一种冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术的冻融‑荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置，包括测试装置、恒定液压源装置和控制电路，测试装置包括冻融箱、试件箱、千斤顶、活动压板、限位杆、电制冷组和电加热组，混凝土试件置于试件箱中，限位杆对混凝土试件的两侧进行限位，千斤顶设置于冻融箱的上部；试件箱上设置进、出水管，冻融箱上设置冻融液进、出管。本发明专利技术的混凝土耐久性试验方法包括：a).制作试件；b).放置试件；c).设备连接；d).施加恒定载荷；e).通入水和冻融液；f).冻融循环控制；g).试验分析。本发明专利技术的混凝土耐久性试验装置，可自动实施混凝土试件的冻融循环‑荷载协同作用下混凝土耐久性试验，有益效果显著，适于应用推广。

A Testing Device and Method for Concrete Durability under Freeze-thaw-load Synergy

【技术实现步骤摘要】
一种冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置及方法
本专利技术涉及一种混凝土耐久性试验装置及方法，更具体的说，尤其涉及一种冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置及方法。
技术介绍
混凝土是我国基础设施建设中应用最为广泛的工程材料。对于处在寒冷地区的水工混凝土结构，服役期间持续受到荷载和冻融循环的协同作用，导致混凝土结构由表及里的逐渐损伤，降低了结构的安全性能，严重时可能导致混凝土结构失效倒塌，造成巨大人员伤亡和经济损失。因此，采用合理的试验装置和方法，对荷载-冻融循环协同作用下的混凝土结构耐久性进行研究，是目前国内外学者关注的热点问题。通过论文检索发现：Ⅰ)SunW,ZhangYM,YanHD,etal.Damageanddamageresistanceofhighstrengthconcreteundertheactionofloadandfreeze-thawcycles[J].CementandConcreteResearch,1999,29(9):1519-1523;Ⅱ)PetersenL,LohausL,PolakMA.Influenceoffreezing-and-thawingdamageonbehaviorofreinforcedconcreteelements[J].ACIMaterialsJournal,2007,104(4):369-378;Ⅲ)梁黎黎.冻融循环作用下混凝土力学性能试验研究[J].混凝土,2012(3):55-57;Ⅳ)持续荷载—冻融对混凝土耐久性劣化的耦合效应研究[D].青岛理工大学,2018.上述研究分析了冻融循环和荷载对混凝土结构耐久性能的影响，指出多因素对混凝土耐久性的影响并不是单一因素效应的简单叠加，必须充分考虑各种耐久性因素之间的耦合作用。因此，对于寒冷地区的水工混凝土结构进行耐久性研究，考虑荷载-冻融循环的协同作用具有重要的理论和工程意义。为了研究荷载和冻融循环作用下混凝土结构的耐久性问题，首要任务是建立合理、高效的试验方法体系。公开号为CN206930527U、专利技术创造名称为“一种混凝土冻融循环与轴向受压组合装置”的中国专利文件，公开了一种首先对混凝土试件进行循环的冻融处理，在对其进行轴向压力测试的组合装置，主要部件包括混凝土冻融箱、千斤顶控制器和液压双爪夹钳等，混凝土试件的恒荷载通过千斤顶施加，而试件的冻融循环通过冻融箱实现。然而本申请的技术方案，并没有考虑到冻融与载荷的同时作用，而对混凝土试件造成的影响。公开号为CN109374420A的中国专利，公布了一种荷载与冻融循环共同作用下混凝土耐久性试验装置，该装置通过扭紧固定架上的转轮和梯形丝杆，给冻融环境下的混凝土试件施加稳定的荷载。虽然该装置可以通过定期调节转轮对试件荷载进行补偿，但每次调节转轮来补偿荷载差值，误差较大，补偿次数的增加会导致荷载误差的不断累积，无法满足持续施加稳定荷载的要求。另外，反复观测和补偿过程繁琐，耗费较多人力和物力，自动化程度低。因此，有必要专利技术一种自动补偿荷载的多因素混凝土耐久性试验装置及方法。