专利名称：荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置及试验方法
技术领域：
本发明涉及的是一种试验装置及试验方法，具体地说是混凝土的试验装置及试验方法。
背景技术：
实际工程中混凝土的劣化失效通常是多重破坏因素耦合作用的结果，根据单一因素作用研究分析混凝土耐久性问题难以准确反应工程实际。因此 ，建立模拟真实环境-应力状态下的多因素耦合试验方法，研究多因素耦合作用下混凝土的性能的退化规律破坏机理及防护措施具有十分重要的意义。目前国内外已经有关于压应力及多因数耦合作用下混凝土耐久性试验加载装置类似的设计，并有对于该技术研究和分析的文献报道；如中国水利科学研究院的装置为研究混凝土受弯应力的装置，采用应力扳手拧螺帽给试件加载，而众所周知，混凝土受拉极限承载力大约为受压极限承载力的1/20，该装置如果换成给受压混凝土加载，螺母受的力要大的多，经常松紧螺母必然会使螺纹磨损从而降低装置使用寿命和试验精度；哈尔滨工业大学邹超英公布了一套针对受压混凝土设计的的装置，为了使得整个夹具与试件正好能放入现有的快速冻融循环机所配套的试件盒里使用，将压板的面积设计为标准试件的截面面积(IOOmmX IOOmm的正方形)，而试件采用了非标准件(截面为4>100的圆)，从而利用多余的空间安放拉杆，所以拉杆直径受限制，其结果是要么使用强度高但不可重复使用的高强螺栓，要么仅适用于设计强度较低的受压混凝土试件；我国发明专利CN101979990A公布了一套可以一个加载装置对应多个夹具的装置，降低了成本，但其仍然仅适用于受弯试件，换成受压试件时其加载装置处螺杆上的螺纹仍会产生较大的磨损；我国发明专利CN2449222Y公布了一种原位压力机，其主要通过千斤顶、高强拉杆及上下两钢板的相互作用给置于其内的砖砌体加载，从而实现在现场测量砌体抗压强度的作用。但其仅仅是对于砌体抗压强度的现场测量装置，与混凝土耐久性加载试验并无关系。
发明内容
本发明的目的在于提供便于操作并适于在同时受压、受弯及多因数耦合作用的荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置及试验方法。本发明的目的是这样实现的本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置，其特征是包括压力机、夹具、传感器组件、试件盒，混凝土试件和传感器组件安装在夹具里，夹具安装在压力机里，试件盒套在压力机外面；压力机包括压力机上压板、压力机下压板、压力机拉杆、千斤顶，压力机拉杆安装在压力机上压板和压力机下压板之间，千斤顶安装在压力机下压板上，压力机上压板上设置第一圆环状金属套筒，千斤顶上设置第二圆环状金属套筒；夹具主夹具和侧夹具，主夹具包括主夹具上压板、主夹具下压板、主夹具拉杆，主夹具拉杆安装在主夹具上压板和主夹具下压板之间，主夹具上压板上设置与第一圆环状金属套筒相配合的第一金属环，主夹具下压板上设置与第二圆环状金属套筒相配合的第二金属环，侧夹具包括侧夹具左压板、侧夹具右压板、侧夹具拉杆，侧夹具拉杆安装在侧夹具左压板和侧夹具右压板之间，侧夹具左压板上设置第一组距离为IOcm的两个半圆柱金属条，侧夹具右压板上设置第二组距离为30cm的两个半圆柱金属条，混凝土试件的上下端面紧贴主夹具的上压板和下压板，混凝土试件的两个侧面紧贴侧夹具的左压板和右压板；传感器组件包括传感器支架、传感器，传感器通过传感器支架安装在夹具上压板和夹具下压板之间。本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验方法，采用本发明所述的荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置，其特征是按四点弯曲试验规范在混凝土试件的相应受力处画上记号，使侧夹具中左压板和右压板上的半圆柱金属条与混凝土试件上相应记号处相互接触，固定侧夹具拉杆使得混凝土试件的受弯应力达到其实验设计值，将混凝土试件放入主夹具中央位置，将夹具、混凝土试件整体放入压力机内，操作千斤顶使主夹具加载到设计值，固定主夹具拉杆卸掉千斤顶的压力，再重新用千斤顶加载到传感器读数发生反向变化以后拧紧螺母卸掉千斤顶的压力，重复上述过程直到卸掉千斤顶的压力后传感器读数与第一次加载前的读数一样，然后整体移出压力机，取下传感器，在主夹具拉杆与主夹具压板、侧夹具拉杆与侧夹具压板接触处涂一层密封胶，最后整体移到室外进行暴露试验或 放入对应的试件盒中，再全部放入快速冻融循环试验机内进行快速冻融循环试验；卸载时割掉主夹具及侧夹具上的密封胶，再将主夹具放回压力机内，然后操作千斤顶使主夹具加载到设计值，松开拉杆压力，再将混凝土试件和侧夹具整体移出压力机，取出混凝土试件。本发明还可以包括I、进行暴露试验时，设定暴露时间间隔，每经过一个暴露时间间隔后夹具重复一次卸载和加载混凝土试件的过程。本发明的优势在于本发明结构简单、操作方便，可以模拟实际工程中应力、化学侵蚀、干湿循环或冻融循环共同作用于混凝土构件的真实工况，从而使实验室测得的数据更具有工程参考价值I、加载完成，夹具定位后的试件既可以进行室外暴露试验，也可配合对应的试件盒进行室内的快速冻融循环试验。2、在配合对应的试件盒进行室内的快速冻融循环试验时，可与现有的快速冻融循环机配套使用。3、能对试件提供一个同时受压、受弯及多因数耦合作用的实验环境。4、由于拉杆直径不受限制，故夹具极限承受力可在一定程度上增大，从而能适用与有更高强度设计的试件。5、夹具加载时由压力机和传感器的控制和矫正，增加了加载精度，且一个压力机和传感器可对应多个夹具，以便于定期调整夹具，防止拉杆应力松弛，且避免了压力机和传感器受有害物质侵蚀，从而提高了装备使用效率，降低了成本。
