(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211121967.6 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 中国石油大 学 （华东） 地址 266580 山东省青岛市黄岛区长江西 路66号 (72)发明人 程旭东　吴忠浩　高思远　艾金兴　 王玉栋　 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 1/28(2006.01) G01N 33/38(2006.01) (54)发明名称 一种氯离子在两侧有温差的混凝土中传输 实验装置及方法 (57)摘要 本发明属于氯离子传输实验领域， 具体地， 涉及一种氯离子在两侧有温差的混凝土中传输 实验装置。 试验装置包括制冷系统、 绝热箱、 混凝 土加压箱、 储液装置系统； 其中： 制冷系统主要包 括低温环 境箱、 循环风机、 泄压阀， 控制液氮的蒸 发量进行降温， 降温后的氮气从泄压阀中排出； 绝热箱填充膨胀珍珠砂岩， 具有良好的保温效 果； 混凝土加压箱包括锁紧螺栓、 钢结构套箍， 通 过锁紧螺栓对钢结构套箍施压以此对试件产生 围压； 储液装置内储存氯化钠溶液模拟海边的多 盐雾环境。 本发 明可以有效模拟海洋环境下大型 LNG储罐外罐预应力混凝土的氯离子侵蚀情况， 揭示氯离子在两侧有温差的混凝土(预应力混凝 土)内的传输机理， 得到温度梯度对氯离子传输 的影响规 律。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115420605 A 2022.12.02 CN 115420605 A 1.一种氯离子在两侧有温差的混凝土中传输实验装置， 其特征在于： 包括制冷系统、 加 压装置、 储 液装置系统、 绝热箱、 控制系统； 制冷系统包括低温环 境箱、 液氮罐、 低温电磁阀、 风机， 低温电磁阀位于进 液管与低温环境箱相连的位置， 控制液氮的流量， 液氮罐通过进氮 管与液氮喷射口相连， 所述液氮喷射口位于低 温环境箱顶部中心， 温度传感器固定于低温 环境箱侧壁中心， 实时监测箱体内的温度 环境， 与其相连的侧壁上安装有泄压阀； 加压装置 包括箱盖、 钢结构套箍， 所述钢结构套箍通过锁紧螺栓紧固； 储液装置系统包括氯化钠溶液 箱、 补液箱、 进 液管、 电动开合门， 氯化钠溶液箱 通过进液管与补液箱相连， 温度传感器固定 于氯化钠溶液箱侧 壁中心， 氯化钠溶液箱与加压系统相 接处设有覆盖截面的电动开合 门； 绝热箱采用膨胀珍珠砂岩进行填充； 控制系统位于低 温环境箱的顶部， 包括温度显示器与 PLC控制器(Programmable  Logic Controller， 可编程逻辑控制器)， 温度显示器可以接受 低温环境箱与氯化钠溶液箱内温度传感器的温度信号； PLC控制器分别与制冷系统的低 温 电磁阀、 液氮罐、 进氮管、 风机， 加压系统的钢结构套箍、 紧固螺栓， 储液装置系统的电动开 合门、 进液 管、 补液箱， 通过导线连接 。 2.根据权利要求1所述的氯离子在两侧有温差的混凝土 中传输实验装置， 其特征在于： 所述的低温环境箱、 绝热箱均采用耐低温塑料板拼装焊接结构； 所述的混凝土加压箱、 氯化 钠溶液箱采用耐腐蚀塑料板拼装焊接结构； 所述绝热箱与所述混凝土加压箱 通过焊接连成 一体。 3.根据权利要求1 ‑2所述的氯离子在两侧有温差的混凝土中传输实验装置， 其特征在 于： 所述的低温环境箱壳体夹层采用聚氨酯作为保温隔热 材料。 4.根据权利要求1 ‑2所述的氯离子在两侧有温差的混凝土中传输实验装置， 其特征在 于： 所述的氯化钠溶液箱与所述的混凝土加压箱间采用橡胶密封圈保证连接处的气密性； 所述氯化钠溶 液箱壳体夹层采用橡胶保证箱体的密闭性。 5.根据权利要求1 ‑2所述的氯离子在两侧有温差的混凝土中传输实验装置， 其特征在 于： 所述氯化钠溶 液箱的电动开 合门附上薄层海绵， 所述电动开 合门材质采用耐腐蚀塑料。 6.