專利名稱：彎曲應(yīng)力下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量混凝土氯離子遷移系數(shù)的測試裝置和方法，具體地說是涉及一種在持續(xù)彎曲荷載條件下混凝土氯離子遷移系數(shù)的快速測試裝置及方法。
背景技術(shù)：
氯離子的侵入是引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕的主要原因之一，因此混凝土的氯離子滲透性是鋼筋混凝土耐久性的重要標(biāo)志。目前許多國家采用電通量法和快速氯離子遷移系數(shù)法(簡稱RCM法)評價(jià)混凝土抵抗氯離子滲透能力。電通量法是用在Φ95Χ50 _的混凝土試件兩端施加60 V的直流電壓，通過檢測6 h內(nèi)流過的電通量大小，定性地劃分混凝土氯離子滲透性等級；快速氯離子遷移系數(shù)法是在Φ100Χ50 _混凝土試件兩端施加10 V-60 V的直流電壓，通過測定檢查通電6h-96h后氯離子在試件中的平均滲透深度，由此計(jì)算混凝土的氯離子遷移系數(shù)，定量評價(jià)混凝土的滲透性。這兩種方法所用試件形狀、裝置和方法均未考慮、也無法實(shí)現(xiàn)對受測試件同時(shí)施加荷載，與服役中的混凝土結(jié)構(gòu)都會承受不同類型的荷載的作用的實(shí)際情況不符，而荷載，尤其是彎曲荷載往往會極大地影響混凝土中微裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，影響混凝土的滲透性。ZL 2009 I 0184937.8提供了一種用電通量法測試混凝土在彎曲荷載作用混凝土氯離子滲透性的加載裝置和測試方法，但一方面該裝置對混凝土試塊加載后是通過受拉螺桿維持對試件的彎曲荷載，當(dāng)測試時(shí)間較長時(shí)(如96 h時(shí))由于混凝土試塊的徐變而造成壓力降低，在測試過程中必須多次調(diào)整緊固螺母以維持穩(wěn)定的壓力；另一方面電通量法不能得出混凝土的氯離子遷移系數(shù)；公告中專利CN 102042949 A公布了一種混凝土氯離子滲透性測試?yán)煅b置及其應(yīng)用，通過壓縮彈簧的反彈作用對試件持續(xù)拉伸荷載，但這種裝置不能提供彎曲荷載，提供的測試方法也僅為電通量法。因此，由于受常規(guī)試驗(yàn)裝置的制約，對受彎曲荷載條件下混凝土快速氯離子遷移系數(shù)的測試裝置和方法仍是空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對常規(guī)混凝土快速氯離子遷移系數(shù)的測試裝置不能給試件施加彎曲荷載的問題，提供一種持續(xù)彎曲荷載條件下混凝土快速氯離子遷移系數(shù)測試的加載和測試裝置。為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案
一種彎曲應(yīng)力下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置，包括彎曲加載裝置和電加速氯離子快速遷移裝置，其中所述彎曲加載裝置，包括測試架以及直線驅(qū)動(dòng)裝置，所述測試架包括底座、導(dǎo)向架、下支座板、中間支座板以及加載板，導(dǎo)向架的一端與底座固定連接，而導(dǎo)向架的另一端則依次穿過下支座板、中間支座板以及加載板放置，且導(dǎo)向架與下支座板、中間支座板以及加載板之間均為活動(dòng)設(shè)置；下支座板與底座之間設(shè)置彈性連接件，下支座板面向中間支座板設(shè)置兩組相間隔的第一支撐頭，而中間支座板的則面向下支座板設(shè)置兩組相間隔的第一壓頭，第一支撐頭和第一壓頭之間置放混凝土試件，且兩組第一支撐頭之間的距離與兩組第一壓頭之間的距離不等；加載板與直線驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力輸出端連接，中間支座板與加載板之間通過球座安裝測力傳感器，所述測力傳感器的信號輸出端與測力儀表連接；底座、下支座板、中間支座板、加載板、測力傳感器的中心處于同一直線；所述電加速氯離子快速遷移裝置，包括試驗(yàn)槽，該試驗(yàn)槽分體設(shè)置成陰極試驗(yàn)槽、陽極試驗(yàn)槽，混凝土試件分別通過螺栓組件夾持在陰極試驗(yàn)槽、陽極試驗(yàn)槽之間；陽極試驗(yàn)槽與直流穩(wěn)壓電源的正極連接，而陰極試驗(yàn)槽則與直流穩(wěn)壓電源的負(fù)極連接，且陰極試驗(yàn)槽內(nèi)盛裝Cr溶液。