图I是本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置的外观透视图；图2是本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置中压力机的外观透视图3是本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置中压力机的正立面图；图4是本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置中侧夹具的外观透视图；图5是本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置中侧夹具的正立面图；图6是本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置中主夹具侧夹具和混凝土试件的外观透视图；图7是本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置侧夹具和混凝土试件的正立面图；图8是本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置中试件盒的外观透 视图；图9是本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置中试件盒件的正立面图；图10是本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置中传感器组件的装配结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图I 10，本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置由压力机I、主夹具2、试件盒3、传感器组件4、侧夹具5五个部分组成。下面结合附图对本发明各个部件的连接方式及其作用阐述如下压力机I包括一个上压板6，一下个压板7，下压板7中央放置有分离式液压千斤顶10，两压板由四个拉杆9及8个螺帽8连接(参见图2);主夹具2包括两个一样的压板15，两压板由四个拉杆17及8个螺帽18连接(参见图6);侧夹具5包括包括一个左压板13，一右个压板12，两压板由四个小拉杆11及8个小螺帽14连接；传感器组件4由一传感器支架21及一个千分表或传感器20组成。压力机I的上下压板5和7为相同面积的矩形金属板材制成，压力机I的上下压板6和7为相同面积的矩形金属板材制成，两压板四个角相应位置均做有贯通的孔道，上压板6中央固定有一个圆环状金属套筒。(参见图2、图3)。主夹具2中两个一样的上下压板15为相同面积的矩形金属板材制成，两压板四个角相应位置均做有贯通的孔道，主夹具2压板15的面积比压力机I的两压板6和7的面积�。移湟桓霰砻嫔匣股栌兴母雎菘�。(参见图6、图7)。侧夹具5的左右压板13和12为相同面积的矩形金属板材制成，两压板四个角相应位置均做有贯通的孔道，左压板13的一表面中央位置上固定有两个与矩形金属板短边平行的半圆柱金属条，两金属条相距10cm，右压板12的一表面中央位置上固定有两个与矩形金属板短边平行的半圆柱金属条，两金属条相距30cm。拉杆9、17及小拉杆11为圆柱形拉杆，两端均车有螺纹，其螺纹分别与螺帽8、18及小螺帽14上螺纹相匹配，拉杆上车有螺纹区域的最大直径比没车螺纹区域的直径要略�。酥本兜牟钜煨纬闪艘桓鎏ń祝佣沟醚沽鶬或主夹具2的上压板在不工作的时候不会顺着拉杆降下来(参见图2)。试件盒3是由电镀铁皮或不锈钢板或橡胶板制成的上不封口的六面体槽，槽的底面积比压板15的矩形面积稍大，槽高可取41-53cm内任意一值(参见图8、图9)。传感器支架21主体为一根方管，其底部固定在一矩形金属板上，金属板四个角上均有圆孔，圆孔大小和位置与主夹具2中压板15表面螺孔的大小和位置一致，方管顶部侧面向外凸出一部分使其从侧面看呈倒“L”型，凸出部分为实心金属制，其上表面设有一向下贯通的孔道，侧表面设有一带螺纹的贯通孔道，孔道上设有螺栓22 (参见图10)。