一种模拟混凝土在荷载与环境因素耦合作用下的试验方法技术

本发明专利技术涉及混凝土测试技术领域，尤其涉及一种模拟混凝土在荷载与环境因素耦合作用下的试验方法。步骤一：对混凝土试件采用15％的应力水平进行试压，确保压力机工作状态正常，且压力机上下表面与混凝土试件紧密贴合；步骤二：均匀加载至所设定的应力水平后，保持120s，后均匀卸载；如此往复5次后，接着进行腐蚀冻融循环m次，构成一个荷载腐蚀冻融循环；步骤三：进行n次荷载腐蚀冻融循环后计算抗压强度损失率。此种方法经过实验，实验数据具有一定的准确性，可靠性，操作简便，控制精准，无需专门制作复杂环境下加力装置，而只需在一般环境下使用压力机重复加载，现有设备即可完成。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟混凝土在荷载与环境因素耦合作用下的试验方法
本专利技术涉及混凝土测试
，尤其涉及一种模拟混凝土在荷载与环境因素耦合作用下的试验方法。
技术介绍
筑物混凝土的破坏大部分是由于荷载与碳化、冻融、腐蚀耦合作用引起。目前，混凝土结构耐久性问题越来越受到人们的重视，相关实验研究也逐渐从单一元素考虑到多因素耦合作用。由于实验环境的徐变性，腐蚀性及应力松弛问题，给如今混凝土试件的加载带来了许多困难，而混凝土在实际的工作状态大多是处于荷载与环境因素耦合作用，单纯地考虑环境因素的影响无法模拟复杂环境下混凝土材料的工作状态。从高性能混凝土材料的制备角度出发，对荷载参与的多因素耦合作用下的混凝土耐久性能的研究是目前的必然趋势。混凝土作为一种脆性材料，在承受荷载前其内部就有大量的孔隙和微裂纹，这些初始缺陷大部分都集中在粗骨料表面。从开始受力后直到极限荷载，混凝土内部裂纹的扩展和增多可以分为裂缝的相对稳定期(应力水平在0.3-0.5)、稳定裂缝发展期(应力水平在0.5-0.75)、不稳定裂缝发展期(应力水平大于0.75)三个阶段。当混凝土的应力水平大于0.4时，混凝土主要以塑性变形为主。所以在试块经过加载—卸载后，混凝土内部的大部分微裂纹和孔隙将被保留下来，试块内部的孔结构仍然可以粗略的看做是在实际荷载下的孔结构。目前国内外，发现在荷载与环境因素耦合作用下再生混凝土的耐久性研究已经有了一定的研究成果，荷载和环境耦合作用对耐久性能影响的微观机理主要表现为：再生混凝土在重复荷载作用下产生的微结构损伤可能会加速腐蚀、冻融破坏，另一方面，腐蚀冻融产生的非均匀劣化同样会导致加载过程的应力重分布及微结构损伤路径改变。本专利技术的这种试验方法能尽量反映这两种损伤的相互影响。本专利技术所需的试验设备较为简单，具有很好的准确度与较高的可行性，且操作简便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种模拟混凝土在荷载与环境因素耦合作用下的试验方法。为了实现本专利技术的目的,本专利技术采用的技术方案为：一种模拟混凝土在荷载与环境因素耦合作用下的试验方法，其特征在于：通过改变重复荷载与腐蚀冻融循环交替次数来模拟混凝土的真实工作状态，具体步骤为：步骤一：对混凝土试件采用15％的应力水平进行试压，确保压力机工作状态正常，且压力机上下表面与混凝土试件紧密贴合；步骤二：均匀加载至所设定的应力水平后，保持120s，后均匀卸载；如此往复5次后，接着进行腐蚀冻融循环m次，构成一个荷载腐蚀冻融循环；步骤三：进行n次荷载腐蚀冻融循环后计算抗压强度损失率。所述步骤二m取值为10，所述步骤三n一般取值为5。将升载速度定为300N/s,恒载时间定为120s，卸载速度定为300N/s。所设定的应力水平为20％-60％。腐蚀冻融循环按照慢冻法标准在-19℃中冰冻4h以上，再将其取出放入常温下盛满10％浓度的硫酸钠、氯化钠、氯化镁复合盐溶液中融化4h以上。首先，对混凝土试件采用15％的应力水平进行试压，确保压力机工作状态正常，且压力机上下表面与混凝土试件紧密贴合；然后均匀加载至所设定的应力水平后，保持120s，后均匀卸载；如此往复5次后，接着进行腐蚀冻融循环10次，构成一个荷载腐蚀冻融循环；最后，进行5次荷载腐蚀冻融循环后计算抗压强度损失率；作为优选的技术方案，本专利技术采用对再生混凝土试件施加重复荷载与耐久性试验交替5次进行的加载制度来实现荷载与复杂环境耦合作用下的耐久性能实验，具有很好的准确度与较高的可行性，且操作简便。作为优选的技术方案，这种加载制度，无需专门制作复杂环境下加力装置，而只需在一般环境下使用压力机重复加载；作为优选的技术方案，混凝土受压与裂缝的发展有本质的关系，其整个过程有两个转折点，一个为30％极限荷载时，这是界面裂缝开始扩展，一个为70％极限荷载时，界面裂缝开始贯通。