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专利名称：一种预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及材料检测技术，尤其是指一种预应力钢材中温拉伸应力松弛试验 机。
背景技术：
在建筑行业中，预应力钢材是一种十分重要的金属建材，应用领域十分广泛。在规 定温度和规定约束条件下，金属材料的应力将随时间的延长而减少，这种现象被称为应力 松弛。对于预应力钢材而言，应力松弛性能是一种比较关键的性能指标，因此在实际应用环 境中通常需要对预应力钢材的应力松弛性能进行检测，以确定该预应力钢材是否符合相应 的标准和要求。在现有技术中，通常可通过拉伸应力松弛试验机对预应力钢材试样施加一 定的轴向拉伸试验力或规定载荷，然后保持试样变形量不变，根据规定试验时间内被测试 样的应力值的下降量计算材料的松弛率，从而确定预应力钢材的拉伸应力松弛特性。随着经济建设和环保节能的发展以及预应力技术更广泛地应用，对预应力钢材的 松弛性能又有了更高的要求。例如，在核电站工程中所用的预应力钢材必须长期在60摄氏 度(°C)以上或100°C以上的高温环境中使用，因此迫切需要对预应力钢材的中温松弛性能 进行研究和检测。但是，在现有技术中还并没有研制出适用于中温范围(20°C 200°C)内 的拉伸松弛试验机，因此，如何对预应力钢材的中温松弛性能进行检测，是本领域中一个亟 待解决的问题。

实用新型内容本实用新型提供了一种预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，从而可对预应力钢 材的中温松弛性能进行检测。为达到上述目的，本实用新型中的技术方案是这样实现的一种预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，该松弛试验机包括机架；设置于所述机架上的张拉反力架；可测量待测预应力钢材试样上的张拉力的力值检测器，其一端与所述张拉反力架 的一端连接，其另一端与锚固组件的第一锚具连接；设置于所述机架上、可对所述待测预应力钢材试样施加张拉力的传动装置，其一 端与所述张拉反力架的另一端连接，其另一端与锚固组件的第二锚具连接；沿所述张拉反力架的轴线方向设置于所述张拉反力架的内部空间中、可将所述待 测预应力钢材试样加热到预设温度值的温度检测控制装置；锚固组件，具有分别设置于所述待测预应力钢材试样两端的所述第一锚具和第二 锚具，使得依次穿过所述力值检测器、张拉反力架、温度检测控制装置和传动装置的所述待 测预应力钢材试样，可通过所述第一锚具和第二锚具夹持并固定于所述张拉反力架的轴线 上。[0013]所述温度检测控制装置包括中空的加热管；包覆在所述加热管的外侧、可将所述加热管的内部空间加热到预设温度值的加热 层；包覆在所述加热层的外侧的保温层；包覆在所述保温层的外侧的外壳；多个从所述外壳穿透到所述加热管的内部空间、并可测量所述加热管的内部空间 的温度的温度检测器。所述加热管为紫铜管，其两端使用聚四氟密封固定。所述保温层为预设厚度的保温毡。所述温度检测器为测温钼热电阻。所述加热层包括一组或多组可对所述加热管进行加热的高温电加热膜；与所述温度检测器连接、并可根据所述温度检测器测得的温度值控制所述高温电 加热膜对所述加热管进行加热的温度控制器。所述多组高温电加热膜设置在所述加热管外侧的预设位置。所述预设位置不均勻地分布于所述加热管的外侧。所述温度控制器为比例积分微分控制器。所述预设温度值为20°C 200°C之内的任一温度值。综上可知，本实用新型中提供了一种预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机。在所 述预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机中，包括机架、张拉反力架、力值检测器、传动装 置、温度检测控制装置和锚固组件；其中，所述温度检测控制装置沿所述张拉反力架的轴线 方向设置于所述张拉反力架的内部空间中，可将所述待测预应力钢材试样加热到预设温度 值，并可通过力值检测器测量待测预应力钢材试样上的张拉力，从而可对预应力钢材的中 温松弛性能进行检测。

图1为本实用新型中的预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机的结构示意图。 图2为图1中的A-A剖视图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，
以下结合附图及 具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。本实用新型提供了一种预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，该松弛试验机中包 括机架、张拉反力架、力值检测器、传动装置、温度检测控制装置和锚固组件；其中，所述 温度检测控制装置沿所述张拉反力架的轴线方向设置于所述张拉反力架的内部空间中，可 将所述待测预应力钢材试样加热到预设温度值，并可通过力值检测器测量待测预应力钢材 试样上的张拉力，从而可对预应力钢材的中温松弛性能进行检测。图1为本实用新型中的预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机的结构示意图。