测试土工合成材料蠕变性能的试验设备及试验方法技术

技术编号:20093171 阅读:35 留言:0更新日期:2019-01-15 12:36
本发明专利技术公开了一种测试土工合成材料蠕变性能的试验设备及试验方法,属于土工合成材料测试技术领域,该试验设备包括主控箱、试样夹持装置、杠杆加载装置和温控箱,试样夹持装置在温控箱内能夹持多个试验样条;设于温控箱外部的杠杆加载装置的前部与试样夹持装置相连、尾部与加载托盘相连;温控箱设于底座上,底座内设有多个测量元件;主控箱与温控箱、测量元件电连接。该试验方法通过将试验样条夹持在温控箱内试验测试温度下静置12‑24h,并对试验样条加载并分级提升温控箱内温度,通过计算机完成数据的传输与处理。利用本发明专利技术能够实现分级等温法测试土工合成材料的蠕变变形,缩短土工合成材料蠕变试验时间,降低能耗及试验成本,提高精度。

Test equipment and method for testing creep properties of Geosynthetics

The invention discloses a test device and a test method for testing creep properties of geosynthetics, belonging to the technical field of geosynthetics testing. The test equipment includes a main control box, a sample clamping device, a lever loading device and a temperature control box. The sample clamping device can clamp multiple test splines in the temperature control box; the front part and the sample of the lever loading device outside the temperature control box. The clamping device is connected, the tail part is connected with the loading tray, the temperature control box is arranged on the base, and a plurality of measuring elements are arranged in the base, and the main control box is electrically connected with the temperature control box and the measuring elements. The test method holds the test spline in the temperature control box for 12 to 24 hours, loads the test spline and raises the temperature in the temperature control box step by step, and completes data transmission and processing by computer. By using the method, the creep deformation of geosynthetics can be measured by grading isothermal method, the creep test time of geosynthetics can be shortened, the energy consumption and test cost can be reduced, and the accuracy can be improved.

