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1、先进工程材料与耐久性实验室第一部分 试验大厅部分一、试验大厅试验系统组成及平面布置图试验大厅试验系统共有5部分组成部分：人工气候环境模拟室、恒载与环境耦合模拟室、动力荷载与环境耦合模拟室、收缩、徐变实验室、3台工程结构疲劳试验系统。试验大厅试验系统平面布置示意图如下图1所示。恒载与环境耦合模拟室研发室动力荷载与环境耦合模拟室人工气候环境模拟实验室浸泡池收缩、徐变实验室环境室控制系统办公室研发室工作室快速实验室50t疲劳机50t疲劳机25t疲劳机入口出口图1 试验大厅平面布置示意图二、试验系统介绍高速铁路建造技术国家工程实验室大型多功能步入式环境模拟室是国内最大、最先进的环境作用模拟实验设备。实
2、验室可以模拟盐雾、盐雨、淋雨、高温、低温、和二氧化碳等多种试验的模拟环境。试验过程可完全由计算机来控制，既可以模拟自然环境，也可以进行人工气候的加速试验。试验人员只需准备好相关溶液或腐蚀气体即可进行试验。该试验系统可以模拟完成温湿度交变、腐蚀气体、盐雾等环境因素与动、静力荷载耦合作用下材料与结构耐久性试验系统工艺流程图如图2、3所示。图2 图32.1人工气候环境模拟试验系统1. 系统结构特点描述本试验系统由大气环境模拟试验系统、水溶液环境模拟试验系统、土壤环境模拟试验系统）和中心控制系统组成。2. 系统主要指标（1）试验箱尺寸 内部尺寸：400000002500（LWH）（mm）（2）模拟的环
3、境因素 CO2、SO3等气体浓度因素 海水、酸雨、化冰盐等水溶液浓度因素 含不同种类与浓度的盐的土壤与地下水环境因素 淋雨环境因素 交替变化的湿度 循环变化的温度（3）测试范围 温度：-2040 湿度：50%R.H98%R.H （4）控制精度 温度：波动度 0.5，均匀度 2 湿度：波动度2%R.H，均匀度5%R.H 气体浓度调节范围：CO2=203%，SO3=103%；（5）中央控制系统通过微机自动控制各个室体中的环境模拟因素周期性地循环变化，配备远程网络监控程序。2.2恒载-环境耦合试验系统1. 系统结构特点描述本试验系统由主体部分、喷淋部分、恒温恒湿处理部分、控制部分及持荷装置部分组成，
4、详细介绍如下：（1）主体部分包含箱体、箱内照明装置、构件试品支撑机构、箱体支撑柱等组成。用耐高低温柔性密封胶或聚氨酯发泡将缝隙填紧密封，以免做淋雨试验时漏水而损坏腐蚀试验平台梁。（2）箱内喷淋部分由喷头、淋雨管、流量计、压力表、水泵及淋雨控制装置等组成，淋雨管路采用均压分配结构，使得各个喷头的淋雨量及压力基本一致，从而得到均匀的喷淋状态。（3）恒温恒湿处理部分包含加热升温装置、制冷降温装置、加湿装置、除湿装置及风路循环装置等组成。（4）自动控制系统由可编程序控制器、测量传感器和各种低压电器、保护器件及监控计算机等组成。本系统的3套试验箱分别具有自身独立的自动控制部分，可以分别控制各自箱体的功能
5、指标参数。（5）计算机监控系统为三套试验箱的共有装置，能实时记录监控2套耐久性加载试验箱系统的温湿度及淋雨状态和恒温恒湿室的工作状态。（6）持荷装置弹簧-拉杆式持久加载装置。2. 系统主要指标（1）试验箱尺寸 内部净尺寸：1000045003000（LWH）（mm） 外部净尺寸：1020047004500（LWH）（mm）（含保温层）（2）测试范围 温度：-2060 湿度：40%R.H98%R.H 气体浓度：020%（3）控制精度 温度：波动度 0.5，均匀度 2 湿度：波动度2%R.H，均匀度5%R.H 气体：2%（4）升降温速率 升温速度 1（空载）， 降温速度 0.5（空载）（5）淋雨控
6、制及雾化控制 雾化：雾滴直径为1-5m，盐雾保持中性（pH值为7），盐雾沉降量均匀（0.1-5ml/cm2 h）。 既可手工控制淋雨/喷雾，也可自行设定淋雨/喷雾时间，自动控制周期淋雨/喷雾；且循环周期可自由设定和控制，循环次数设定范围11000次。2.3动力荷载-环境耦合试验系统1. 系统结构特点描述本试验系统由主体部分、喷淋部分、恒温恒湿处理部分、控制部分及动力加载装置部分组成，详细介绍如下：（1）主体部分包含箱体、箱内照明装置、构件试品支撑机构、箱体支撑柱等组成。用耐高低温柔性密封胶或聚氨酯发泡将缝隙填紧密封，以免做淋雨试验时漏水而损坏腐蚀试验平台梁。（2）箱内喷淋部分由喷头、淋雨管、流