如图1所示，在本实用新型中，所述预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机主要包括机架1、张拉 反力架2、力值检测器3、传动装置4、温度检测控制装置5和锚固组件6。其中，所述张拉反力架2设置于所述机架1上；可测量待测预应力钢材试样7上的张拉力的力值检测器3，其一端与所述张拉反 力架2的一端连接，其另一端与锚固组件6的第一锚具连接；设置于所述机架1上、可对所述待测预应力钢材试样7施加张拉力的传动装置4， 其一端与所述张拉反力架2的另一端连接，其另一端与锚固组件6的第二锚具连接；所述温度检测控制装置5，沿所述张拉反力架2的轴线方向设置于所述张拉反力 架2的内部空间中，可将所述待测预应力钢材试样7加热到预设温度值；所述锚固组件6，具有分别设置于所述待测预应力钢材试样7两端的所述第一锚 具和第二锚具，使得依次穿过所述力值检测器3、张拉反力架2、温度检测控制装置5和传动 装置4的所述待测预应力钢材试样7，可通过所述第一锚具和第二锚具夹持并固定于所述 张拉反力架2的轴线上。图2为图1中的A-A剖视图。如图2所示，在本实用新型的具体实施例中，所述温 度检测控制装置包括加热管51、加热层52、保温层53、外壳M和多个温度检测器55。其中，所述加热管51为中空的金属管，具有良好的热传导性和蓄能作用，其两端 可使用聚四氟密封固定，从而可以减少加热管内部温度的波动。进一步的，在本实用新型的 具体实施例中，所述加热管51可以是具有预设直径(例如，40毫米)的紫铜管。所述加热层52，包覆在所述加热管51的外侧，可将所述加热管的内部空间加热到 预设温度值；所述保温层53，包覆在所述加热层52的外侧，可减少外部环境的温度变化对所述 加热层52和加热管51的温度的影响，保证整个温度检测控制装置的均衡稳定。进一步的， 在本实用新型的具体实施例中，所述保温层53可以是预设厚度(例如，12mm)的保温毡。所述外壳M，包覆在所述保温层的外侧，用于保护所述温度检测控制装置。在本实 用新型的具体实施例中，所述外壳可以是普通的金属外壳或其它具有保护功能的外壳；所述温度检测器55，将从所述外壳M —直穿透到所述加热管51的内部空间(即 依次穿透所述外壳M、保温层53、加热层52和加热管51，到达所述加热管51的内部空间)， 并可测量所述加热管51的内部空间的温度。进一步的，在本实用新型的具体实施例中，所 述温度检测器55可以是测温钼热电阻，一般可以使用三组测温钼热电阻分别采集所述加 热管51的中间和两端的温度值，从而可以更全面地获知所述加热管51中的实际温度。另外，在本实用新型的具体实施例中，所述加热层还具体包括一组或多组(例 如，6组)可对所述加热管51进行加热的高温电加热膜，以及与所述温度检测器55连接、并 可根据所述温度检测器阳测得的温度值控制所述高温电加热膜对所述加热管51进行加热 的温度控制器(图2中未示出)。其中，所述多组高温电加热膜可以设置在所述加热管51外侧的预设位置，该预设 位置可以均勻地分布于所述加热管51的外侧，也可以是不均勻地分布于所述加热管51的 外侧。例如，为了减小加热管51的内部空间中的两端和中间的温差，可以根据两端和中间 热损耗大小的不同情况，将多组(例如，6组)高温电加热膜设置在加热管51的外侧的不同 位置，并通过调整各个高温电加热膜的位置来实现不同的温度补偿，从而保证加热器的内部空间各处的温度在不同情况下均可达到相对均衡，保证检测过程的精确性。此外，在本实用新型的具体实施例中，上述温度控制器可以采用日本岛电的比例 积分微分(PID)控制器，从而对加热管51的内部空间的温度进行更为精确的控制。在本实用新型的具体实施例中，在使用上述预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机 对待测预应力钢材试样的中温拉伸应力松弛性能进行检测时，可先将待测预应力钢材试样 7分别依次穿过所述力值检测器3、张拉反力架2、温度检测控制装置5和传动装置4，将该 待测预应力钢材试样7伸出所述力值检测器3外的一端通过与所述力值检测器3的一端连 接的锚固组件6的第一锚具夹持并固定，将该待测预应力钢材试样7伸出所述传动装置4 外的一端通过与所述传动装置4的一端连接的锚固组件6的第二锚具夹持并固定；然后，所 述传动装置4可控制该传动装置4上的丝杆9，通过所述锚固组件6对所述待测预应力钢材 试样7进行张拉。此时，温度检测控制装置5可根据实际情况的需要，将所述待测预应力钢 材试样7加热到预设温度值(例如，20°C 200°C之内的任一温度值)，例如，可通过所述温 度检测控制装置5中的加热层52，将所述加热管的内部空间的温度加热到预设温度值并保 持温度的恒定，从而使得所述待测预应力钢材试样7也被加热到预设温度值。此时，可通过 力值检测器3检测所述待测预应力钢材试样7上的张拉力，从而获知该待测预应力钢材试 样7的中温拉伸应力松弛性能。由于应力松弛试验的周期比较长，因此在试验期间需要对应力松弛试验的温度进 行实时监测。在现有技术中，一般都是通过人工观察的方式进行记录，这种记录方式需要人 工执行，并且具有间断性，不能完全反映整个试验过程中的温度变化。而在本实用新型的具 体实施例中，由于采用了多组测温钼热电阻，并可将所述多组测温钼热电阻组成接入电桥， 然后采用三线连接的方式取得接入电桥信号，从而可以大大提高温度检测的精度和稳定 性，同时也大大减轻了工作人员的工作量。