专利名称：水泥基材料拉伸徐变测试装置的制作方法
水泥基材料拉伸徐变测试装置技术领域
本发明属于测试技术领域，具体涉及一种温湿度控制的水泥基材料拉伸徐变测试>J-U ρ α装直。
背景技术：
温湿度环境对水泥基材料的强度与模量发展、体积变化等有不可忽视的影响。研究混凝土的徐变，特别是早龄期混凝土的徐变，有必要控制试验环境的温、湿度。常规的徐变仪仅可控制荷载。如此一来，试验环境受限于室内温度与湿度。
国内外的通用型材料试验机和一些带小型温度环境箱的材料试验机可模拟高温， 如US5015825 (Furnace for Tensile/ Fatigue),及低温，如US5105626A (Apparatus for Measuring Tensile and Compressive Properties of Solid Materials at Cryogenic Temperatures) 0但此类设备不能长期有效的控制湿度来满足长达数周的徐变试验。而大型可放置徐变试验设备的环境屋、养护室造价和维护费极高。
结合环境箱和加载设备于一体的难度在于(I)能够长期工作的可控温湿环境箱体积较大，加载设备尺寸选择余地较�。�(2)拟合此两系统需要系统的框架设计，对环境箱开洞、试件夹具，连接件等局部细节要求较高。多试件的连接和对中(co-axially aligned) 对于工件夹具要求较高。近年来的一些发明，如CN201149588Y (路面混凝土环境模拟及性能测试装置)和CN202083409U (—种环境试验箱内试验台架的防护箱)有功能较强的环境箱，但均需将加载设备置于环境箱内，占用宝贵的内箱空间，将其用于水泥基材料徐变试验时导致加载设备的体积较大。
关于拉伸徐变仪的加载可分为静态加载和动态加载。静态加载设备通常指通过挂载砝码然后靠杠杆放大(如图1所示)。稳压能力无可比拟，造价较低。但这种设备无法实现微小的动态加载卸载和位移模式加载，用途极为有限。对于混泥土徐变试验而言，这意味着此类徐变架无法测得用于模拟徐变的必要的材料性能(如抗拉强度，弹性模量等)。动态加载设备由助动器，伺服器控制器，数据反馈系统，和电脑组成。助动器有液压活塞也有气动活塞形式和电机型，活塞的移动靠伺服阀调节(如图2所示)。电脑(通过控制板)与伺服阀沟通，传感器收集动态数据并反馈给电脑，形成一个同步测控的闭环。这样的加载设备适用于多种试验。尽管它的稳压、保持荷载的能力不如静态(砝码)加载，但是随着加工技术进步，动态加载设备将会更普及。
国内外也有考虑将先进的环境模拟设备与外置闭路加载设备组合，但它们不是为混凝土拉伸徐变试验而设计。如适合于金属材料的CN201589746U(—种`用于疲劳性能试验的烟雾环境装置)，其环境箱是一个固定在疲劳性能试验机上的封闭箱体，加载设备置于环境箱之外。又如适用于石油工业机械部件材料测试的US20090314107A1 (environmental mechanical test apparatus),该装置既有闭路液压伺服荷载控制系统,又有可控温度和压力的环境舱。
综上所述，现有的混凝土拉伸徐变试验器材还不理想。所以，有必要发明出一种能满足下列要求的混凝土徐变设备能操控温、湿度，可动态、静态加载卸载，从而实现环境模拟，一机多用，多个试件同步测试。发明内容
