混凝土耐久性试验仪制造技术

混凝土耐久性试验仪中，拉杆（６）的下部与下压板（９）连接，拉杆（６）的上部穿过上压板（５）和拉板（２）由螺帽（３）将应力传感器（１）压在拉板（２）上，在拉板（２）与上压板（５）之间设有弹簧（４），在上压板（５）与下压板（９）之间设有混凝土试件（８），在各混凝土试件（８）之间以及混凝土试件（８）与上压板（５）或下压板（９）之间设有垫棒（７），在混凝土试件（８）的两侧设有恒力夹持仪（１０），恒力夹持仪（１０）与非金属超声测试仪（１１）相连接。本装置适用于较大尺寸的混凝土试件、且能保持长期持荷过程中无应力松弛。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种混凝土在弯拉应力与环境耦合作用下多因素耐久 性实验方法及装置，属于混凝土耐久性测试技术。主要用于建筑和交通领域。
技术介绍
半个世纪以来，混凝土结构由于耐久性不足而导致混凝土结构过早失效破 坏、寿命缩短的事故却不断增多，尤其是大坝、道路、桥梁、港口等重大工程以 及高层建筑物未达到设计年限就破坏的事故时有发生造成巨大经济损失和人员 伤亡。中国工程院调研报告显示，在中国由于钢筋锈蚀引起混凝土结构的直接经 济损失高达1000亿元/年。虽然有关混凝土耐久性的研究己有几十年，但研究工 作多是考虑单一环境破坏因素作用下的耐久性；然而实事上，实际工程混凝土的 耐久性应该是在应力或非应力与不同环境(化学腐蚀和物理疲劳条件下)共同作 用下运行的，单一因素作用下的耐久性研究难以真实地反映客观实际，混凝土的 耐久性是多因素，至少是双因素共同作用的结果。另外，混凝土内部损伤劣化程 度也决不是各破坏因素单独作用引起损伤的简单加和值，而是诸因素相互影响、 交互叠加。通常多重破坏因素作用下混凝土的劣化程度大于各损伤因素单独作用 下引起损伤的总和，即产生1 + 1>2、 1+2>3的损伤叠加规律和超叠加效应，导 致混凝土工程性能快速降低和寿命缩短；另一方面，损伤因素的交互作用既有正 影响，也有负影响。如冻融和除冰盐，两者均会引起混凝土膨胀，有损伤负效应 (即加快了损伤)，同时除冰盐又能降低水的冰点缓解冻融破坏，为损伤正效应。 因此，根据工程实际中混凝土所处环境、气候和荷载情况，将影响耐久性的主要 因素进行合理组合，系统开展双重或多重破坏因素作用下混凝土耐久性研究，量 化因素与因素间的交互作用，是当前混凝土学科的重大科学技术与理论难题，目 前己引起国际学术界广泛和高度重视，其研究成果必将对混凝土结构耐久性设计 及其寿命预测产生重大影响。研究混凝土在双重和多重破坏因素作用下的耐久性问题，首要任务就是要建 立能够进行同时考虑2个或以上破坏因素的试验方法体系。考虑到在实际工程 中，结构混凝土均是在承载状态下工作和运行的。因此，研究荷载与其它破坏因 素共同作用下混凝土耐久性具有重要的理论研究意义和广泛的工程应用价值。在 建立考虑荷载的2个或以上破坏因素的试验方法体系时，有2个关键技术问题必 须解决第一，设计能够对混凝土试件施加准确荷载的试验加载系统；第二，建 立能够对加载的混凝土试件进行连续、快速的无损试验方法和数据采集系统。国内外对应力作用下耐久性研究较少，综合已有的文献资料不难发现，现有 的加载装置均是施加弯曲应力，其原因有两个①施加拉伸应力的试验装置设计 加工非常困难，很难保证在试验中受拉试样的轴线与拉伸荷载作用线重合，特别 容易出现偏心现象，致使试验结果具有很大的离散性；②在实际中，混凝土结构 直接承受轴向受拉的情况很少，绝大部分是弯曲受拉，以弯曲受拉代替轴向受拉 更具有实际意义。分析、研究己有的多重破坏因素作用下混凝土耐久性试验用加 载装置(简称多因素加载装置)，可将其分为三类1)杠杆原理设计的荷载构架； 2)利用应力扳手控制的拉杆加载系统；3)根据虎克定律利用弹簧加载。对于杠 杆加载装置的优点是原理简单，荷载可控性比较好，不受温度的影响；缺点是加载效率比较低，在加载40mmx40mmxl60mm的试件的50。/o弯曲应力时，杠杆长 度需要0.6米，这样占用了大量的试验空间，在同时进行加载-冻融、加载-碳化 等多因素耐久性试验时，试验仪器的试验箱几乎无法容纳，如果杠杆臂长减小， 则荷载精度下降。对于拉杆加载系统的优点操作简便，装置体积小巧，可与现有 的标准碳化箱和冻融试验仪等耐久性装置适应，实现应力-环境(碳化、冻融等) 耦合作用；缺点在于应力扳手的控制精度较低，而且容易受到螺拴锈蚀等的影响， 使得荷载控制精度进一步下降；在长期持荷过程中应力将发生较大松驰。