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置及方法。本专利技术的冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置，包括测试装置、恒定液压源装置和控制电路，其特征在于：测试装置包括冻融箱、试件箱、千斤顶、活动压板、限位杆、电制冷组和电加热组，试件箱位于冻融箱的内部空腔中，试件箱的上端开口，待测试的混凝土试件放置于试件箱中；限位杆的数量为两个或两个以上，活动压板上开设有用于限位杆穿过的导向腔，限位杆对混凝土试件的两侧进行限位，千斤顶设置于冻融箱的上部，活动压板位于千斤顶与混凝土试件之间，恒定液压源装置给千斤顶提供液压动力；试件箱上设置有向其内腔中注水、排水的进水管和出水管，试件箱外壁与冻融箱内壁之间形成冻融腔，冻融箱上设置有向冻融腔中注入和排出冻融液的冻融液进管和冻融液出管；电制冷组、电加热组均设置于冻融箱上，分别对冻融腔中的冻融液进行制冷和加热。本专利技术的冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置，所述试件箱的底部、冻融箱的顶部均开设有分别对限位杆的下端和上端进行限位和导向的导向槽，限位杆的两端与导向槽的内壁之间均经拉力弹簧相连接。本专利技术的冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置，所述冻融箱的一个侧面为便于对其内部状况进行观察的密闭透明门，冻融箱上设置有对冻融液温度进行测量的温度传感器，所述进水管、出水管、冻融液进管和冻融液出管上均设置有电磁阀。本专利技术的冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置，所述恒定液压源装置由液压油箱、电机、分流器和压力传感器组成，电机设置于液压油箱上，用于提升液压油箱中的液压油压力，液压油箱经分流器给千斤顶提供液压，压力传感器设置于分流器上，用于检测分流器出油端的压力；所述控制电路由信号处理模块和控制器组成，压力传感器经信号处理模块的放大处理后输入至控制器，控制器的输出端与电机的控制端、电制冷组的控制端、电加热组的控制端均相连接。本专利技术的冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置的试验方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：a).制作试件，根据混凝土试件的配合比，制作尺寸符合要求的混凝土试件，并进行养护，确保试件上下表面平整、无破损裂痕；b).放置试件，打开冻融箱的密闭透明门，将混凝土试件放置于试件箱中，并确保试件位于左右两侧的限位板之间，活动压板位于试件的上方，然后关闭密闭透明门；c).设备连接，将分流器经进油管和回油管与千斤顶相连接，将控制器的相应端口与压力传感器、温度传感器、电机、电制冷组、电加热组相连接；d).施加恒定载荷，启动液压油箱上的电机，将千斤顶对混凝土试件施加的荷载升至试验规定值，压力传感器会将千斤顶的压力值传递至信号处理模块，信号处理模块将压力传感器传递的信号经放大传递给控制器，控制器将采集到的信号进行分析处理，当所施加荷载的误差超过规定值后，控制器启动电机，以保证混凝土试件处于恒定压力状态；e).通入水和冻融液，关闭冻融液出管上的电磁阀，打开冻融液进管上的电磁阀，向冻融腔中通入冻融液，通过观察封闭透明门上的刻度，直至冻融液高度达到预设高度；关闭出水管上的电磁阀、打开进水管上的电磁阀，向试件箱中通入水，通过观察封闭门上的刻度，直至试件箱中的水位达到预设高度；f).冻融循环控制，通过电制冷组控制冻融箱内冻融液温度，通过冻融箱内的温度传感器传出的温度值有效的控制冻融箱内的温度，当冻融液达到所需的制冷温度时，关闭制冷机组，并保持制冷温度一段时间；然后，启动电加热组，通过提高冻融液的温度来提高水的温度，当冻融液达到所需的制热温度时，关闭电加热组，并保持一段时间，以使试件箱内的混凝土试件融化，完成一次冻融循环；根据给定的实验要求，达到规定的冻融循环次数；g).试验分析，整个冻融-荷载试验完成后，关闭液压油箱上的电机，使千斤顶恢复原状；打开冻融液出管和出水管上的电磁阀，排除冻融液和水，等到冻融液和水全部放完之后，打开冻融箱，进行混凝土试件的质量损失和相对动弹性模量损失的测定。