本發(fā)明涉及一種混凝土性能測試裝置，尤其是一種對混凝土凍融試驗(yàn)過程中的混凝土凍結(jié)內(nèi)應(yīng)力測試裝置。

背景技術(shù)：

以水工混凝土為代表的大壩混凝土的耐久性問題幾乎都與其涉水服役環(huán)境有關(guān)，對于寒冷地區(qū)而言，凍融作用是導(dǎo)致水工混凝土結(jié)構(gòu)性能損傷的主要因素。目前國內(nèi)外對于混凝土經(jīng)受凍融作用后的性能裂化，主要通過測試動(dòng)彈性模量、質(zhì)量損失、力學(xué)強(qiáng)度等宏觀物理和力學(xué)指標(biāo)變化來表達(dá)，這些宏觀的物理力學(xué)指標(biāo)測試簡單。而對于不同凍融引起的混凝土損傷差異而言，不同降溫速率與升溫速率引發(fā)的凍結(jié)內(nèi)應(yīng)力恰恰可能是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部微裂縫發(fā)展的主要原因之一，且從本質(zhì)上而言，質(zhì)量損失、力學(xué)強(qiáng)度性能下降等物理、力學(xué)指標(biāo)性能的變化僅是混凝土凍融過程中微觀損傷的外在表現(xiàn)，更需要從微觀損傷層面對混凝土的凍害進(jìn)行劣化損傷評價(jià)。

關(guān)于混凝土內(nèi)部凍結(jié)應(yīng)力的測試，目前沒有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法可依據(jù)，也沒有現(xiàn)成的成熟儀器設(shè)備。由于混凝土材料是典型的多相非均質(zhì)材料，國內(nèi)外學(xué)者通過在混凝土內(nèi)部埋設(shè)微型傳感器測試應(yīng)力的方式所取得數(shù)據(jù)的可靠性和可重復(fù)性較差，混凝土內(nèi)部的骨料分布、缺陷等均會對測試結(jié)果產(chǎn)生較大影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可以在混凝土凍融循環(huán)過程中對不同降溫、升溫速率引發(fā)的凍結(jié)應(yīng)力進(jìn)行測試的混凝土凍結(jié)內(nèi)應(yīng)力測試裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種混凝土凍結(jié)內(nèi)應(yīng)力測試裝置，包括殷鋼底板、殷鋼筒、殷鋼棒、活動(dòng)端板、耐低溫力傳感器、信號放大器、顯示記錄儀，殷鋼底板為圓形板，殷鋼底板直徑比殷鋼筒的直徑大，殷鋼筒由兩個(gè)尺寸完全相同的弧形半圓筒通過鎖定螺母拼接而成，在殷鋼筒的底沿形成有法蘭邊，法蘭邊上有多個(gè)貫通螺孔，在殷鋼筒位于殷鋼底板中心時(shí)，在殷鋼底板上與法蘭邊上的貫通螺孔對應(yīng)的位置設(shè)置有安裝螺孔，殷鋼筒通過螺栓擰入法蘭邊上的貫通螺孔和殷鋼底板上的安裝螺孔固定到殷鋼底板上，在殷鋼底板上沿中心線邊緣兩側(cè)各開一個(gè)帶有內(nèi)螺紋的鎖定孔，底部帶有外螺紋的兩根殷鋼棒通過分別擰入鎖定孔中豎直固定在殷鋼底板上，殷鋼棒的上部帶有外螺紋，活動(dòng)端板套在兩根殷鋼棒上，通過螺母固定在兩根殷鋼棒上并位于殷鋼筒上部一定距離，耐低溫力傳感器依次與信號放大器、顯示記錄儀相連，耐低溫力傳感器能放在殷鋼筒和活動(dòng)端板之間。

