阅读说明：本技术 一种基于电沉积修复的地下结构侧墙裂缝室内模拟装置 (Underground structure side wall crack indoor simulation device based on electrodeposition restoration ) 是由 丁剑敏 陈庆 朱铁梅 顾楠 朱合华 朱志远 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于电沉积修复的地下结构侧墙裂缝室内模拟装置,包括带裂缝地下侧墙服役状态模拟部分、电化学修复部分、监控部分和混凝土,所述混凝土上设有裂缝且插设有钢筋,所述带裂缝地下侧墙服役状态模拟部分包括地下水承载箱、地下水、气泵、进气阀；所述电化学修复部分包括电源组件、外置阳极、电解液、电解液承载箱；所述监控部分包括参比电极孔和电位监测仪,所述参比电极孔开设在混凝土上,所述电位监测仪连接的参比电极安装至混凝土的电极孔处。本发明在构件并进行模拟的过程中,能够反映地下结构非对称性特征的混凝土在进行电沉积过程中的修复状态,因此使得整个模拟装置有利于进行推广使用。(The invention discloses an indoor simulation device for a crack of an underground structure side wall based on electrodeposition repair, which comprises a service state simulation part of the underground side wall with a crack, an electrochemical repair part, a monitoring part and concrete, wherein the concrete is provided with the crack and is inserted with a reinforcing steel bar, and the service state simulation part of the underground side wall with the crack comprises an underground water bearing box, underground water, an air pump and an air inlet valve; the electrochemical repair part comprises a power supply assembly, an external anode, electrolyte and an electrolyte bearing box; the monitoring part comprises a reference electrode hole and a potential monitor, the reference electrode hole is formed in the concrete, and the reference electrode connected with the potential monitor is installed at the electrode hole of the concrete. In the process of simulating the member, the invention can reflect the repair state of concrete with the asymmetric characteristic of the underground structure in the process of electrodeposition, thereby ensuring that the whole simulation device is favorable for popularization and use.)

一种基于电沉积修复的地下结构侧墙裂缝室内模拟装置

技术领域

本发明涉及混凝土墙技术领域，尤其涉及一种基于电沉积修复的地下结构侧墙裂缝室内模拟装置。

背景技术

地下混凝土因脆性大、抗拉强度低等缺点，极易产生裂缝。裂缝不仅影响混凝土结构的安全性能和耐久性能，还为有害离子的入侵提供便利通道，进一步加速混凝土结构的性能劣化。对比地上结构，地下结构在内外环境(如施工荷载、岩土体、地下水和低频列车振动等)的联合作用下，更是不可避免的产生(微)裂缝，如不及时有效地加以修复，(微)裂缝会进一步演化和发展，严重影响地下结构健康服役状态，甚至导致严重地下灾害，给人民生命财产带来重大损失。

传统针对混凝土修复的方法譬如灌浆法、填充法、注射法(环氧树脂、聚氨酯)等，对混凝土的修复过程存在影响结构表观质量、封堵效果耐久性差、操作工人安全不受保障、修补费用不可控等缺陷。且对混凝土中的微裂缝，存在施工难度大，施工费用高，对混凝土基体损害高等特点。混凝土微裂缝可能因剧烈的冷热、干湿变化循环而风化，后变成相连通的缝，由于水和化学物质的渗入，加速混凝土劣化，影响结构性能。

电化学沉积方法是一种新兴的适用于水环境下混凝土裂缝修复手段。国内外针对电化学沉积修复室内试验都采用完全浸泡的方式进行修复，更多地反映的是海水中带裂缝混凝土的修复情况，而没有充分考虑地下结构特有的非对称性特点，即电解修复液只能与混凝土试件单面接触；反映地下结构非对称性特征的混凝土电化学沉积修复试验研究目前几乎没有。为此，我们提出了一种基于电沉积修复的地下结构侧墙裂缝室内模拟装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于电沉积修复的地下结构侧墙裂缝室内模拟装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于电沉积修复的地下结构侧墙裂缝室内模拟装置，包括带裂缝地下侧墙服役状态模拟部分、电化学修复部分、监控部分和混凝土，所述混凝土上设有裂缝且插设有钢筋，所述带裂缝地下侧墙服役状态模拟部分包括地下水承载箱、地下水、气泵、进气阀，所述地下水承载箱设在混凝土的一侧，所述地下水承载箱内部与混凝土的表面相连通，所述进气阀和第一进水阀设在地下水承载箱的上端，所述地下水盛装在地下水承载箱内部，所述气泵与进气阀之间通过气管相连通；

所述电化学修复部分包括电源组件、外置阳极、电解液、电解液承载箱，所述电解液盛装在电解液承载箱内，所述外置阳极插设在电解液承载箱的内部，所述外置阳极的上端延伸至电解液承载箱上端的外部，所述电源组件的正极通过导线与外置阳极的上端相连接，所述电源组件的负极通过导线与混凝土内的钢筋相连接，且所述电解液承载箱设在混凝土上远离地下水承载箱的一侧；

