專利名稱：混凝土恒定拉伸持載及復(fù)合腐蝕試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種夾持裝置，尤其涉及一種長期拉伸持載及復(fù)合腐蝕試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
長期以來，人們對(duì)混凝土力學(xué)性能的研究多側(cè)重于其抗壓性能，而對(duì)其拉伸性能的研究關(guān)注相對(duì)較少。實(shí)際上，混凝土的拉伸性能對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的安全性起著決定性的作用，混凝土結(jié)構(gòu)的破壞歸根結(jié)底是由于混凝土抗拉強(qiáng)度的不足而導(dǎo)致的。特別地，如圓筒形鋼筋混凝土儲(chǔ)料倉、水塔等結(jié)構(gòu)物，長期承受著環(huán)向拉應(yīng)力的作用，其設(shè)計(jì)往往直接由環(huán)向抗拉能力控制。因此，混凝土長期抗拉性能的研究具有十分重要的意義。同時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)在服役過程中，除了承受一定的荷載之外，還不可避免地面臨腐蝕介質(zhì)的影響。因而其真實(shí)情況必然是在荷載作用與腐蝕介質(zhì)雙重或多重因素耦合作用下的損傷失效過程。國內(nèi)外已有的研究表明，荷載的存在會(huì)在很大程度上影響到混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性劣化進(jìn)程。傳統(tǒng)的混凝土拉伸試驗(yàn)方法有三種劈拉試驗(yàn)、軸拉試驗(yàn)和彎拉試驗(yàn)。其中，軸拉試驗(yàn)是最基本的試驗(yàn)方法，所測(cè)得的應(yīng)力、應(yīng)變值對(duì)應(yīng)關(guān)系明確，故能夠直接、準(zhǔn)確地測(cè)量材料的本構(gòu)行為。另一方面，由于試件破壞形式簡單，破壞準(zhǔn)則易于掌握，便于進(jìn)行混凝土損傷機(jī)理的分析。但軸拉試驗(yàn)的缺點(diǎn)是對(duì)試件制作和試驗(yàn)設(shè)備的要求較高，試驗(yàn)操作復(fù)雜。 在長期腐蝕試驗(yàn)中，如何對(duì)混凝土施加軸拉荷載，并掌握混凝土劣化損傷的全過程是問題研究的難點(diǎn)。由于試驗(yàn)設(shè)備缺乏和技術(shù)要求較高，當(dāng)前類似的試驗(yàn)成果還不多見，特別是混凝土應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)研究多采用彎拉試驗(yàn)代替軸拉試驗(yàn)。如2009年3月18日公開的中國專利申請(qǐng)，公開號(hào)為CN101387634A，其公開了一種拉應(yīng)力下混凝土碳化性能的單軸拉伸加載裝置及測(cè)試方法。該裝置存在以下缺陷(1)荷載施加和控制困難；(2)試件尺寸、形式單一，一套彈簧只能適應(yīng)相應(yīng)長度的試件；(3)預(yù)埋螺桿直接固定于上下鋼板之間，難以實(shí)現(xiàn)軸拉；(4)難以在不腐蝕加載裝置的情況下用于液體腐蝕介質(zhì)的軸拉-腐蝕試驗(yàn)。如2008年9月M日公開的中國專利申請(qǐng)，公開號(hào)為CN101271103A，其公開了一種拉應(yīng)力與環(huán)境共同作用下混凝土多因素耐久性實(shí)驗(yàn)裝置，其拉桿的下部與下拉板連接，拉桿的上部穿過上拉板和限位板，上拉板穿在拉桿上通過鎖緊螺母固定，螺帽將應(yīng)力傳感器通過球面螺桿壓在限位板上，彈簧套在球面螺桿上并位于限位板與拉板之間，在上拉板與下拉板之間設(shè)有上拉伸夾頭、下拉伸夾頭。