所述殷鋼筒為直徑不同的兩個(gè)殷鋼筒，另外單獨(dú)配置一個(gè)與大直徑殷鋼筒的內(nèi)徑相同的一塊殷鋼圓板。

殷鋼底板厚20mm、直徑600mm，沿底板中心線、距底板邊緣25mm兩側(cè)各開一個(gè)孔徑φ8mm的鎖定孔，以殷鋼底板中心為圓心，半徑分別為60mm、260mm的圓周上各開有6個(gè)安裝螺孔，孔徑均為φ8mm；2個(gè)殷鋼筒高均為400mm、內(nèi)徑分別為φ100mm、φ500mm，筒壁厚均為35mm，殷鋼棒高700mm。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在不同降溫、升溫速率條件下混凝土凍結(jié)內(nèi)應(yīng)力的實(shí)時(shí)測試，有效解決了由于混凝土材料本身非均質(zhì)多相、內(nèi)部骨料分布不均、缺陷分布復(fù)雜等因素導(dǎo)致的凍結(jié)應(yīng)力測試難度大、測試結(jié)果可靠性及可重復(fù)性差的技術(shù)問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的混凝土凍結(jié)內(nèi)應(yīng)力測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的混凝土凍結(jié)內(nèi)應(yīng)力測試裝置的殷鋼底板結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，參考附圖，對本發(fā)明進(jìn)行更全面的說明，為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下”“左”“右”等空間相對術(shù)語，用于說明圖中示出的一個(gè)元件或特征相對于另一個(gè)元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應(yīng)地解釋。

如圖1、2所示，本發(fā)明的混凝土凍結(jié)內(nèi)應(yīng)力測試裝置，包括殷鋼底板1、殷鋼筒2、殷鋼棒3、活動(dòng)端板10、耐低溫力傳感器4、信號放大器5、顯示記錄儀6，殷鋼底板1為圓形板，殷鋼底板1直徑比殷鋼筒2的直徑大，殷鋼筒2由兩個(gè)尺寸完全相同的弧形半圓筒通過鎖定螺母13拼接而成，在殷鋼筒2的底沿形成有法蘭邊7，法蘭邊7上有多個(gè)貫通螺孔9，在殷鋼筒2位于殷鋼底板1中心時(shí)，在殷鋼底板1上與法蘭邊7上的貫通螺孔9對應(yīng)的位置設(shè)置有安裝螺孔15，殷鋼筒2通過螺栓擰入法蘭邊7上的貫通螺孔9和殷鋼底板1上的安裝螺孔15固定到殷鋼底板1上，在殷鋼底板1上沿中心線邊緣兩側(cè)各開一個(gè)帶有內(nèi)螺紋的鎖定孔14，底部帶有外螺紋的兩根殷鋼棒3通過分別擰入鎖定孔14中豎直固定在殷鋼底板1上，殷鋼棒3的上部帶有外螺紋，活動(dòng)端板10套在兩根殷鋼棒3上，通過螺母11固定在兩根殷鋼棒3上并位于殷鋼筒2上部一定距離，耐低溫力傳感器4依次與信號放大器5、顯示記錄儀6相連，耐低溫力傳感器4能放在殷鋼筒2和活動(dòng)端板10之間。

所述殷鋼筒2為直徑不同的兩個(gè)殷鋼筒2，另外單獨(dú)配置一個(gè)與大直徑殷鋼筒2的內(nèi)徑相同的一塊殷鋼圓板。

優(yōu)選，殷鋼底板1厚20mm、直徑600mm，沿底板中心線、距底板邊緣25mm兩側(cè)各開一個(gè)孔徑φ8mm的鎖定孔14，以殷鋼底板1中心為圓心，半徑分別為60mm、260mm的圓周上各開有6個(gè)安裝螺孔，孔徑均為φ8mm；2個(gè)殷鋼筒2高均為400mm、內(nèi)徑分別為φ100mm、φ500mm，筒壁厚均為35mm，殷鋼棒3高700mm。