本专利技术的冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置的试验方法，步骤a)中所制作的混凝土试件为150mm×150mm×150mm的立方体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冻融‑荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置，包括测试装置、恒定液压源装置和控制电路，其特征在于：测试装置包括冻融箱（1）、试件箱（2）、千斤顶（3）、活动压板（4）、限位杆（5）、电制冷组（10）和电加热组（11），试件箱位于冻融箱的内部空腔中，试件箱的上端开口，待测试的混凝土试件放置于试件箱中；限位杆的数量为两个或两个以上，活动压板上开设有用于限位杆穿过的导向腔（28），限位杆对混凝土试件的两侧进行限位，千斤顶设置于冻融箱的上部，活动压板位于千斤顶与混凝土试件之间，恒定液压源装置给千斤顶提供液压动力；试件箱（2）上设置有向其内腔中注水、排水的进水管（6）和出水管（7），试件箱外壁与冻融箱内壁之间形成冻融腔，冻融箱上设置有向冻融腔中注入和排出冻融液的冻融液进管（8）和冻融液出管（9）；电制冷组、电加热组均设置于冻融箱上，分别对冻融腔中的冻融液进行制冷和加热。

【技术特征摘要】
1.一种冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置，包括测试装置、恒定液压源装置和控制电路，其特征在于：测试装置包括冻融箱（1）、试件箱（2）、千斤顶（3）、活动压板（4）、限位杆（5）、电制冷组（10）和电加热组（11），试件箱位于冻融箱的内部空腔中，试件箱的上端开口，待测试的混凝土试件放置于试件箱中；限位杆的数量为两个或两个以上，活动压板上开设有用于限位杆穿过的导向腔（28），限位杆对混凝土试件的两侧进行限位，千斤顶设置于冻融箱的上部，活动压板位于千斤顶与混凝土试件之间，恒定液压源装置给千斤顶提供液压动力；试件箱（2）上设置有向其内腔中注水、排水的进水管（6）和出水管（7），试件箱外壁与冻融箱内壁之间形成冻融腔，冻融箱上设置有向冻融腔中注入和排出冻融液的冻融液进管（8）和冻融液出管（9）；电制冷组、电加热组均设置于冻融箱上，分别对冻融腔中的冻融液进行制冷和加热。2.根据权利要求1所述的冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置，其特征在于：所述试件箱（2）的底部、冻融箱（1）的顶部均开设有分别对限位杆（5）的下端和上端进行限位和导向的导向槽（12），限位杆的两端与导向槽的内壁之间均经拉力弹簧（13）相连接。3.根据权利要求1或2所述的冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置，其特征在于：所述冻融箱（1）的一个侧面为便于对其内部状况进行观察的密闭透明门，冻融箱上设置有对冻融液温度进行测量的温度传感器（29），所述进水管（6）、出水管（7）、冻融液进管（8）和冻融液出管（9）上均设置有电磁阀（30）。4.根据权利要求1或2所述的冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置，其特征在于：所述恒定液压源装置由液压油箱（19）、电机（20）、分流器（21）和压力传感器（22）组成，电机设置于液压油箱上，用于提升液压油箱中的液压油压力，液压油箱经分流器给千斤顶（3）提供液压，压力传感器设置于分流器上，用于检测分流器出油端的压力；所述控制电路由信号处理模块（25）和控制器（26）组成，压力传感器经信号处理模块的放大处理后输入至控制器，控制器的输出端与电机的控制端、电制冷组（10）的控制端、电加热组（11）的控制端均相连接。5.一种基于权利要求1所述的冻融-荷载协同作用下混凝土耐久性试验装置的试验方法，其特征在于，通过以下步骤来实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔凤坤，薛洪运，李晋，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东,37