要求先将温湿度指标参数的试验要求值输入智能温湿度控制仪，进行试验程序编制和保存，然后通过智能温湿度控制仪的自动控制，自动执行升温、降温、加湿和除湿状态运行，并按编制好的程序进行恒温恒湿控制运行。测量数据经过工控机进行记录、处理，并形成相应的报表及绘制的曲线图等。2、主要特点介绍系统采用冷热平衡原理，通过智能温湿度控制仪的自动控制及风道循环控温方式，对试验室内空气进行恒温恒湿循环处理，以达到试验室内的温湿度环境精确可靠、安全稳定。试验系统按有关技术标准的要求，稳定可靠的执行已编制好的试验程序，使得试验环境温湿度符合实验指标的要求。3、主要设备简介（1）制冷压缩机组（2）加热器（3）加湿和除湿装置（4）可编程温湿度交变控制仪（5）温湿度传感器（二）腐蚀气体实验 1、 实验过程简述 气压密封门将实验系统密封后，腐蚀性气体从储气罐（瓶）经减压阀、控制阀门、计量仪表由进气口进入实验箱体，腐蚀气体的浓度由装在箱体内的检测仪表检测，然后将测量值输入工控机进行控制保持。 同时可以进行温湿度交变实验。测量数据经过工控机进行记录、处理，并形成相应的报表及绘制的曲线图等。2、防止有害气体对环境和人群安全的伤害 实验箱体由环保保温材料库板组装而成，箱体为方型非承压箱体，为防止有害气体泄漏对环境及人群造成伤害，除采用气压门保证有害气体不会经门缝外泄外，还采用了气压平衡装置，保证（气温变化引起箱内压力变化，从-20到+60的变化将引起0.22kgf/cm2 变化）箱体不会破裂，而气体经平衡装置处理（碱液中和SO2 气体）后，对环境进行安全排放。气体平衡装置如下：图1为吸气管，当箱体内的温度降低引起压力下降,当压差达到破坏了U型管的水封后，箱内的负压将吸进室外的空气。图2为呼出管，当箱体内的温度升高引起压力上升, 呼出的SO2被碱液池的溶液吸收，变成盐，避免了对环境的污染及人员的伤害（CO2对人体无害）。U型管及插入碱液池的深度，根据需要调整，管径适当。3、主要设备简介（1）门气压密封装置（见附图）（2）CO2气体浓度变送器（3）SO2气体流量计（4）进气电磁阀（5）气压平衡装置（6）新风交换装置（三）酸雨（喷淋）实验1、实验过程简述酸雨的的形成采用两种方法：（1）配制一定浓度的稀酸经喷淋装置直接喷洒在试件上。（2）气体进入箱体与箱体内的蒸汽或喷淋水结合成酸而落在试件上。由稀酸模拟酸雨，在溶液池内按要求配置好溶液，该溶液经耐酸碱泵、控制阀门、流量计、工业PH计、均压管及标准喷嘴均匀的喷洒在试件上。喷淋可以分时、周期循环的进行，数据进入工控机进行处理。 2、主要特点介绍为了保证系统淋雨均匀，使淋雨雨量在试验室内分布均匀，让试验样品的各部分所受到的喷淋量基本一致，特将喷淋管路设计成均压管路排列形式（图示如下）。 3、主要设备简介l 耐酸碱泵l 均压管l 工业PH计l 标准喷嘴（实心喷嘴）l 流量计五、主要配置：1、反力架：30吨，主要用于和疲劳试验机一起配合进行加载疲劳试验。2、库板和库门：内侧面板：内壁选用SUS316#不锈钢板；外侧面板：外壁选用SUS304B不锈钢板；保温层：为10cm高密度阻燃聚胺脂发泡专用保温层，其保温材料满足以下参数要求：参数导热系数导温系数比热抗压强度抗弯强度吸水性自熄性数据0.0162大卡/米度小时0.000942米2/小时0.338大卡/公斤度2Kgf/cm22.5Kgf/cm23克/100cm27秒库门尺寸：2200mm2000mm（宽高）门密封：（见附件1：气密封门控系统流程示意图）引进核工业防有害气体泄漏的充气加压密封条的密封方式，只有这样才能保证即使门表面不够平整也能杜绝漏气。选用进口硅橡胶经特殊工艺制造的充气密封条密封，使得室门密封更严密；此密封工艺为我司吸收核工业生产中防止有害气体泄漏而设计的密封非常严密的气密封方法，此项先进技术的运用，可以弥补室门密封面有稍许不平时会产生漏气的不足；充气密封条选用进口硅橡胶经特殊工艺制造而成，其充气压力可自动控制在一定范围内，气压不足时自动补气，这样，可使得室门密封更加严密可靠。