另外，这种方法不适用于冻融试验中的加载，因为温度变化时拉杆的热胀冷缩会造成很 大的误差，即使拉杆采用热膨胀系数小的材料，混凝土本身的热胀冷縮、徐变、 表面剥落引起的误差也不容忽视，而且用应力扳手旋紧的螺栓在冻融过程中有可 能浸入水或溶液中，会引起螺栓摩擦系数的变化，摩擦系数微小的变化会造成很 大的荷载变化，应力扳手无法消除由此引起的误差。对于弹簧加载装置，目前被 国内外许多研究者采用，该装置由东南大学孙伟教授和慕儒博士等专利技术，其优点 是原理简单、体积小，节省空间，可以实现冻融、干湿、碳化、化学腐蚀等多因素试验，而且一次可以实现对3个试块同时加载，大大提高了效率；缺点是(1) 适用的混凝土试件尺寸太小，仅为40x40xl60mm，为非标准的小试件，不能充 分反应实际工程中的混凝土材料原有的性质，降低了试验数据的均匀性及工程实 际的符合性；(2)受拉杆和试件侧面之间的距离限制，不能直接对加载状态的混凝土试件(即不卸载)进行连续动弹和超声性能测试，对于达到一定龄期的混凝土 试件，必须卸载后才能进行指标测试，试验完毕后再重新加载，这并不能充分反应加载状态下的损伤失效状态；(3)另外，尽管弹簧加载在一定程度上可通过自 身的变形缓解部分应力松驰问题，但不能完全消除。上述诸多缺点严重限制了弯拉应力加载装置在混凝土多因素耐久性实验中广泛应用。因此，研制适用于较大尺寸混凝土试件，且能保持长期持荷过程中无 应力松驰的简便小巧的弯拉应力实验装置具有重要的应用价值，前景十分广阔。
技术实现思路
技术问题本技术的目的在于针对现有技术中存在的不足和缺陷，利用弹簧加载原理和传感器技术，研制一种适用于较大尺寸混凝土试件，且能保持长 期持荷过程中无应力松驰、简便小巧的混凝土耐久性试验仪。技术方案本技术的混凝土耐久性试验仪包括应力传感器、拉板、螺帽、 弹簧、上压板、拉杆、垫棒、混凝土试件、下压板、恒力夹持仪、非金属超声测 试仪；其中拉杆的下部与下压板连接，拉杆的上部穿过上压板和拉板由螺帽将应力传感器压在拉板上，在拉板与上压板之间设有弹簧，在上压板与下压板之间设 有混凝土试件，在各混凝土试件之间以及混凝土试件与上压板或下压板之间设有垫棒，在混凝土试件的两侧设有恒力夹持仪，恒力夹持仪与非金属超声测试仪相连接。恒力夹持仪包括支架、压簧，支架为U字形，压簧有两个，分别位于U字形支架内向对的两侧。本技术的特点如下1、适用混凝土试件尺寸太小问题的解决原有两拉杆弹簧加载装置的适用的混凝土试件为40mmx40mmxl60mm,为 小试件，不能充分反应实际工程中的混凝土材料原有的性质，同时也加大了试验 数据的离散性；另外，当混凝土材料中粉煤灰、矿渣等矿物掺合料掺量较高时， 加速碳化实验时小试件横截面将全部碳化。为使试验结果更接近工程实际，并保 证试验数据可靠，需加大试件尺寸，然而加大试件尺寸后，若施加与小试件相同 大小的弯曲应力水平，则要求弹簧产生荷载以与试件尺寸增加倍数近似成平方的 关系增大。因此，混凝土试件尺寸又不能太大，否则弹簧尺寸将非常庞大，导致 加工出来的加载装置无法适应现有快速冻融仪、碳化箱、烘箱和化学腐蚀箱的试 验仓，无法实现应力与环境的共同耦合作用。经过理论计算和实验测试，该装置 适用的混凝土试件为棱柱体、高宽比为4、最大尺寸100mmxl00mmx400mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土耐久性试验仪，其特征在于该装置包括应力传感器（１）、拉板（２）、螺帽（３）、弹簧（４）、上压板（５）、拉杆（６）、垫棒（７）、混凝土试件（８）、下压板（９）、恒力夹持仪（１０）、非金属超声测试仪（１１）；其中拉杆（６）的下部与下压板（９）连接，拉杆（６）的上部穿过上压板（５）和拉板（２）由螺帽（３）将应力传感器（１）压在拉板（２）上，在拉板（２）与上压板（５）之间设有弹簧（４），在上压板（５）与下压板（９）之间设有混凝土试件（８），在各混凝土试件（８）之间以及混凝土试件（８）与上压板（５）或下压板（９）之间设有垫棒（７），在混凝土试件（８）的两侧设有恒力夹持仪（１０），恒力夹持仪（１０）与非金属超声测试仪（１１）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张云升，孙伟，陈树东，赵庆新，蒋金洋，郭飞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]