在实际应用环境中使用上述预应力钢材中温拉 伸应力松弛试验机，其温度测量误差通常不超过0. rc，远高于国家标准的要求。根据在实际使用环境下的实验数据可知，在上述预应力钢材中温拉伸应力松弛试 验机中，所述加热管的内部空间的温度梯度不大于2°C，对所述加热管的内部空间的温度 的控制精度为士0.5°C，温度测量误差不大于士 1%。而且，上述预应力钢材中温拉伸应力 松弛试验机中的加热管的内部空间的长度大于1000毫米(mm)，从而可使得处于上述加热 管的内部空间中的待测预应力钢材试样7的自由段不小于1000mm。另外，上述预应力钢材 中温拉伸应力松弛试验机适合在规定温度范围内长期连续工作，其连续工作时长可以达到 1000小时以上，因此可以满足各种应力松弛实验的需要。综上可知，在本实用新型的实施例中提出了上述的预应力钢材中温拉伸应力松弛 试验机。在上述预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机中，包括机架、张拉反力架、力值检测 器、传动装置、温度检测控制装置和锚固组件，其中，所述温度检测控制装置沿所述张拉反 力架的轴线方向设置于所述张拉反力架的内部空间中，可将所述待测预应力钢材试样加热 到预设温度值，并可通过力值检测器测量待测预应力钢材试样上的张拉力，从而可对预应 力钢材的中温松弛性能进行检测。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型 保护的范围之内。
权利要求1. 一种预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，其特征在于，该松弛试验机包括机架；设置于所述机架上的张拉反力架；可测量待测预应力钢材试样上的张拉力的力值检测器，其一端与所述张拉反力架的一 端连接，其另一端与锚固组件的第一锚具连接；设置于所述机架上、可对所述待测预应力钢材试样施加张拉力的传动装置，其一端与 所述张拉反力架的另一端连接，其另一端与锚固组件的第二锚具连接；沿所述张拉反力架的轴线方向设置于所述张拉反力架的内部空间中、可将所述待测预 应力钢材试样加热到预设温度值的温度检测控制装置；锚固组件，具有分别设置于所述待测预应力钢材试样两端的所述第一锚具和第二锚 具，使得依次穿过所述力值检测器、张拉反力架、温度检测控制装置和传动装置的所述待测 预应力钢材试样，可通过所述第一锚具和第二锚具夹持并固定于所述张拉反力架的轴线 上。
2.根据权利要求1所述的预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，其特征在于，所述温 度检测控制装置包括中空的加热管；包覆在所述加热管的外侧、可将所述加热管的内部空间加热到预设温度值的加热层；包覆在所述加热层的外侧的保温层；包覆在所述保温层的外侧的外壳；多个从所述外壳穿透到所述加热管的内部空间、并可测量所述加热管的内部空间的温 度的温度检测器。
3.根据权利要求2所述的预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，其特征在于所述加 热管为紫铜管，其两端使用聚四氟密封固定。
4.根据权利要求2所述的预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，其特征在于所述保 温层为预设厚度的保温毡。
5.根据权利要求2所述的预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，其特征在于所述温 度检测器为测温钼热电阻。
6.根据权利要求2所述的预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，其特征在于，所述加 热层包括一组或多组可对所述加热管进行加热的高温电加热膜；与所述温度检测器连接、并可根据所述温度检测器测得的温度值控制所述高温电加热 膜对所述加热管进行加热的温度控制器。
7.根据权利要求6所述的预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，其特征在于所述多 组高温电加热膜设置在所述加热管外侧的预设位置。
8.根据权利要求7所述的预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，其特征在于所述预 设位置不均勻地分布于所述加热管的外侧。
9.根据权利要求6所述的预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，其特征在于所述温 度控制器为比例积分微分控制器。
专利摘要本实用新型提供了一种预应力钢材中温拉伸应力松弛试验机，该松弛试验机包括机架、张拉反力架、力值检测器、传动装置、温度检测控制装置和锚固组件；其中，所述温度检测控制装置沿所述张拉反力架的轴线方向设置于所述张拉反力架的内部空间中，可将所述待测预应力钢材试样加热到预设温度值，并可通过力值检测器测量待测预应力钢材试样上的张拉力，从而可对预应力钢材的中温松弛性能进行检测。
文档编号G01N3/08GK201852743SQ20102053534
公开日2011年6月1日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者刘新, 吴双九, 张心斌, 鲍建华 申请人:中冶建筑研究总院有限公司