該裝置之間距離固定，不能適應(yīng)不同試件長度的要求，且其形狀、尺寸固定，不能適應(yīng)不同試件形狀的變化，腐蝕試驗(yàn)中，儀器直接浸入腐蝕介質(zhì)，儀器壽命受到威脅，即便采用不銹鋼材料，腐蝕仍在所難免，也會(huì)影響持載的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種混凝土恒定拉伸持載及復(fù)合腐蝕試驗(yàn)裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，能夠長期保持恒定的軸向拉力，為研究長期軸拉荷載作用下混凝土的力學(xué)損傷和演化過程，以及長期軸拉荷載和腐蝕環(huán)境藕合作用下混凝土的耐久性問題提供可靠的試驗(yàn)裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案其包括底座，底座上間隔設(shè)置立柱， 立柱依次貫穿支承板與限位板，支承板與限位板通過螺母固定在立柱上；支承板與限位板之間設(shè)有彈簧，彈簧套在立柱上；底座與支承板之間設(shè)有試件，試件上預(yù)埋連接桿，連接桿分別固定在上、下球鉸連接板上；上球鉸拉桿依次貫穿上球鉸連接板、支承板、限位板，上球鉸拉桿通過螺母固定在限位板上；下球鉸拉桿依次貫穿下球鉸連接板、底座，下球鉸拉桿通過螺母固定在底座上。通過壓力機(jī)或千斤頂和反力架施力，施力容易。通過螺母固定限位、壓縮彈簧變形來對(duì)試件施加長期荷載，通過支承板與限位板之間的穩(wěn)定距離，保證對(duì)試件的拉力不松弛， 使應(yīng)力值穩(wěn)定，從而提高試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。軸拉保證措施是保證軸拉試驗(yàn)效果的關(guān)鍵，本裝置主要通過在試件的上、下兩端分別設(shè)置連接球鉸(由球鉸拉桿和球鉸連接板組成)，球鉸拉桿上設(shè)有擴(kuò)大的球形端部，球鉸連接板上設(shè)有相應(yīng)的球形凹槽孔，試驗(yàn)時(shí)球鉸拉桿穿過球鉸連接板傳遞軸向拉力，并通過球鉸效應(yīng)保證可靠的軸拉效果。對(duì)于不同尺寸的試件，可通過調(diào)整球鉸連接板的尺寸及與試件預(yù)埋連接桿相連的孔洞位置進(jìn)行調(diào)整。預(yù)埋的連接桿使傳力更均勻。另外，試驗(yàn)時(shí)還應(yīng)通過在試件上除澆筑面之外的三個(gè)側(cè)面上粘貼應(yīng)變片，通過預(yù)加10% -20%的荷載用以進(jìn)一步檢驗(yàn)荷載施加的軸向性效果。作為長期持載試驗(yàn)裝置，最關(guān)鍵的問題是如何將荷載保持在適當(dāng)?shù)乃蕉浑S時(shí)間的推移松弛過大。所以，經(jīng)過比較論證，設(shè)計(jì)選用了螺旋壓縮彈簧。所選用的四根相同彈簧的內(nèi)徑比立柱的直徑略大，分別套在四根立柱上。采用四根彈簧，使承載能力更高。彈簧的具體參數(shù)依據(jù)需要確定，可依據(jù)試驗(yàn)對(duì)荷載大小的要求，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。支承板可以沿立柱上下移動(dòng)，其作用在于根據(jù)試件的高度調(diào)整和固定彈簧的位置。底座和限位板上設(shè)孔，其直徑略大于上球鉸拉桿的直徑，供上球鉸拉桿穿過及固定。試件設(shè)置在橡膠套內(nèi)，橡膠套上、下兩端面貫通，橡膠套的上、下兩端分別與試件密封連接；橡膠套上設(shè)有進(jìn)水口與出水口。由于整個(gè)裝置比較輕巧便捷，對(duì)于一般大氣條件下腐蝕環(huán)境的模擬可以結(jié)合現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備完成，如將裝有試件的設(shè)備整體放入碳化箱或環(huán)境模擬試驗(yàn)箱等。