【技术实现步骤摘要】
测试土工合成材料蠕变性能的试验设备及试验方法
本专利技术属于土工合成材料测试
,尤其涉及一种测试土工合成材料蠕变性能的试验设备及试验方法。
技术介绍
在加筋土结构中,由于受到加筋结构物沉降变形的影响,置于土体中的土工合成材料长期处于拉伸状态。土工合成材料的应变会随着时间增加而增长,这种现象我们称之为蠕变。当土工合成材料蠕变变形过大,会使加筋土结构内部的应力重新分布,可能造成加筋土结构的变形过大而失稳或无法继续使用。因此,将土工合成材料的蠕变变形控制在设计使用年限内,对结构稳定至关重要。目前测试土工合成材料蠕变特性的试验方法主要包括两种:一种是依据规范在常规条件下测试土工合成材料蠕变变形试验方法,另一种是基于温度加速聚合物蠕变的时温叠加法试验方法。常规条件下测试土工合成材料蠕变变形试验方法,是将土工合成材料在恒定静荷载下进行拉伸,拉伸时间由加筋结构物使用年限决定。由于土工合成材料多数为黏弹性材料,其物理性能强烈的依赖于时间,在外推长期蠕变变形时,规范规定不允许进行超过一个数量级的外推。因此,若加筋结构物使用年限为50~100年,则需要测试加筋材料在恒定静荷载下拉伸5~10年的蠕变变形,即使加筋结构物使用年限为10年,也需要测试10000h。显然,常规条件下测试土工合成材料蠕变变形试验,耗时长,能耗高,试验要求较高,一旦试验中间发生停电或者其他突发情况,便无法进行试验,与现有的快速的材料开发和运用计划不兼容。时温叠加法是升高温度能够加速聚合物材料蠕变,此试验方法是将多组加筋材料试样放置在不同温度环境下,进行恒定静载下的短期拉伸蠕变试验,然后通过移动不同温度下的测试蠕变变形曲线来构建在基准温度下的蠕变主曲线。与常规条件下的蠕变试验相比,时温叠加法能够大幅度的减少蠕变试验时间,缩短试验周期。但是,时温叠加法测试蠕变变形需要多组试样,若每个温度下为一组,一组至少需要三个样本,这样就会引起较大的测量误差,较长的试验持续时间和较高的成本。因此,需要研发一种快速测试土工合成材料蠕变特性的设备和方法解决以下技术问题:1、现有土工合成材料蠕变试验持续时间长,能耗和成本高问题,与现有的快速的材料开发和运用计划不兼容问题。2、采用时温叠加法和常规测试法时样本多,测量时间长而引起的较大测量误差。3、现有试验设备精度低,无法满足分级等温法的试验的温度控制加载条件等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种测试土工合成材料蠕变性能的试验设备及试验方法,能够快速测试土工合成材料的蠕变性能,也可以测试不同温度下的土工合成材料蠕变特性,操作简单方便,成本低,测试效率高,测试精度高。为解决上述技术问题,本专利技术所采取的技术方案是:一种测试土工合成材料蠕变性能的试验设备,包括主控箱、试样夹持装置、杠杆加载装置和用于控制土工合成材料试验样条温度的温控箱,所述试样夹持装置能够夹持多个试验样条并设置于温控箱内,所述杠杆加载装置设置于温控箱的外部,所述杠杆加载装置的前部与试样夹持装置相连、尾部与用于对试验样条加载的加载托盘相连;所述温控箱设置于底座上,所述底座内设有多个用于检测试验样条蠕变性能的测量元件;所述主控箱与温控箱、测量元件电连接。优选的,所述杠杆加载装置包括支撑架和多个并列设置的杠杆,所述杠杆横跨于温控箱的顶部,所述杠杆设置于支撑架上,所述支撑架设置于温控箱的外侧;所述试样夹持装置和加载托盘的数量与杠杆的数量相对应,所述杠杆的前部与对应的试样夹持装置相连、尾部与对应的加载托盘相连。优选的,所述试样夹持装置为三组,所述加载托盘及杠杆的数量均为三个;所述支撑架包括横梁及其两侧的支柱,所述横梁垂直于杠杆,三个杠杆均与横梁转动连接。优选的,所述试样夹持装置包括用于夹持试验样条上下端的上夹具和下夹具,所述上夹具通过连杆与杠杆相连,所述下夹具与滑杆相连,所述滑杆的下端设置于底座内,所述滑杆与底座内的测量元件相连。优选的,所述底座与温控箱之间设有用于对温控箱升温的加热器和用于对温控箱降温的制冷机;所述温控箱包括箱门和中空的壳体,所述壳体内壁设有隔热层,所述箱门上设有观察窗,所述观察窗与温控箱内的试验样条相对应;所述温控箱后部设有温度监控柜,所述温度监控柜的侧面设有温度控制面板,所述加热器和制冷机均与温度监控柜电连接;所述温度监控柜与主控箱电连接。优选的,多个测量元件分别为温度传感器、形变传感器和电子伸长计;所述温度传感器、形变传感器和电子伸长计均与主控箱电连接。进一步的,所述隔热层填充聚氨酯发泡塑料,所述温控箱内设有照明设施。本专利技术还提供一种测试土工合成材料蠕变性能的试验方法,应用上述测试土工合成材料蠕变性能的试验设备,对土工合成材料的试验样条进行蠕变性能的测试,包括以下步骤:第一阶段,利用试样夹持装置将试验样条夹持在温控箱内的试验测试温度下静置12-24h,步骤如下:A、裁剪土工合成材料的试验样条,将试验样条夹持在上夹具与下夹具之间,关闭温控箱的箱门;B、启动温度监控柜,控制温控箱内温度至试验所需温度,使试验样条在该温度下静置24小时;第二阶段,对试验样条加载并分级提升温控箱内温度:C、在主控制箱的面板上设置试验参数,试验参数包括荷载、试验时间、初始张力和温度,在加载托盘上放置试验方案所需荷载;D、在主控制箱的面板上按下启动按钮,杠杆加载装置的杠杆与以温控箱顶部的横梁为支点,砝码放到加载托盘上,通过杠杆前部的上夹具对样条施加拉力,样条的下端夹持在下夹具上,下夹具移动,上夹具通过杠杆开始进行加载,达到试验方案所需荷载后,记录数据;E、分级升高温控箱的温度,每级温度下试验样条拉伸时间相同,并且每级提升温度温差相等,记录试验样条伸长率随时间的变化量;F、试验完成后,在主控制箱的面板上按下结束按钮,杠杆加载装置停止加载,打开试样夹持装置,取下试验样条。G、将主控箱上的测试数据输送至计算机,完成数据的传输与处理。优选的,在第二阶段的步骤D中,数据记录的最小速率不低于每秒两个读数。优选的,在第一阶段的步骤B和第二阶段的步骤E中,温控箱内温度在两分钟内提升15°C,温控箱内温度误差范围在±1°C以内;用于聚酯土工合成材料试验样条的每级温差不应超过14°C,聚烯烃土工合成材料的每级温差不应超过7°C。优选的,在第二阶段的步骤E中,每级温度等温停留时间不应小于10000秒,试验样条在断裂前,试验样条在温控箱内的总时间不得少于60000秒。采用上述技术方案所产生的有益效果在于:利用本专利技术能够实现分级等温法测试土工合成材料的蠕变变形,具体有益效果如下:1、缩短土工合成材料蠕变试验时间,大幅度降低能耗,有效的降低试验成本,与现有的快速的材料开发和运用计划相兼容。2、消除了由于多次测试多个样本产生的测量误差,更加精确地测试土工合成材料蠕变变形。3、能够进行连续升温或者降温,实现运用分级等温测试土工合成材料蠕变变形,试验周期短,效率高,能耗低。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例提供的一种测试土工合成材料蠕变性能的试验设备的结构示意图;图2是图1的右视图;图中:1、主控制箱;2、箱门;3、杠杆加载装置;31、支撑架;32、杠杆;33、横梁;34、支柱;4、上夹具;5、观察窗口;6、底座;7、温度控制面板;8、加本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种测试土工合成材料蠕变性能的试验设备,其特征在于:包括主控箱、试样夹持装置、杠杆加载装置和用于控制土工合成材料试验样条温度的温控箱,所述试样夹持装置能够夹持多个试验样条并设置于温控箱内,所述杠杆加载装置设置于温控箱的外部,所述杠杆加载装置的前部与试样夹持装置相连、尾部与用于对试验样条加载的加载托盘相连;所述温控箱设置于底座上,所述底座内设有多个用于检测试验样条蠕变性能的测量元件;所述主控箱与温控箱、测量元件电连接。