根据权利要求1 ‑2所述的氯离子在两侧有温差的混凝土中传输实验装置， 其特征在 于： 所述的混凝土加压箱采用锁紧螺栓对钢结构套箍进行施压对混凝土试块增加四周的围 压， 以此模拟预应力混凝 土的预压力。 7.根据权利要求1所述的氯离子在两侧有温差的混凝土 中传输实验装置， 其特征在于： 所述的进氮管采用耐低温塑料 管； 所述的进液 管采用耐腐蚀塑料 管。 8.根据权利要求1所述的氯离子在两侧有温差的混凝土 中传输实验装置， 其特征在于： 所述温度显示器能够接收低 温环境箱与氯化钠溶液箱中温度传感器的温度信号； 所述PLC 控制器包括低温电磁阀控制开关、 液氮箱控制开关、 液氮喷射口控制开关、 电动开合门控制 开关、 氯化钠溶 液补充箱控制开关。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115420605 A 2一种氯离 子在两侧有温差的混凝土中传输实验装 置及方法 技术领域 [0001]本发明属于氯离子传输实验领域， 具体地， 涉及一种氯离子在两侧有温差 的混凝 土中传输实验 装置及方法。 背景技术 [0002]近年来， 我国在沿海地区修建了大量的钢筋混凝土结构。 沿海地区属于多盐雾环 境， 海洋大气 中存在的氯离子对混凝土有着较强的腐蚀作用。 氯离子会使混凝土内的钢筋 过早锈蚀， 锈蚀产 物会造成混凝土锈胀开裂并加上氯离子侵蚀， 对结构的耐久性造成影响。 为了防止结构快速破坏， 需要研究氯离子在混凝土内的传输机理及分布情况， 目前主要的 实验研究方法是将实验时的温度控制在室温或恒定低温及 超低温环境下。 研究不同温度下 氯离子在混凝 土内的传输 机理。 [0003]随着天然气行业的快速发展， 我国的天然气需求急剧增加， 需要大量进口便于储 存和运输的液化天然气(LNG)， 因此在沿海地区大力推动LNG基础建设， 其中包括LNG接收站 与大型LNG储 罐。 综合考虑安全性、 经济性以及适用性等多方面因素， 目前大型LNG储 罐大多 是全容式预应力混凝 土地上储罐。 [0004]全容式预应力混凝土地上储罐分为内罐与外罐， 外罐一般采用 预应力混凝土结 构， 内罐采用9％镍钢储罐， 储存的液化天然气温度可达 ‑160℃左右。 即使内外罐之间存在 绝热层， 但内罐超低温也会在外罐内侧形成低 温环境。 过大 的温差会使外罐混凝土结构产 生较大的温度应力， 造成混凝土出现裂缝， 加剧氯离子的侵蚀。 目前已有的研究中大多将环 境控制在单一恒定温度下， 申请公布 号为CN113310826A的发 明专利公开了一种测试氯离子 在混凝土中扩散程度实验装置及方法， 该发明能够在多种因素的干扰下模拟混凝土内氯离 子的扩散程度， 并能使混凝土试件处于恒温环境下。 即便能够 控制实验时的温度， 但无法有 效的模拟混凝土储罐内外侧所 处的不等温环境。 为此有必要研发一种氯离子在两侧有温差 的混凝土中传输实验 装置及方法， 进行氯离 子在两侧有温差的混凝 土中传输 机理的研究。 发明内容 [0005]本发明的目的是解决上述技术存在的问题并克服现有设备的不足， 提供一种氯离 子在两侧有温差的混凝土中传输实验装置及实验方法， 更加有效的揭示氯离子在两侧有温 差的混凝 土(预应力混凝 土)内的传输 机理， 得到温度梯度对氯离 子传输的影响规 律。 [0006]为实现上述目的， 本发明所采用的技 术方案如下： [0007]一种氯离子在两侧有温差 的混凝土中的传输实验装置， 其特征在于： 包括制冷系 统、 混凝土加压箱、 储 液装置系统、 绝热箱、 控制器； 制冷系统包括低温环 境箱、 液氮罐、 低温 电磁阀、 风机， 低 温电磁阀位于进液管与低 温环境箱相连的位置， 控制液氮的流量， 液氮罐 通过进氮管与液氮喷射口相连， 所述液氮喷射口位于低温环境箱顶部中心， 温度传感器固 定于低温环境箱侧 壁中心实时监测箱体内的温度环境， 与其相连 的侧壁上安装有泄压阀； 混凝土加压箱包括箱盖、 钢结构套箍， 所述钢结构套箍通过锁紧螺栓紧固； 储液装置系统包说　明　书 1/4 页 3 CN 115420605 A 3