所述加載板和中間支座板之間的導(dǎo)向架上還套接有上支座板，所述上支座板面向中間支座板設(shè)置兩組相間隔的第二壓頭，而中間支座板則面向上支座板設(shè)置兩組相間隔的第二支撐頭，且第二壓頭、第二支撐頭之間置放另一塊混凝土試件，同時(shí)兩組第二壓頭之間的間距與兩組第二支撐頭之間的間距不等。所述導(dǎo)向架包括兩根以上的螺桿，各螺桿均布于底座的四周，且每一根螺桿的一端與底座螺紋固定，而每一根螺桿的另一端則依次穿過下支座板、中間支座板、上支座板以及加載板放置，同時(shí)每一根螺桿均與下支座板、中間支座板、上支座板、加載板之間活動(dòng)設(shè)置。所述下支座板與中間支座板之間設(shè)置第一承托螺母，中間支座板與上支座板之間設(shè)置第一承托螺母，而加載板則與上支座板之間設(shè)置第三承托螺母，且加載板通過加載限位螺母與螺桿鎖緊，所述第一承托螺母、第二承托螺母、第三承托螺母、加載限位螺母均與螺桿螺紋配合。所述直線驅(qū)動(dòng)裝置為液壓千斤頂；所述加載板的上方還設(shè)置有頂板，所述頂板與導(dǎo)向架固定，同時(shí)液壓千斤頂安置在加載板與頂板之間。所述的中間支座板呈工字形設(shè)置。所述彈性連接件為彈簧，下支座板與底座之間的每一根螺桿桿體外圍均套接有彈簧，該彈簧的兩端分別與底座和下支座板相抵觸。兩組第一支撐頭之間的間距和兩組第二壓頭之間的間距一致，兩組第二支撐頭之間的間距和兩組第一壓頭之間的間距一致，且兩組第一支撐頭之間的距離為兩組第一壓頭之間距離的3倍，同時(shí)各支撐頭、壓頭均按照測試架的中軸線對稱分布。本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)目的是提供一種基于上述彎曲應(yīng)力下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置的測試方法，包括以下步驟步驟一、將一塊待測混凝土試件(18)放置于下支座板(4)的支撐頭上，將另一塊待測混凝土試件(18)放置于中間支座板(6)的支撐頭上，依次松開第一承托限位螺母、第三承托限位螺母、第二承托限位螺母，用液壓千斤頂
(17)對加載板(10)施加壓力，并通過加載板(10)、測力傳感器(161)、球座(15)、上支座板(8 )、第一混凝土試件、中間支座板(6 )、第二混凝土試件和下支座板(4)將壓力施加到彈性連接件(3)上；當(dāng)測力器儀表(162)所顯示的加載壓力值與預(yù)設(shè)壓力值一致時(shí)，擰緊加載限位螺母(11)；
步驟二、將兩塊混凝土試件分別通過螺栓組件夾持在陰極試驗(yàn)槽、陽極試驗(yàn)槽之間；然后將陽極試驗(yàn)槽與直流穩(wěn)壓電源的正極連接，而陰極試驗(yàn)槽則與直流穩(wěn)壓電源的負(fù)極連接，且在陽極試驗(yàn)槽、陰極試驗(yàn)槽中分別注滿濃度為O. 3mol/L的NaOH溶液和質(zhì)量濃度為10. 0% 的 NaCl 溶液；步驟三、打開直流穩(wěn)壓電源，根據(jù)混凝土試件(18)兩極間厚度b/mm，將初始電壓調(diào)節(jié)到O. 6b/V，測定通過混凝土試件的初始電流；根據(jù)初始電壓時(shí)測得的初始電流值按表I確定后續(xù)試驗(yàn)施加電壓
電壓時(shí)初始電流值(πιΑ |<15 |15~20 [20-30 [30-40 [40-60 [60-90 [90-120 [120-180 180-36011 后施加電壓(V)~ I. 2b T~0b~ O. 8b ~ O. 7b ~6b O. 5b _ 0.4b ' 0. 3b 0.2b
表I _
_電壓后初始電流值(mA|<10 110-20 120-120 |>120
運(yùn)^持續(xù)時(shí)間(h)|98 |48 \24 |θ
表2
根據(jù)該調(diào)整后的施加電壓所獲得的通過混凝土試件的相應(yīng)電流值，按照表2設(shè)定試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間；
步驟四、達(dá)到設(shè)定試驗(yàn)時(shí)間后，先斷開直流穩(wěn)壓電源，卸去陰極試驗(yàn)槽、陽極試驗(yàn)槽