本专利技术中所设定的应力水平为20％-60％；作为优选的技术方案，每组试件先用15％破坏应力水平的荷载进行试压，确保压力机正常工作并使试件与压力机上下表面贴合，避免出现应力集中现象；作为优选的技术方案，该实验方法采用控制变量法，制备多个不同试件组，可进一步探究以下问题：(1)一个荷载腐蚀冻融循环中，重复加载-卸载次数对混凝土耐久性的影响；(2)验证重复荷载腐蚀循环交替次数为5次的可行性；作为优选的技术方案，腐蚀冻融循环按照慢冻法标准在-19℃中冰冻4h以上，再将其取出放入常温下盛满10％浓度的硫酸钠、氯化钠、氯化镁复合盐溶液中融化4h以上；作为优选的技术方案，实验数据的有效性以混凝土经过荷载与环境因素耦合作用下抗压强度下降不超过25％，而且质量损失不超过5％为标准。本专利技术的有益效果在于：一.此种方法经过实验，实验数据具有一定的准确性，可靠性，操作简便，控制精准，无需专门制作复杂环境下加力装置，而只需在一般环境下使用压力机重复加载，现有设备即可完成；二.传统的加载装置繁琐，工序复杂且存在混凝土收缩徐变和应力松弛现象，通过拧紧螺栓的持载装置，应力施加不均匀，采用千斤顶来施加荷载的装置，结构及安装设备较为复杂，采用本专利技术所提供的这种方法，可以极大的简化工作量；三.通过调整加载机制为将来模拟再生混凝土材料在工作状态时受腐蚀冻融耦合作用下的耐久性能做铺垫；本专利技术可获得一种模拟混凝土在荷载与环境因素耦合作用下的试验方法。附图说明下面结合附图和实施案例对本专利技术做进一步的说明。图1为本专利技术实验过程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：参见图1。本专利技术公开了一种模拟混凝土在荷载与环境因素耦合作用下的试验方法，其特征在于：通过改变重复荷载与腐蚀冻融循环交替次数来模拟混凝土的真实工作状态，具体步骤为：步骤一：对混凝土试件采用15％的应力水平进行试压，确保压力机工作状态正常，且压力机上下表面与混凝土试件紧密贴合；步骤二：均匀加载至所设定的应力水平后，保持120s，后均匀卸载；如此往复5次后，接着进行腐蚀冻融循环m次，构成一个荷载腐蚀冻融循环；步骤三：进行n次荷载腐蚀冻融循环后计算抗压强度损失率。所述步骤二m取值为10，所述步骤三n一般取值为5。将升载速度定为300N/s,恒载时间定为120s，卸载速度定为300N/s。所设定的应力水平为20％-60％。腐蚀冻融循环按照慢冻法标准在-19℃中冰冻4h以上，再将其取出放入常温下盛满10％浓度的硫酸钠、氯化钠、氯化镁复合盐溶液中融化4h以上。具体实施方式一：本实施方式提供一种研究混凝土在多因素耦合作用下的耐久性方法；进一步探究重复荷载腐蚀冻融交替次数对混凝土耐久性的影响；步骤一：混凝土宏观实验试件制作根据下表所示级配，制作多组混凝土宏观实验试件，每组三块，放于150mm×150mm×150mm的模具中，养护28天；步骤二：试件28天养护初始抗压强度测试：将试件从养护室里取出，进行28天初始抗压强度测试，选取三块试件进行抗压强度测试，取平均值得出初始最大破坏应力,抗压强度测量及应力加载采用微机控制全自动压力试验机，数据如表1所示；表1混凝土28d养护初始抗压强度步骤三：按所设定的应力水平进行循环加载将两组试件按之前所设定的20％、40％应力水平进行初始加载，每组先采用15％的应力水平荷载进行试压，确保压力机工作状态正常，且压力机上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟混凝土在荷载与环境因素耦合作用下的试验方法，其特征在于：通过改变重复荷载与腐蚀冻融循环交替次数来模拟混凝土的真实工作状态，具体步骤为：步骤一：对混凝土试件采用15％的应力水平进行试压，确保压力机工作状态正常，且压力机上下表面与混凝土试件紧密贴合；步骤二：均匀加载至所设定的应力水平后，保持120s，后均匀卸载；如此往复5次后，接着进行腐蚀冻融循环m次，构成一个荷载腐蚀冻融循环；步骤三：进行n次荷载腐蚀冻融循环后计算抗压强度损失率。

【技术特征摘要】
1.一种模拟混凝土在荷载与环境因素耦合作用下的试验方法，其特征在于：通过改变重复荷载与腐蚀冻融循环交替次数来模拟混凝土的真实工作状态，具体步骤为：步骤一：对混凝土试件采用15％的应力水平进行试压，确保压力机工作状态正常，且压力机上下表面与混凝土试件紧密贴合；步骤二：均匀加载至所设定的应力水平后，保持120s，后均匀卸载；如此往复5次后，接着进行腐蚀冻融循环m次，构成一个荷载腐蚀冻融循环；步骤三：进行n次荷载腐蚀冻融循环后计算抗压强度损失率。2.据权利要求书1所述的一种模拟混凝土在荷载与环境因素耦合作用下的试验方法，其特征在于：所述步骤二m...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷斌，杨光照，王梦佳，李细涛，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36