本发明专利技术涉及混凝土耐久性研究的一种加荷装置，分加压和加弯两套独立装置。加压装置包括钢外壳、钢铁滑动板、蝶形弹簧、反力螺母、滑动螺栓、反力架、传感器和千斤顶；加弯装置包括主体螺杆、辅助螺杆、钢垫块、压簧、传感器和反力架。加压装置是类“活塞结构系统”，把混凝土试块放入钢外壳内，由外力加载使滑动螺栓推动钢铁滑板，挤压混凝土试件。加弯装置主要采用两条相同梁状混凝土试件并排放置，两端用螺栓拧紧加载，中间串有弹簧，试件通过限位板形成弯矩恒定区。装置可以随处加载，加载后试件搬动至试验区域，之后可以随时对荷载进行重测量。能够满足目前混凝土荷载下耐久性研究的需要。
【技术实现步骤摘要】
混凝土试件耐久性试验长期加载装置系统
本专利技术主要应用于混凝土耐久性试验工作中，对混凝土试件施加长期的各种类似 实际混凝土构件的荷载，包括压荷载、弯矩荷载等。
技术介绍
混凝土作为建筑行业重要的材料其耐久性越来越受到人们的关心，其质量的优 劣，不仅仅体现在强度、短期稳定性等方面，长期性能也是关键指标，特别对于交通行业中 的码头、桥梁等建筑物。混凝土这些耐久性指标主要包括抗碳化能力、抗氯离子渗透能力、 抗硫酸盐侵蚀能力等等。除了混凝土本身性能和腐蚀环境等因素影响耐久性指标外，其受 力条件也对其产生重要影响，例如，混凝土荷载条件与本身性能的耦合作用下耐久性变化， 混凝土荷载条件与腐蚀环境的耦合作用下耐久性变化，需要进行大量、长时间的相关研究。目前关于荷载作用下混凝土耐久性研究国内外已经有不少的学者和研究人员正 在进行，并设计使用了各具特色的加载装备，该类设备大都放置在高校和科研院所的试验 室中。例如，同济大学专利技术的专利，混凝土长期恒定单轴压应力加载仪。是一种混凝土长期 恒定单轴压应力加载仪。由加载螺杆、球支座、压力支架连杆等组成，是针对单轴压缩作用 进行专门设计，使1-5组混凝土试样能在同一装置中，在加载一定压应力同时可以测试其 耐久性指标。河海大学专利技术的专利，水工混凝土在荷载作用下的渗透性能测试装置及测试 方法。其包括加压装置和试件室两部分。其原理为，将压力试验机通过钢板对弹簧加压，达 到规定压力后立即用螺栓拧紧，并撤掉压力机，此时外部压荷载就由弹簧提供；弹簧产生的 压力通过钢板、球座、上压钢垫板传递到混凝土试件上。另外深圳大学、浙江大学也有类似 的专利技术专利。该类试验装置各具自己的特点，但都不同时具备随处可以加载，加载后试件可 以变换试验位置、环境，之后可以随时再对加载力进行重测量和重加载的功能。国内外对一定腐蚀环境下的混凝土耐久性进行过大量研究，并取得许多研究成 果，其中进行该方面研究的一个重要平台为“暴露试验站”。“暴露试验站”是以一定的工程 结构物为依托，选定某个能代表特定腐蚀环境的区域作为放置混凝土试件的区域，例如中 交四航研究院的湛江暴露试验站、山东高速集团的青岛海湾大桥暴露试验站、南京水利科 学研究院海南八所暴露试验站等等。目前在这些暴露试验站中放置的混凝土试件大都是没 有荷载作用下的混凝土试件，经过暴露得到的数据反映的仅仅是混凝土特性与腐蚀环境耦 合作用下的耐久性问题，荷载作用下混凝土耐久性一系列问题得不到体现。因此需要一套 用于混凝土耐久性试验的混凝土试件长期加载装置系统，该系统可以把大批试件在工地、 暴露试验站等地现场加载，现场随混凝土试件一并移入“暴露试验站”中，在不用埋设监测 设备的情况下，需要进行测量荷载保留值时搬出试件和加载装置进行随时测量。因此结合 实际情况，研制一种兼具几种功能于一身的试验加载装置显得很必要。
技术实现思路
混凝土试件的加荷装置必须满足以下三个要求，才能用于试验研究①由于受荷试件将长期置于氯盐腐蚀环境下，所以首先需要考虑加载装置的耐腐蚀性；②能够较为精 确地控制外加荷载的大小，以便调整混凝土负荷水平，并保证不同试件的试验结果之间具 有可比性；③由于本试验需要开展长期耐久性试验，而考虑到加荷装置的应力松弛现象，还 需要保证能够在试验现场较为简便的调节外加荷载。(I)加压装置加载装置可提供的最大压强需达到20MPa。试件大小尺寸为 IOOmmX IOOmmX 100mm，加载装置需提供的力大小在10 20t。整个结构属于类“活塞结构系统”，由钢外壳、钢铁滑动板、蝶形弹簧、反力螺母和 滑动螺栓组成。把2 3块IOOmmX IOOmmX IOOmm混凝土试件放入钢外壳内(不同试件数 量可以调节滑动螺栓的长度)，由外力加载使滑动螺栓推动钢铁滑板，挤压混凝土试件，此 时蝶形弹簧发生相应的压缩变形。