(18)，接著逐步擰松加載限位螺母(11)，卸去荷載；繼而潔凈混凝土試件表面后，將混凝土試件(18)在橫截面方向正中位置切成兩個(gè)段，以兩個(gè)新切面為起點(diǎn)，將兩段混凝土試件沿著試件縱向等間距進(jìn)行切片，對第一試件在第一組壓頭的兩個(gè)作用點(diǎn)之間切片，對第二試件在兩組第二支撐頭作用點(diǎn)之間切片，切片數(shù)目不少于6片；然后在所獲得切片的切面上噴灑O. lmol/L的AgNO3水溶液,15分鐘后,繪出白色顯色分界線；最后從最大彎拉應(yīng)力面開始，測量各切片離試件中性層不同高度y處白色顯色分界線與試件初始氯離子滲透面的距離，以所有切片的所有切面的同一高度I處測定值的平均值作為該試件在高度I值對應(yīng)彎曲應(yīng)力下混凝土的氯離子滲透深度平均值Xd，初始氯離子滲透面指陰極測試槽與混凝土試件的接觸面；
按下式計(jì)算混凝土試件純彎拉區(qū)不同高度y處的彎曲應(yīng)力
權(quán)利要求
1.ー種彎曲應(yīng)カ下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置，其特征在于，包括彎曲加載裝置和電加速氯離子快速遷移裝置，其中 所述彎曲加載裝置，包括測試架以及直線驅(qū)動(dòng)裝置，所述測試架包括底座、導(dǎo)向架、下支座板、中間支座板以及加載板，導(dǎo)向架的一端與底座固定連接，而導(dǎo)向架的另一端則依次穿過下支座板、中間支座板以及加載板放置，且導(dǎo)向架與下支座板、中間支座板以及加載板之間均為活動(dòng)設(shè)置；下支座板與底座之間設(shè)置彈性連接件，下支座板面向中間支座板設(shè)置兩組相間隔的第一支撐頭，而中間支座板的則面向下支座板設(shè)置兩組相間隔的第一壓頭，第一支撐頭和第一壓頭之間置放混凝土試件，且兩組第一支撐頭之間的距離與兩組第一壓頭之間的距離不等；加載板與直線驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)カ輸出端連接，中間支座板與加載板之間通過球座安裝測カ傳感器，所述測カ傳感器的信號輸出端與測カ儀表連接；底座、下支座板、中間支座板、加載板、測力傳感器的中心處于同一直線； 所述電加速氯離子快速遷移裝置，包括試驗(yàn)槽，該試驗(yàn)槽分體設(shè)置成陰極試驗(yàn)槽、陽極試驗(yàn)槽，混凝土試件分別通過螺栓組件夾持在陰極試驗(yàn)槽、陽極試驗(yàn)槽之間；陽極試驗(yàn)槽與直流穩(wěn)壓電源的正極連接，而陰極試驗(yàn)槽則與直流穩(wěn)壓電源的負(fù)極連接，且陰極試驗(yàn)槽內(nèi)盛裝Cr溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述彎曲應(yīng)カ下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置，其特征在干，所述加載板和中間支座板之間的導(dǎo)向架上還套接有上支座板，所述上支座板面向中間支座板設(shè)置兩組相間隔的第二壓頭，而中間支座板則面向上支座板設(shè)置兩組相間隔的第二支撐頭，且第二壓頭、第二支撐頭之間置放另ー塊混凝土試件，同時(shí)兩組第二壓頭之間的間距與兩組第二支撐頭之間的間距不等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述彎曲應(yīng)カ下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向架包括兩根以上的螺桿，各螺桿均布于底座的四周，且每ー根螺桿的一端與底座螺紋固定，而每ー根螺桿的另一端則依次穿過下支座板、中間支座板、上支座板以及加載板放置，同時(shí)每ー根螺桿均與下支座板、中間支座板、上支座板、加載板之間活動(dòng)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述彎曲應(yīng)カ下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置，其特征在于，所述下支座板與中間支座板之間設(shè)置第一承托螺母，中間支座板與上支座板之間設(shè)置第一承托螺母，而加載板則與上支座板之間設(shè)置第三承托螺母，且加載板通過加載限位螺母與螺桿鎖緊，所述第一承托螺母、第二承托螺母、第三承托螺母、加載限位螺母均與螺桿螺紋配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述彎曲應(yīng)カ下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置，其特征在于，所述直線驅(qū)動(dòng)裝置為液壓千斤頂；所述加載板的上方還設(shè)置有頂板，所述頂板與導(dǎo)向架固定，同時(shí)液壓千斤頂安置在加載板與頂板之