【技术特征摘要】
1.一种测试土工合成材料蠕变性能的试验设备,其特征在于:包括主控箱、试样夹持装置、杠杆加载装置和用于控制土工合成材料试验样条温度的温控箱,所述试样夹持装置能够夹持多个试验样条并设置于温控箱内,所述杠杆加载装置设置于温控箱的外部,所述杠杆加载装置的前部与试样夹持装置相连、尾部与用于对试验样条加载的加载托盘相连;所述温控箱设置于底座上,所述底座内设有多个用于检测试验样条蠕变性能的测量元件;所述主控箱与温控箱、测量元件电连接。2.根据权利要求1所述的测试土工合成材料蠕变性能的试验设备,其特征在于:所述杠杆加载装置包括支撑架和多个并列设置的杠杆,所述杠杆横跨于温控箱的顶部,所述杠杆设置于支撑架上,所述支撑架设置于温控箱的外侧;所述试样夹持装置和加载托盘的数量与杠杆的数量相对应,所述杠杆的前部与对应的试样夹持装置相连、尾部与对应的加载托盘相连。3.根据权利要求2所述的测试土工合成材料蠕变性能的试验设备,其特征在于:所述试样夹持装置为三组,所述加载托盘及杠杆的数量均为三个;所述支撑架包括横梁及其两侧的支柱,所述横梁垂直于杠杆,三个杠杆均与横梁转动连接。4.根据权利要求3所述的测试土工合成材料蠕变性能的试验设备,其特征在于:所述试样夹持装置包括用于夹持试验样条上下端的上夹具和下夹具,所述上夹具通过连杆与杠杆相连,所述下夹具与滑杆相连,所述滑杆的下端设置于底座内,所述滑杆与底座内的测量元件相连。5.根据权利要求4所述的测试土工合成材料蠕变性能的试验设备,其特征在于:所述底座与温控箱之间设有用于对温控箱升温的加热器和用于对温控箱降温的制冷机;所述温控箱包括箱门和中空的壳体,所述壳体内壁设有隔热层,所述箱门上设有观察窗,所述观察窗与温控箱内的试验样条相对应;所述温控箱后部设有温度监控柜,所述温度监控柜的侧面设有温度控制面板,所述加热器和制冷机均与温度监控柜电连接;所述温度监控柜与主控箱电连接。6.根据权利要求5所述的测试土工合成材料蠕变性能的试验设备,其特征在于:多个测量元件分别为温度传感器、形变传感器和电子伸长计;所述温度传感器、形变传感器和电子伸...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨广庆王志杰李乔一梁训美郑鸿崔占明王贺吕鹏刘伟超熊保林
申请(专利权)人:石家庄铁道大学
类型:发明
国别省市:河北,13

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1