本发明克服现有技术的不足，提供一种结构简单，试验环境稳定，数据准确，自动化程度高，用于水泥基材料拉伸徐变的测试装置。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是一种水泥基材料拉伸徐变测试装置， 该装置包括门式机支柱、门式加载主机、环境箱、浇筑混凝土试件的设备和LVDT直线传感器；所述门式机支柱与门式加载主机连接，所述环境箱与门式加载主机对中，所述环境箱内有温湿控制系统，所述门式加载主机对于浇筑混凝土试件的设备进行纵向拉伸，LVDT直线传感器挂载在浇筑混凝土试件的设备上。所述门式机支柱内有丝杠和驱动部件，所述门式加载主机内有采集数据并且控制系统的PC机、控制主板、伺服电机和位移传感器。所述环境箱的顶部和底部均有开孔，侧壁开有倒线孔以供箱内的传感器走线。所述环境箱内温度范围为O °C 70 °C，相对湿度范围为40°/Γ90%。所述环境箱置于支架上，支架上有滑轮和轨道，以便环境箱移入或移出门式加载主机。所述环境箱的内壁有保温层和温湿度调控系统， 该系统包括压缩电机、加湿器、加热管、冷凝管、风扇、温湿度传感器和空调电机。所述环境箱置于框架内的上夹头与下夹头之间，环境箱的上下均有开孔并与夹头对齐，夹头可通过此开孔给试件施加轴向拉力。所述浇筑混凝土试件的设备为上下串联叠置的圆柱形模具， 两个模具之间有连接件。上述浇筑混凝土试件的设备中，试件两端有连接杆从环境箱的开孔伸到环境箱之外，被门式加载主机的夹头夹紧进行拉伸。
具体来说，一种可控制温度、湿度的水泥基材料拉伸徐变测试装置包括环境箱，滑动板，试验架，加载装置，直线传感器，伺服电机，数据采集和控制系统。结合了环境箱和电液伺服闭路控制加载系统。环境箱还配有滑道方便进入或撤离主试验机。环境箱内有温、 湿度调节装置。环境箱置于框架内的上夹头与下夹头之间。环境箱的上下均有开孔并与夹头对齐。夹头可通过此开孔给试件施加轴向拉力。试件内埋有连接装置与夹头连接。整个试验过程中，试件及LVDT (直线位移传感器)处在一个可独立操控的温、湿度环境。环境箱内可放2个400 mm长的并联试件。
本装置中的环境箱为可控温、湿度的养护箱，温度范围为O °C 70 °C，相对湿度范围为409Γ90%(偏差3%以内)。箱的顶底均有开孔，侧壁还开有倒线孔以供箱内的传感器走线。门式加载主机采用闭环控制伺服加载电机，最大荷载50kN，可持荷两周。辅助部件有浇筑混凝土试件用的模具，试件对中、连接件。
图1为现有技术中典型的徐变架图。
图2为现有技术中典型的闭环控制伺服加载设备图。
图3是本发明装置的简图。
图4是本发明门式加载机主机的工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
图3是本发明装置的简图。图中标号为1、连接杆；2、LVDT直线传感器；3、连接 件；4、夹头；5、环境箱；6、环境箱轨道；7、门式机支柱(内有丝杠和驱动部件)；8、门式加载 主机(内含控制主板，伺服电机);9、支架；10、门式加载主机的下臂；11、环境箱温湿控制系 统(内含压缩电机，加热管，冷凝管，风扇，温湿度传感器)。其中LVDT (Linear Variable Differential Transformer)是线性可变差动变压器的缩写,属于直线位移传感器。工作原 理简单地说是铁芯可动变压器。它由一个初级线圈，两个次级线圈，铁芯，线圈骨架，外壳等 部件组成。LVDT工作过程中，铁心的运动不能超出线圈的线性范围，否则将产生非线性值， 因此所有的LVDT均有一个线性范围。
图4是本发明门式加载机主机的工作示意图，其中PC机与门式加载主机的控制 主板连通；PC机发出指令(如加载，卸载，保持荷载)，控制主板接收电脑指令后将其转化为 控制信号发给伺服电机。伺服电机可精确地控制丝杠的驱动部件(图3，标号7)，丝杠带动 门式加载主机的下臂(图3，标号10)在丝杠的长方向上移动(即在竖直方向上移动)。门式 加载主机内的位移传感器测得下臂的位移和竖直方向的应力，并将信息反馈到控制主板。 控制主板处理和放大位移和应力信息，然后反馈到PC机。PC机发出新的指令，调整应力和 应变。整个系统的控制及信息反馈形成一个闭环。门式加载主机可以调节控制模式，位移 控制模式和时间进程模式加载。