3、喷淋管材质：PPR改性聚丙烯； 4、盐雾喷嘴材质：玻璃纤维增强聚丙烯；5、淋雨喷嘴材质：抗强腐蚀工程塑料；6、氙灯灯管：典型高压氙弧灯；7、进气电磁阀：台湾品牌“AIRTAC”（亚德克）电磁阀，用于对CO2和SO3进气流量控制；8、加热装置：采用不锈钢鳍片式镍铬丝高速加热器；9、加湿装置：采用湿槽式蒸汽微动加湿装置；10、除湿装置：蒸发器盘管露点凝露接触方式去湿；11、制冷压缩机：德国“BITZER”（比泽尔）牌冷冻压缩机；12、储液器：台湾“Airmender”（冠亚）牌；13、制冷电磁阀：意大利“CASTEI”（卡士妥）牌；14、过滤干燥器：美国“ALCO”（艾柯）牌；15、膨胀阀：丹麦“DANFSS”（丹佛斯）牌；16、压力控制器：美国“ALCO”（艾柯）牌；17、油分：台湾“Airmender”（冠亚）牌；18、可编程智能温湿度控制仪：选用日本或韩国品牌的智能温湿度控制仪；19、CO2气体浓度传感器：SDT300型，传感器为美国进口的红外式二氧化碳传感器；20、SO2气体流量计：上海产卧街流量计；21、监控摄像机：8mm一体化摄象机；22、硬盘录像机：4路120G硬盘；23、监控显示器: ：14彩色监视器。24、温湿度传感器：Pt100铂电阻；25、湿度传感器：Pt100铂电阻。六、系统结构特点简述：（见附件2：设计图纸，图纸中标后提供） 本环境模拟试验室分为2部分，一部分为高低温湿热交变日照雨淋实验区，另一部分为盐雾、腐蚀气体环境、海洋环境实验区，试验室各分系统主要有：主室体、空气循环系统、新风系统、日照系统、淋雨系统、加湿系统、除湿系统、制冷系统、加热系统、CO2系统、SO2系统、海水浸润系统、溶液槽和泵送系统、自动控制系统和计算机监控系统等。采用组合拼装式库板结构，它将直接构成一个密闭的试验空间。根据用户要求，将试验室隔成两间房间，既能单独做试验，又能合在一起做试验，灵活方便。两间试验室内部尺寸分别为左侧400050002500（宽长高）mm和右侧400030002500（宽长高）mm。两间试验室同时具有温湿度试验系统，根据用户要求，盐雾试验系统，喷淋系统，日照系统，CO2系统，SO2系统，海水浸润系统分别分布在整个试验室里面。两个试验室被中间的分隔门隔离，两个房间都具有温湿度试验功能，各个试验室可根据用户需要可分别做盐雾试验，喷淋，日照，CO2，SO2试验，海水浸润试验，且盐雾、喷淋、海水浸润、 CO2、SO2系统的管道均采用多路带阀分别控制供给，日照系统也采用分级控制，而检测传感器均采用可移动式安装结构，这样设计既合理又能保证用户不同试验标准和不同试验材料尺寸下进行选择性的有机组合试验。内胆材料选用SUS316L不锈钢板，外壁选用SUS304B不锈钢板。根据试验室尺寸，预先制作并填充发泡保温材料。保温库板各关键部位均受严格控制，以方便运输，现场快速组装。在试验室上装有三块400600防凝露玻璃观察窗。在库板上还装有压力平衡窗，以平衡库内外压力之差。大门密封采用充气密封条进行充气加压密封，以杜绝漏气。温湿度度试验系统：具有抗老化，防腐蚀要求；配置空气调节柜，感温传感器和高低压控制、超压、过载等保护系统。温湿度控制是依靠工控计算机及智能温湿度控制仪来控制运行的，选用液晶触摸显示器，试验温度的设定值和测量值及运行时间、加热器、加湿器等工作状态均可直观显示，同时具有试验自动运行及PID参数自整定功能。控制参数的设定采用中文界面的人机对话方式，界面友好，仅需设定温湿度就可实现制冷机的自动运行功能。控制系统使用智能化控制软件系统，具备自动组合制冷、加热、加湿及去湿等子系统的工况，从而保证在整个温湿度范围的高精度控制，使试验室的温湿度符合有关试验要求,并达到节能降耗的目的。其完善的检测安全报警装置能自动进行详细的故障显示、报警，如当试验箱发生异常时，控制器自动显示故障状态。试验程序可自由编制,用户程序编制容量达1000段, 程序编制结束设定运行后，系统按已存储的用户程序自动运行、记录，无需工作人员专门看管。 CO2试验气体由室外气源经过进气电磁阀、出气口进入试验室空气处理系统，经充分循环搅拌后均匀分布于工作室内，其气体浓度通过CO2气体浓度传感器检测后输入工控机处理并控制进气电磁阀，使得试验室CO2气体含量能自动控制在一定的浓度范围内。