所述监控部分包括参比电极孔和电位监测仪，所述参比电极孔开设在混凝土上，所述电位监测仪连接的参比电极安装至混凝土的电极孔处。

优选的，所述地下水承载箱的上端且远离进气阀的部分设有第一进水阀，所述地下水承载箱的下端设有第一出水阀。

优选的，所述电解液承载箱的上部设有第二进水阀，所述电解液承载箱的下部设有第二出水阀。

本发明提出的一种基于电沉积修复的地下结构侧墙裂缝室内模拟装置，有益效果在于：本方案中的模拟装置在进行模拟的过程中具备以下优点：可以模拟电场下离子迁移、沉积反应和裂缝修复过程；可以通过混凝土的变化反应地下结构侧墙非对称服役特征；可以模拟迎水面的环境特征，包括地下水成分以及地下水压力；可以模拟不同电解质溶液(包括类型和浓度)和电压强度等对修复过程的影响规律；可以通过改变试件配合比，反应不同类型的地下结构侧墙特征；可以通过预制不同的混凝土的裂缝尺寸，模拟不同的损伤程度的地下结构侧墙；可以通过参比电极孔内的参比电极结合电位监测仪的来监测分析修复过程钢筋电位变化情况，因此能够反映地下结构非对称性特征的混凝土在进行电沉积过程中的修复状态，即使得整个模拟装置有利于进行推广使用。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于电沉积修复的地下结构侧墙裂缝室内模拟装置的侧视示意图；

图2为本发明提出的一种基于电沉积修复的地下结构侧墙裂缝室内模拟装置的主视示意图。

图中：混凝土1、裂缝2、钢筋3、第一出水阀4、地下水承载箱5、地下水6、气泵7、进气阀8、第一进水阀9、电位监测仪10、电源组件11、第二进水阀12、外置阳极13、电解液14、电解液承载箱15、第二出水阀16、参比电极孔17。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-2，一种基于电沉积修复的地下结构侧墙裂缝室内模拟装置，包括带裂缝地下侧墙服役状态模拟部分、电化学修复部分、监控部分和混凝土1，混凝土1上设有裂缝2且插设有钢筋3，带裂缝地下侧墙服役状态模拟部分包括地下水承载箱5、地下水6、气泵7、进气阀8，地下水承载箱5设在混凝土1的一侧，地下水承载箱5内部与混凝土1的表面相连通，进气阀8和第一进水阀9设在地下水承载箱5的上端，地下水6盛装在地下水承载箱5内部，气泵7与进气阀8之间通过气管相连通；混凝土1在电沉积模拟过程中为模拟现场的混凝土结构，裂缝2用于模拟现场混凝土结构的裂缝，钢筋3模拟现场混凝土内的钢筋且兼作电沉积模拟过程中的阴极，地下水6和气泵7能够模拟现场混凝土所接触的地下水及所受到的地下水的压力。

电化学修复部分包括电源组件11、外置阳极13、电解液14、电解液承载箱15，电解液14盛装在电解液承载箱15内，外置阳极13插设在电解液承载箱15的内部，外置阳极13的上端延伸至电解液承载箱15上端的外部，电源组件11的正极通过导线与外置阳极13的上端相连接，电源组件11的负极通过导线与混凝土1内的钢筋3相连接，且电解液承载箱15设在混凝土1上远离地下水承载箱5的一侧，电源组件11在工作的过程中产生微弱的电流，此时外置阳极13用作电沉积模拟修复过车中的阳极，且电解液承载箱15内的电解液14能够提供阳离子，

监控部分包括参比电极孔17和电位监测仪10，参比电极孔17开设在混凝土1上，电位监测仪10连接的参比电极安装至混凝土1的电极孔17处，在进行电沉积模拟的过程中，电位监测仪10能够监测混凝土1内的钢筋3的电位。

地下水承载箱5的上端且远离进气阀8的部分设有第一进水阀9，地下水承载箱5的下端设有第一出水阀4，第一出水阀4和第一进水阀9的结合使用能够用于对地下水承载箱5内的地下水6进行更换。

电解液承载箱15的上部设有第二进水阀12，电解液承载箱15的下部设有第二出水阀16，第二进水阀12和第二出水阀16的结合使用能够用于对电解液承载箱15内的电解液14进行更换。

综上所述：本发明中的模拟装置在进行电沉积模拟的过程中，可以模拟电场下离子迁移、沉积反应和裂缝修复过程；可以通过混凝土1的变化反应地下结构侧墙非对称服役特征；可以模拟混凝土1迎水面的环境特征，包括地下水成分以及地下水成分压力；可以通过在电解液承载箱15内加入不同的电解液14模拟不同电解质溶液(包括类型和浓度)和电压强度等对修复过程的影响规律；可以通过改变试件配合比，反应不同类型的地下结构侧墙特征；可以通过预制不同的混凝土1的裂缝尺寸，模拟不同的损伤程度的地下结构侧墙；可以通过参比电极孔17内的参比电极结合电位监测仪10来监测分析修复过程钢筋电位变化情况，因此能够反映地下结构非对称性特征的混凝土在进行电沉积过程中的修复状态，即使得整个模拟装置有利于进行推广使用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。