對(duì)于液體腐蝕介質(zhì)環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，本裝置可配備專門的附加裝置橡膠套，便于與試件之間的密封。橡膠套的上、下部位分別設(shè)有進(jìn)水口和出水口，便于長期試驗(yàn)過程中腐蝕溶液的加注和更換。試件與橡膠套配合，采用為啞鈴形。立柱及球鉸拉桿均采用精軋螺紋鋼筋，其他采用經(jīng)調(diào)值處理的A3鋼，可降低造價(jià)，有效減少應(yīng)力松弛。本發(fā)明的恒定拉伸持載裝置構(gòu)造簡單、輕便，操作方便，荷載施加和控制容易；可以使試件長期保持穩(wěn)定的荷載水平；腐蝕試驗(yàn)中對(duì)裝置本身的影響可降低到最小的程度， 為研究長期恒定單軸拉伸荷載作用下混凝土的力學(xué)特性(以考慮混凝土損傷過程的時(shí)間因素影響)，以及長期恒定單軸拉伸荷載與腐蝕環(huán)境藕合作用下混凝土的耐久性損傷劣化
4過程提供了可靠的實(shí)驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本裝置做詳細(xì)描述圖1為本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)正面示意圖；圖2為本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖；圖3為本發(fā)明的橡膠套結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本裝置包括底座1，底座1上間隔設(shè)置四根立柱2，立柱2貫穿支承板3與限位板 4，支承板3與限位板4通過螺母5固定在立柱2上；支承板3與限位板4之間設(shè)有彈簧6， 彈簧6套在立柱2上；底座1與支承板3之間設(shè)有試件7，試件7上預(yù)埋連接桿8，連接桿8 分別固定在上球鉸連接板9、下球鉸連接板10上；上球鉸拉桿11依次貫穿上球鉸連接板9、 支承板3、限位板4，上球鉸拉桿11通過螺母5固定在限位板4上；下球鉸拉桿12依次貫穿下球鉸連接板10、底座1，下球鉸拉桿12通過螺母5固定在底座1上。試件7設(shè)置在橡膠套13內(nèi)，橡膠套13上、下兩端面貫通，橡膠套13的上、下兩端分別與試件7密封連接；橡膠套13上設(shè)有進(jìn)水口 14與出水口 15。試件7為啞鈴形。該裝置可根據(jù)試驗(yàn)要求，滿足混凝土試件在長期單軸拉伸作用下的力學(xué)性能研究及荷載與環(huán)境因素藕合因素作用下的耐久性試驗(yàn)需要。試件7安裝將球鉸連接板與試件7通過預(yù)埋的連接桿8以及球鉸拉桿連接牢固， 下球鉸拉桿12穿過下球鉸連接板10的凹槽孔。用螺栓將下球鉸拉桿12可靠固定于底座 1，調(diào)整支承板3至合適位置，并用螺栓將上球鉸拉桿11固定于限位板4。將試件7上除澆筑面之外的三個(gè)側(cè)面上所粘貼的應(yīng)變片，與應(yīng)變儀相連，預(yù)加10% -20%的荷載，通過讀取應(yīng)變值，用以進(jìn)一步檢驗(yàn)是否達(dá)到軸向受力的效果，否則，進(jìn)一步調(diào)整上球鉸拉桿11直至實(shí)現(xiàn)軸拉。施加荷載加載過程可借助于已有的壓力試驗(yàn)機(jī)或千斤頂和反力架。首先，通過壓力機(jī)或千斤頂均勻、平衡地施加壓力于限位板，直至壓力達(dá)到試驗(yàn)要求的數(shù)值。迅速擰緊上球鉸拉桿11頂部與限位板4的螺母5，使得壓力機(jī)或千斤頂上的壓力讀數(shù)恢復(fù)為0。于是， 與壓力相同值的拉力就轉(zhuǎn)換到了上球鉸拉桿11，并進(jìn)一步施加于試件7。此時(shí)，應(yīng)及時(shí)記錄相應(yīng)的應(yīng)變值。