环境箱置于支架上，与门试加载主机对中(图3)。支架上有滑轮和轨道，以便环境 箱可移入移出门式加载主机。环境箱壁有保温层；温湿调控系统有压缩电机、加湿器、加热 管、冷凝管、风扇、温湿度传感器和空调电机。浇筑混凝土试件的设备处于环境箱内，圆柱形 混凝土试件与外界环境隔开，只有试件两端的连接杆从环境箱的小洞通到环境箱之外。门 式加载主机的夹头抓取连接杆，对试件进行拉伸。圆柱形混凝土试件用专门设计的模具浇 筑。试件之间的连接为一金属圆盘(图3，标号3)，中心部位有开孔和螺纹。圆盘涂上环氧 树脂，然后拧到要粘接的两试件之间，使之联为一体。LVDT直线传感器挂载在试件的中部， 测取应力分布均匀区域的应变。
权利要求
1.一种水泥基材料拉伸徐变测试装置，其特征在于，该装置包括门式机支柱、门式加载主机、环境箱、浇筑混凝土试件的设备和LVDT直线传感器；所述门式机支柱与门式加载主机连接，所述环境箱与门式加载主机对中，所述环境箱内有温湿控制系统，所述门式加载主机对于浇筑混凝土试件的设备进行纵向拉伸，LVDT直线传感器挂载在浇筑混凝土试件的设备上。
2.根据权利要求1所述水泥基材料拉伸徐变测试装置，其特征在于，所述门式机支柱内有丝杠和驱动部件，所述门式加载主机内有采集数据并且控制系统的PC机、控制主板、 伺服电机和位移传感器。
3.根据权利要求1所述水泥基材料拉伸徐变测试装置，其特征在于，所述环境箱的顶部和底部均有开孔，侧壁开有倒线孔以供箱内的传感器走线。
4.根据权利要求1所述水泥基材料拉伸徐变测试装置，其特征在于，所述环境箱内温度范围为O 0C 70 °C，相对湿度范围为40% 90%。
5.根据权利要求1所述水泥基材料拉伸徐变测试装置，其特征在于，所述环境箱置于支架上，支架上有滑轮和轨道，以便环境箱移入或移出门式加载主机。
6.根据权利要求1所述水泥基材料拉伸徐变测试装置，其特征在于，所述环境箱的内壁有保温层和温湿度调控系统，该系统包括压缩电机、加湿器、加热管、冷凝管、风扇、温湿度传感器和空调电机。
7.根据权利要求1所述水泥基材料拉伸徐变测试装置，其特征在于，所述环境箱置于框架内的上夹头与下夹头之间，环境箱的上下均有开孔并与夹头对齐，夹头可通过此开孔给试件施加轴向拉力。
8.根据权利要求1所述水泥基材料拉伸徐变测试装置，其特征在于，所述浇筑混凝土试件的设备为上下串联叠置的圆柱形模具，两个模具之间有连接件。
9.根据权利要求3所述水泥基材料拉伸徐变测试装置，其特征在于，所述浇筑混凝土试件的设备中，试件两端有连接杆从环境箱的开孔伸到环境箱之外，被门式加载主机的夹头夹紧进行拉伸。
全文摘要
本发明揭示一种水泥基材料拉伸徐变测试装置，该装置包括门式机支柱、门式加载主机、环境箱、浇筑混凝土试件的设备和LVDT直线传感器；所述门式机支柱与门式加载主机连接，所述环境箱与门式加载主机对中，所述环境箱内有温湿控制系统，所述门式加载主机对于浇筑混凝土试件的设备进行纵向拉伸，LVDT直线传感器挂载在浇筑混凝土试件的设备上。
文档编号G01N3/08GK103063515SQ20121055900
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者魏亚, 姚湘杰 申请人:清华大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