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述彎曲應(yīng)カ下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置，其特征在于，所述的中間支座板呈エ字形設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述彎曲應(yīng)カ下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置，其特征在于，所述彈性連接件為彈簧，下支座板與底座之間的每一根螺桿桿體外圍均套接有彈簧，該彈簧的兩端分別與底座和下支座板相抵觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述彎曲應(yīng)カ下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置，其特征在于，兩組第一支撐頭之間的間距和兩組第二壓頭之間的間距一致，兩組第二支撐頭之間的間距和兩組第一壓頭之間的間距一致，且兩組第一支撐頭之間的距尚為兩組第一壓頭之間距離的3倍，同時(shí)各支撐頭、壓頭均按照測試架的中軸線對稱分布。
9.ー種基于權(quán)利要求8所述彎曲應(yīng)カ下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置的測試方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一、將ー塊待測混凝土試件(18)放置于下支座板(4)的支撐頭上，將另ー塊待測混凝土試件(18)放置于中間支座板(6)的支撐頭上，依次松開第一承托限位螺母、第三承托限位螺母、第二承托限位螺母，用液壓千斤頂(17)對加載板(10)施加壓力，并通過加載板(10)、測カ傳感器(161)、球座(15)、上支座板(8)、第一混凝土試件、中間支座板(6)、第二混凝土試件和下支座板(4)將壓カ施加到彈性連接件(3)上；當(dāng)測カ器儀表(162)所顯示的加載壓カ值與預(yù)設(shè)壓カ值一致吋，擰緊加載限位螺母(11); 步驟ニ、將兩塊混凝土試件分別通過螺栓組件夾持在陰極試驗(yàn)槽、陽極試驗(yàn)槽之間；然后將陽極試驗(yàn)槽與直流穩(wěn)壓電源的正極連接，而陰極試驗(yàn)槽則與直流穩(wěn)壓電源的負(fù)極連接，且在陽極試驗(yàn)槽、陰極試驗(yàn)槽中分別注滿濃度為O. 3mol/L的NaOH溶液和質(zhì)量濃度為10.0% 的 NaCl 溶液； 步驟三、打開直流穩(wěn)壓電源，根據(jù)混凝土試件(18)兩極間厚度b/mm，將初始電壓調(diào)節(jié)到O. 6b/V，測定通過混凝土試件的初始電流；根據(jù)初始電壓時(shí)測得的初始電流值按表I確定后續(xù)試驗(yàn)施加電壓
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彎曲應(yīng)力下混凝土氯離子遷移系數(shù)加載測試裝置及其測試方法。其采用呈壓縮狀態(tài)的彈性連接件對混凝土試件施加持續(xù)的彎曲應(yīng)力，并對前述加載有持續(xù)彎曲應(yīng)力的混凝土試件進(jìn)行電加速氯離子遷移試驗(yàn)，以計(jì)算出處于該狀態(tài)的混凝土試件的氯離子遷移系數(shù)。由此可知，本發(fā)明解決了常規(guī)混凝土氯離子遷移系數(shù)測試裝置不能對被測試件加載，因此不能模擬在役混凝土實(shí)際載荷狀態(tài)，無法測定持續(xù)彎曲荷載條件下混凝土氯離子遷移系數(shù)的問題；利用彈性連接件的反彈力對混凝土試件施加持續(xù)穩(wěn)定的彎曲力，可以避免用受拉螺桿加載時(shí)由于混凝土試件的徐變造成壓應(yīng)力降低，從而可以研究持續(xù)彎曲荷載條件對混凝土氯離子滲透性的影響，評價(jià)混凝土在受載條件下的抗氯離子滲透能力，其研究成果若推廣應(yīng)用于實(shí)際工程，可為混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、補(bǔ)強(qiáng)加固和服役年限的評估提供依據(jù)。
文檔編號G01N15/08GK102621049SQ20121001242
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者余韜, 呂正龍, 方永浩, 朱晨輝, 袁雪蓮, 顧沖時(shí), 龔泳帆 申請人:河海大學(xué)