加載完畢，應(yīng)至少放置M小時(shí)，如應(yīng)變讀數(shù)變化較大，應(yīng)及時(shí)加以調(diào)整，并精確測(cè)定支承板3與限位板4之間的穩(wěn)定距離。長期試驗(yàn)過程中，定期測(cè)量限位板4和支承板3之間的距離，實(shí)時(shí)通過調(diào)整上球鉸拉桿11上的螺母拉力的大小，使其保持恒定。試驗(yàn)方法加載完畢，即可進(jìn)行以下幾方面的試驗(yàn)(1)單軸拉伸長期性能試驗(yàn)本持載裝置配合已有的變形或應(yīng)變測(cè)試裝置，可進(jìn)行混凝土長期恒定單軸拉力作用下的長期強(qiáng)度、徐變性能及考慮時(shí)間因素的混凝土本構(gòu)關(guān)系等方面的研究。(2)軸拉荷載-碳化耦合試驗(yàn)本持載裝置體積小，重量輕。可將整個(gè)試驗(yàn)裝置置于碳化箱中，進(jìn)行長期軸拉荷載作用下的混凝土碳化試驗(yàn)研究，即軸拉-碳化藕合作用下混凝土耐久性研究。(3)軸拉荷載-腐蝕性液體耦合試驗(yàn)將特制的耦合試驗(yàn)附加裝置橡膠套13套在承受單向軸拉荷載的 鈴型試件7外面，在上下兩端適當(dāng)采用密封膠密封，并采用配套的環(huán)箍箍緊。在確保密封良好的前提下， 從進(jìn)水口 14注入腐蝕性液體(如氯鹽溶液、硫酸鹽溶液等)，利用啞鈴型試件7與橡膠套 13之間的空腔使試件充分浸入腐蝕溶液中，實(shí)現(xiàn)長期軸拉荷載與腐蝕溶液的藕合作用。同時(shí)避免了腐蝕溶液與持載儀器的接觸。
權(quán)利要求
1.一種混凝土恒定拉伸持載及復(fù)合腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括底座，底座上間隔設(shè)置立柱，立柱依次貫穿支承板與限位板，支承板與限位板通過螺母固定在立柱上；支承板與限位板之間設(shè)有彈簧，彈簧套在立柱上；底座與支承板之間設(shè)有試件，試件上預(yù)埋連接桿，連接桿分別固定在上、下球鉸連接板上；上球鉸拉桿依次貫穿上球鉸連接板、支承板、限位板，上球鉸拉桿通過螺母固定在限位板上；下球鉸拉桿依次貫穿下球鉸連接板、底座，下球鉸拉桿通過螺母固定在底座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土恒定拉伸持載及復(fù)合腐蝕試驗(yàn)，其特征在于，試件設(shè)置在橡膠套內(nèi)，橡膠套上、下兩端面貫通，橡膠套的上、下兩端分別與試件密封連接；橡膠套上設(shè)有進(jìn)水口與出水口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混凝土恒定拉伸持載及復(fù)合腐蝕試驗(yàn)，其特征在于，試件為啞鈴形。
全文摘要
本發(fā)明涉及長期拉伸持載及復(fù)合腐蝕試驗(yàn)裝置。本發(fā)明的混凝土恒定拉伸持載及復(fù)合腐蝕試驗(yàn)裝置，包括底座，底座上間隔設(shè)置立柱，立柱依次貫穿支承板與限位板，支承板與限位板通過螺母固定在立柱上；支承板與限位板之間設(shè)有彈簧，彈簧套在立柱上；底座與支承板之間設(shè)有試件，試件上預(yù)埋連接桿，連接桿分別固定在上、下球鉸連接板上；上球鉸拉桿依次貫穿上球鉸連接板、支承板、限位板，上球鉸拉桿通過螺母固定在限位板上；下球鉸拉桿依次貫穿下球鉸連接板、底座，下球鉸拉桿通過螺母固定在底座上。本發(fā)明的恒定拉伸持載裝置構(gòu)造簡單、輕便，操作方便，荷載施加和控制容易；可以使試件長期保持穩(wěn)定的荷載水平。
文檔編號(hào)G01N3/08GK102213660SQ20101016108
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者F·H·維特曼, 姜福香, 王玉田, 趙鐵軍 申請(qǐng)人:青島理工大學(xué)