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混凝土耐久性成为影响工程结构服役寿命的重要因素。氯盐侵蚀作用导致钢筋腐蚀造成混凝土耐久性不良造成结构过早失效引起的后果极其严重,为提高混凝土耐久性,保证混凝土结构不受氯离子侵害,必须对目前存在的混凝土耐久性试验系统提出更高要求。本文结合湖北省基金项目“混凝土结构耐久性使役环境智能模拟”,以氯离子浓度控制系统为研究对象,对混凝土耐久性试验环境氯离子浓度控制系统进行设计。主要研究内容包括:
⑴对氯离子浓度控制的必要性做了研究,结合国内外研究现状,确立临界氯离子目标浓度实现方案,设计基于库仑法的氯离子浓度检测模型,为控制系统的研究提供必要的参考依据;
⑵针对当前混凝土耐久性试验系统在氯离子浓度控制方面存在的不足,结合前期项目成果继承和改造特点,分析比较适用于本系统的两种控制方案,选定单片机为本文的控制方案:
⑶根据系统技术要求和功能特点进行硬件设计,主要包括电量测量、终点指示、控制输出、控制器及其外围电路以及上位机通信与显示电路等,针对实际情况确定芯片选型、电气参数和电路图设计,完成硬件电路的设计。以AT89S51单片机为控制器,把电解电极和测量电极采集的微信号经过电量测量和终点指示电路转换为数字量送入单片机进行处理得到实际氯离子浓度并以数据形式存入存储器并实时显示从而完成非电量到电量的转换,通过控制输出电路驱动执行机构动作,还可通过RS232实现串口通信;
⑷在硬件设计完成的基础上进行系统的应用软件设计,包括各功能子模块程序的设计和实现方法流程图,利用keil51作为软件开发平台,实现氯离子浓度控制系统的数据采集、分析处理、实时显示和存储等功能。最后对研究内容和工作进行了总结并提出了不足,对发展前景以及研究方向提出了展望,为我国混凝土耐久性研究平台提供了技术支持。