在实验室的其它2个不同位置上分别布置2个CO2测试点，测量不同位置的CO2浓度，并通过工控机实时显示，以达到监测试验室的CO2浓度的均匀性。SO2气体浓度控制不能通过仪表实现自动控制（因为腐蚀性太强，目前国内外市场上没有达到20%浓度的SO2传感器），只能通过人工计算气体体积流量的方法，进行控制进气阀的启闭，来达到控制试验室SO3气体浓度的含量。空气处理装置安装于试验室的后上方，采用上出风，下回风的结构，其内部装有空气循环风机、制冷蒸发器、加热装置、加湿和去湿装置，CO2和SO3气体的出气口等。淋雨装置和盐雾装置位于试验室顶部，均压管及标准喷嘴均匀排列于室体顶部，喷淋系统采用均压设计（见附件：均压喷淋设计图），使得喷淋、喷雾更加均匀。淋雨头和喷雾头采用活动式安装，方便拆换、清洗和维修。光照装置位于试验室的顶部，且具有方便调节高度和安装维修方便。浸润池位于试验室的后部，通过PPR耐腐蚀管道接入室外的溶液槽，以便利用耐腐蚀泵来达到调节浸润液位。样品架安装于试验室的两侧，中间为走道，样品架选用全不锈钢制作，为多层结构，以方便放置大小不同的试验样品。废气排气口位于试验室的后下方，空气平衡口位于试验室顶部居中，并通过连接管道与用于废气处理的中和池相通，以避免对周围环境和人身产生污染及危害（特别是SO2气体危害很大）；当试验结束后，打开排气阀通过排气管道上的抽风机将室内废气排入室外中和池进行溶解处理。 试验室大门与浇筑场地之间的通道设置专门的带滚轮平板小车及滑移轨道，试件或结构模型在小车上的模具内直接浇筑，拆模后移入试验室内。 样品的视频监控装置由2套彩色一体化摄象机和1台硬盘录像机及彩色监视器组成。2台摄象机分别安装于2个试验室的一角，而硬盘录像机和彩色监视器则按照于中心控制室内，以方便工作人员实监控观测试验体外观状况的，并进行全过程不间断的录像保存，以便以后对实验情况和数据进行研究分析。附1：温湿度控制仪表界面显示图例：下图为系统温湿度控制仪的实时显示监控画面和程式试验时的运行曲线显示画面：附2：通讯至计算机的温湿度值及实时曲线显示界面图例七、中央控制系统配置及功能概述：本公司一直致力于将计算机及自动控制技术和环境试验设备技术相结合的研究和实践，使得实验系统具有自动化程度高、控制精确、操作简便和显示直观的优点，并具备完善的数据处理、曲线分析和报表统计等记录保存打印功能。（一）（一）系统主要配置：1、工控机：台湾“研华”牌（可另选配置相近的其他品牌）； 配置：IPC-610H IPC-610/PCA-6006LV/P4 3.0G/1024M /160G/ DVD+KB+MS+声卡/网卡2、显示器：19寸液晶显示器；3、通讯模块：德国“西门子”；4、通讯卡：德国“西门子”； 5、监控软件：“力控”组态软件；6、应用软件：系统数据处理软件7、打印机：惠普打印机；8、显示器： 19液晶显示器；（二）工业控制计算机主要功能：1、能对所有试验室内的试验温度、湿度、时间、CO2气体浓度、SO2气体浓度、淋雨周期、浸润周期、光照度、所有温度巡检测试点的温度及CO2浓度巡检测试点的浓度等参数进行实时显示。2、能设定输入并控制试验室温度、湿度、淋雨周期、浸润周期、CO2气体浓度、SO2气体浓度等参数。3、能编制和存储各试验室的温度、湿度的交变程序。4、能以表格或曲线形式显示、记录和保存试验室的温度、CO2和SO2气体浓度、巡检温度、巡检浓度等参数。5、能显示系统的故障、保护状态等。如果一旦突发故障（停机或起动失效），屏幕上会自动显示故障的原因，并协助操作者查找和处理故障。 （三）系统主要特性： 1、系统的操作平台是Windows98/windows2000/windows xp操作系统，菜单式彩色显示屏显示，操作非常方便。通过RS232、RS485或IEEE488接口可以实现与远端PC的通讯。2、采用P4 系列高性能的计算机作为主控制机，完成完整实验参数设定、工作状态控制、数据采集、处理分析、显示打印实验结果等功能。配有专用的通讯控制软件，能实