本發(fā)明通過將混凝土試件作為凍融過程中凍結(jié)應(yīng)力作用單元，根據(jù)作用力與反作用力的力學(xué)原理，將凍融過程中產(chǎn)生的凍結(jié)應(yīng)力通過耐低溫力傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；并通過采用在-100℃～100℃溫度范圍內(nèi)保持低線膨脹系數(shù)特征的殷鋼測試裝置，有效解決了凍融過程溫度上下大幅波動(dòng)導(dǎo)致的測試裝置自身變形對混凝土凍結(jié)應(yīng)力測試結(jié)果影響的技術(shù)難題；通過增加殷鋼筒壁的厚度，加強(qiáng)了對混凝土試件在凍融過程中的橫向約束，使凍融過程中混凝土產(chǎn)生的凍結(jié)應(yīng)力沿試件中心軸向分布，并由頂在混凝土試件頂面耐低溫力傳感器進(jìn)行傳遞；

以混凝土最大骨料粒徑80mm為例，本發(fā)明混凝土凍結(jié)內(nèi)應(yīng)力測試裝置的使用方法，具體步驟如下：

1)將兩個(gè)弧形半圓筒通過鎖定螺母13拼接成高400mm、內(nèi)徑φ500mm的殷鋼筒2，殷鋼筒厚度35mm，在筒內(nèi)壁刷上一薄層試模油；通過筒底的6個(gè)螺母鎖定孔9與圓形殷鋼底板1連接固定，將單獨(dú)配置內(nèi)徑φ500mm殷鋼殷鋼圓板放入殷鋼筒2中的底板上，形成帶底板的殷鋼筒備用；

2)按《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(sl352-2006)制作拌和混凝土，拌和好的混凝土裝入高400mm、內(nèi)徑φ500mm的帶底板殷鋼筒，表面抹平，待終凝后，松開殷鋼筒上的鎖定螺母13，將φ500mm×400mm的混凝土試件取出送入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，殷鋼筒清理干凈備用；

3)在達(dá)到試驗(yàn)齡期前4d，將φ500mm×400mm的圓柱形混凝土試件在20℃±3℃的水中浸泡4d，使混凝土試件充分飽水；將飽水混凝土試件裝入清理干凈的殷鋼筒內(nèi)，裝有試件的殷鋼筒再通過筒底螺母鎖定孔9與殷鋼底板1連接固定；

4)底部帶有外螺紋的兩根殷鋼棒3通過分別擰入鎖定孔14中豎直固定在殷鋼底板1上，耐低溫壓力傳感器4的下端與混凝土試件頂面中心接觸，耐低溫壓力傳感器4的上端與活動(dòng)端板10接觸；通過電纜線將耐低溫壓力傳感器4、信號放大器5、顯示記錄儀6進(jìn)行連接，形成力傳輸采集系統(tǒng)；

5)將第4)步連接準(zhǔn)備好的整套測試裝置移入混凝土凍融試驗(yàn)設(shè)備，凍融試驗(yàn)按《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(sl352-2006)的高低溫及作用時(shí)間設(shè)定，也可根據(jù)試驗(yàn)需要自行設(shè)定溫度及其降溫、升溫速率；凍融試驗(yàn)前開通力傳輸采集系統(tǒng)，調(diào)節(jié)殷鋼棒3上端的活動(dòng)端板10，確保耐低溫傳感器4的下端、以及上端分別與混凝土試件頂面、活動(dòng)端板10接觸，且力傳輸采集系統(tǒng)顯示記錄儀6上顯示的荷載為“0”；

6)開始凍融試驗(yàn)，混凝土試件因凍融導(dǎo)致的凍結(jié)應(yīng)力由力傳輸采集系統(tǒng)進(jìn)行采集、記錄。

當(dāng)混凝土最大骨料粒徑40mm時(shí)，僅需將第1)步中的兩個(gè)弧形半圓筒通過鎖定螺母13拼接成高400mm、內(nèi)徑φ100mm的殷鋼筒即可，省去放置另配的殷鋼圓板，其余步驟均相同。

以上所述的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，不能僅以本實(shí)施例來限定本發(fā)明的專利范圍，即凡本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。