7、量计、压力表、水泵及淋雨控制装置等组成，淋雨管路采用均压分配结构，使得各个喷头的淋雨量及压力基本一致，从而得到均匀的喷淋状态。（3）恒温恒湿处理部分包含加热升温装置、制冷降温装置、加湿装置、除湿装置及风路循环装置等组成。（4）自动控制系统由可编程序控制器、测量传感器和各种低压电器、保护器件及监控计算机等组成。本系统的3套试验箱分别具有自身独立的自动控制部分，可以分别控制各自箱体的功能指标参数。（5）计算机监控系统为三套试验箱的共有装置，能实时记录监控2套耐久性加载试验箱系统的温湿度及淋雨状态和恒温恒湿室的工作状态。（6）动力加载装置疲劳试验机加载装置。2. 系统主要指标（1）试验箱尺寸 内部净
8、尺寸：700040003000（LWH）（mm） 外部净尺寸：720042004500（LWH）（mm）（含保温层）（2）测试范围 温度：-2060 湿度：40%R.H98%R.H 气体浓度：020%（3）控制精度 温度：波动度 0.5，均匀度 2 湿度：波动度2%R.H，均匀度5%R.H 气体：2%（4）升降温速率 升温速度 1（空载）， 降温速度 0.5（空载）（5）淋雨控制及雾化控制 雾化：雾滴直径为1-5m，盐雾保持中性（pH值为7），盐雾沉降量均匀（0.1-5ml/cm2 h）。 既可手工控制淋雨/喷雾，也可自行设定淋雨/喷雾时间，自动控制周期淋雨/喷雾；且循环周期可自由设定和控制，
9、循环次数设定范围11000次。2.4收缩徐变试验系统1. 系统结构特点描述本试验系统由恒温恒湿处理部分、控制部分及持荷装置部分组成，详细介绍如下：。（1）恒温恒湿处理部分包含加热升温装置、制冷降温装置、加湿装置、除湿装置及风路循环装置等组成。（2）自动控制系统由可编程序控制器、测量传感器和各种低压电器、保护器件及监控计算机等组成。（3）持荷加载装置部分弹簧-拉杆式持久加载装置。2. 系统主要指标（1）试验箱尺寸 内部净尺寸：1200070003500（LWH）（mm）（2）测试范围 温度：+560 湿度：40%R.H98%R.H （3）控制精度 温度：波动度 0.5，均匀度 2 湿度：波动度2
10、%R.H，均匀度5%R.H2.5工程结构疲劳试验系统工程结构疲劳试验系统包括：疲劳试验加载系统、测试系统和数据分析系统。将测试元件及疲劳加载系统信号通过线路引入控制系统室，进行自动控制和测试，如图4所示。其中疲劳性能测试系统主要包括传感器系统、信号采集与处理系统、安全监测和寿命评估系统，其工作模式如图5所示。图4工程结构疲劳性能试验系统构成示意图传感器系统荷载类结构响应类结构耐久类试验荷载（力传感器）裂缝分布发展（裂缝检测仪）位移测量（拾振器、位移计）材料应变测量（应变片、光纤光栅）信号采集与处理系统信号采集数据处理结构体系疲劳状态和疲劳寿命疲劳损伤评定疲劳寿命评估图5 工程结构疲劳测试系统工
11、作模式示意图三、试验介绍3.1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
12、求。3. 主要设备简介l 制冷压缩机组l 加热器l 加湿和除湿装置l 可编程温湿度交变控制仪l 温湿度传感器3.2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，不能直接测量的采用配比量的多少进行计算，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，
13、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（碱液中和气体）后，对环境进行安全排放。3. 主要设备简介l 门气压密封装置l 腐蚀气体浓度变送器l 设置雾化喷嘴l 进气电磁阀l 气压平衡装置3.3盐雾（喷淋）实验1. 实验过程简述盐雾的形成采用两种方法：配制一定浓度的稀酸经喷淋装置直接喷洒在试件上；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。由稀酸模拟盐雾，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、PH计、均压管及标准喷嘴均匀的喷洒在试件上。喷淋可分时、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，均压管路原理示意图如图6所示。图63. 主要设备简介l 耐酸碱泵l 均压管l PH计l 标准喷嘴（实心喷嘴和空心喷嘴）l 流量计1