本发明荷载与多因数耦合作用下混凝土试验方法使用时先按四点弯曲试验规范在混凝土试件19的相应受力处画上记号，使侧夹具5中左压板13和右压板12上的半圆柱金属条与混凝土试件19上相应记号处相互接触，两侧压板的四个角装上小拉杆11及小螺帽14，使用扭力扳手拧紧小螺帽14使得混凝土试 件19的受弯应力达到其实验设计值，之后将混凝土试件19放入主夹具2中央位置，将传感器支架21底部金属板四个角上的圆孔与主夹具2中压板15表面的四个螺孔对齐，拧上螺丝将两者固定，千分表或传感器20非触头的一边插入传感器支架上表面的贯通的孔道，另一边与主夹具2中另一压板15接触，在拧紧螺栓22之后将以上整体放入压力机I内，然后操作油泵带动分离式液压千斤顶10，使主夹具2加载到设计值，拧紧螺母18后卸掉千斤顶10的压力，观察千分表或传感器20的读数变化，再重新用千斤顶10加载到千分表或传感器20读数发生反向变化以后拧紧螺母18卸掉千斤顶10的压力，重复此过程多次只到卸掉千斤顶10的压力后千分表或传感器20读数与第一次加载前的读数一样，然后整体移出压力机1，取下千分表或传感器20，在拉杆17和螺帽18、小拉杆11和小螺帽14接触处涂一层密封胶，最后整体可移到室外进行暴露试验，也可放入对应的试件盒3中，再全部放入快速冻融循环试验机内进行快速冻融循环试验，卸载时用工具割掉主夹具2及侧夹具5上的密封胶，再将主夹具2放回压力机I内，然后操作油泵带动分离式液压千斤顶10，使主夹具2加载到设计值，拧松螺母18后卸掉千斤顶10的压力，再将混凝土试件19和侧夹具5整体移出压力机1，用扳手拧松侧夹具5上的小螺帽14，取出混凝土试件19。进行暴露试验时，每暴露一段时间主夹具2及侧夹具5要重复一次卸载和加载的过程，如有地方出现锈蚀迹象要及时涂油漆。
权利要求
1.荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置，其特征是包括压力机、夹具、传感器组件、试件盒，混凝土试件和传感器组件安装在夹具里，夹具安装在压力机里，试件盒套在压力机外面；压力机包括压力机上压板、压力机下压板、压力机拉杆、千斤顶，压力机拉杆安装在压力机上压板和压力机下压板之间，千斤顶安装在压力机下压板上，压力机上压板上设置第一圆环状金属套筒，千斤顶上设置第二圆环状金属套筒；夹具主夹具和侧夹具，主夹具包括主夹具上压板、主夹具下压板、主夹具拉杆，主夹具拉杆安装在主夹具上压板和主夹具下压板之间，主夹具上压板上设置与第一圆环状金属套筒相配合的第一金属环，主夹具下压板上设置与第二圆环状金属套筒相配合的第二金属环，侧夹具包括侧夹具左压板、侧夹具右压板、侧夹具拉杆，侧夹具拉杆安装在侧夹具左压板和侧夹具右压板之间，侧夹具左压板上设置第一组距离为IOcm的两个半圆柱金属条，侧夹具右压板上设置第二组距离为30cm的两个半圆柱金属条，混凝土试件的上下端面紧贴主夹具的上压板和下压板，混凝土试件的两个侧面紧贴侧夹具的左压板和右压板；传感器组件包括传感器支架、传感器，传感器通过传感器支架安装在夹具上压板和夹具下压板之间。
2.荷载与多因数耦合作用下混凝土试验方法，采用权利要求I所述的荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置，其特征是按四点弯曲试验规范在混凝土试件的相应受力处画上记号，使侧夹具中左压板和右压板上的半圆柱金属条与混凝土试件上相应记号处相互接触，固定侧夹具拉杆使得混凝土试件的受弯应力达到其实验设计值，将混凝土试件放入主夹具中央位置，将夹具、混凝土试件整体放入压力机内，操作千斤顶使主夹具加载到设计值，固定主夹具拉杆卸掉千斤顶的压力，再重新用千斤顶加载到传感器读数发生反向变化以后拧紧螺母卸掉千斤顶的压力，重复上述过程直到卸掉千斤顶的压力后传感器读数与第一次加载前的读数一样，然后整体移出压力机，取下传感器，在主夹具拉杆与主夹具压板、侧夹具拉杆与侧夹具压板接触处涂一层密封胶，最后整体移到室外进行暴露试验或放入对应的试件盒中，再全部放入快速冻融循环试验机内进行快速冻融循环试验；卸载时割掉主夹具及侧夹具上的密封胶，再将主夹具放回压力机内，然后操作千斤顶使主夹具加载到设计值，松开拉杆压力，再将混凝土试件和侧夹具整体移出压力机，取出混凝土试件。
3.根据权利要求2所述的荷载与多因数耦合作用下混凝土试验方法，其特征是进行暴露试验时,设定暴露时间间隔,每经过一个暴露时间间隔后夹具重复一次卸载和加载混凝土试件的过程。
全文摘要
本发明的目的在于提供荷载与多因数耦合作用下混凝土试验加载装置及试验方法，包括压力机、夹具、传感器组件、试件盒，混凝土试件和传感器组件安装在夹具里，夹具安装在压力机里，试件盒套在压力机外面。本发明结构简单、操作方便，可以模拟实际工程中应力、化学侵蚀、干湿循环或冻融循环共同作用于混凝土构件的真实工况，从而使实验室测得的数据更具有工程参考价值。
文档编号G01N3/32GK102778389SQ20121022005
公开日2012年11月14日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者刘宗民, 周鹏, 喻虎, 孙超, 毛继泽, 温家宝 申请人:哈尔滨工程大学
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