加力时外界设测力装置，当力达到指定大小时停止加载， 把反力螺母向外拧紧，使测力装置读数变化。然后卸载千斤顶荷载。钢外壳两侧是IOmm厚钢板，两侧是敞开方便外界环境对混凝土进行侵蚀，两端头 是30mm厚钢板；钢铁滑动板分为两块，一块中间设有中轴方便固定碟型弹簧，是固定弹簧 承接试件与滑动螺栓的构件；碟型弹簧在这里的作用为位移缓冲，当反力螺栓或某个部位 发生一定的松弛，产生一定位移时保证施加在试件上的力损失不会太大；滑动螺栓用于传 递外界的力到整个系统，反力螺栓用来保留住外界传递的力。其中采用的碟形弹簧具有体积小、储能大、组合方便等优良特性，广泛应用于国 防、冶金、工程、电力等机械行业。碟形弹簧是承受轴向负荷的碟状弹簧，分为无支承面和有 支承面.可以单个使用，也可对合组合或叠合使用、复合组合成碟簧组使用。可承受静负荷 或变负荷。常用材料60Si2MnA、50CrVA和各类不锈钢材料、铬镍铁合金等。本试验中采用该型号碟型弹簧4个，同方向放置，承受荷载是单个的4倍，弹簧总 变形量不变。该变形量2. 2mm是钢外套变形量8. 8倍。缩小应力施加，调节碟型弹簧放置 方向时该比值可以变大。以上加压系统需要随混凝土试件一同放在腐蚀环境下，多少组试件就需要多少套 系统。给该系统施加初始荷载的装备主要包括一个反力架、千斤顶和压力传感器。⑵加弯装置混凝土长条形(主要是梁)构件受到弯矩的作用，在没有发生大的偏心受弯时，梁 的一侧受拉、一侧受压。混凝土材料极限拉应力是极限压应力的1/10，首先受到破坏的是受 拉面。该侧的混凝土空隙率变大、微裂纹扩张或者形成宏观裂缝，耐久性受到严重影响。目前混凝土抗拉强度等级一般在4 SMPa之间，构件常规荷载最大不超过其 70%。试件大小尺寸定IOOmmX 100mmX500mm,四点抗折下中间稳定弯矩距离采用IOcm 20cm,因此该区域的弯矩荷载需维持在600Nm lOOONm。加弯装置系统包括两个成对的长条形混凝土试件，距两端一定距离处留有穿孔， 试件的长度根据需要可以改变，但两试件穿孔位置应一一对应，方便螺杆从中穿插。装置机 械构成为主体螺杆、辅助螺杆、钢垫块、压簧、传感器和反力架。把两根直径16mm主体螺杆 穿过两个试件两端穿孔中，螺杆一端穿入两个垫块一个压簧(压簧在两垫块之间)，拧上螺 母；另一端穿过垫块，拧上螺母，露出的螺杆端头接上传感器，传感器通过辅助螺杆与反力 架相连。拧紧压簧端螺母加载，主体螺杆、传感器和辅助螺杆相对于试件与反力架向一方移动，主体螺杆端头上螺母与反力架发生作用力，阻碍其移动，该部分作用力与另一端的压簧 压缩产生的力相等，主体螺杆上的传感器也测得该力。加载到预定荷载大小时，拧反力架测 主体螺杆上螺母向垫块侧移动，通过调节螺母与垫块之间的松紧，使传感器读数归零。其中弹簧采用丝径8 IOmm的压簧，可以承担300 500Kg的力，最大压缩量在 20 30mm。混凝土试件在发生徐变、收缩等变形Imm内，应力损失在5%以内。附图说明图1混凝土试件耐久性试验长期加载装置系统一加压系统示意示；图2混凝土试件耐久性试验长期加压系统中内力保留独立装置一“类活塞结构系 统”示意示；图3混凝土试件耐久性试验长期加压系统中反力架示意示；图4混凝土试件耐久性试验长期加载装置系统一加弯系统示意示；现结合附图及以下给出的实施方式，详细说明本专利技术。具体实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种混凝土试件耐久性试验长期加载装置系统，该系统由加压独立装置和加弯独立装置组成。加压装置包括钢外壳、钢铁滑动板、蝶形弹簧、反力螺母、滑动螺栓、反力架、传感器和千斤顶；加弯装置包括主体螺杆、辅助螺杆、钢垫块、压簧、传感器和反力架。其主要特征包括：(A)可以对100mm×100mm×300mm及以下尺寸混凝土件进行长期轴向加压、偏心加压；(B)可以对长条形混凝土试件进行长期施加弯矩；(C)可以放入实际环境或模拟环境中进行混凝土耐久性试验。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐兆全，岑文杰，范志宏，王迎飞，熊建波，张夏虹，黄君哲，王明军，
申请(专利权)人：中交四航工程研究院有限公司，广州四航材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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