專利名稱：：拉應力下混凝土水滲透性測試裝置及測試方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及到受拉應力狀態(tài)下混凝土水滲透性試驗，特別涉及一種既能使混凝土處于持續(xù)受拉狀態(tài)，又能提供不同壓力水平的水壓力的實驗檢測方法及裝置。
背景技術：
：幾乎所有的混凝土結構都承受荷載，而荷載又是造成混凝土內(nèi)部微裂縫不斷擴展導致材料宏觀裂縫出現(xiàn)，造成混凝土結構破壞的重要因素，所以研究混凝土在應力作用下的耐久性是很有實際意義的。國內(nèi)外很多學者都對壓應力作用下混凝土的滲透性能進行了研究，認為壓應力對混凝土滲透性影響很大，會明顯增大混凝土的滲透性。但在實際工程中混凝土結構不僅受到壓應力作用而且也受拉應力作用，而現(xiàn)階段還鮮有人研究拉應力狀態(tài)下混凝土滲透性能的設備?，F(xiàn)有的研究多以對試樣施加荷載后再卸載，然后用傳統(tǒng)的測試流量的方法來表征試樣的滲透性能?？墒窃谶@樣的情況下，存在著一個裂縫閉合的過程，這個過程對混凝土滲透性能的影響很大，但在試驗中是無法表征的。此外，試驗大多數(shù)針對空氣或者氯離子滲透這些短時間內(nèi)能完成的試驗進行，即便是水滲透試驗往往也只持續(xù)數(shù)小時就結束。但是眾所周知水在混凝土等水泥基材料中的滲透是一個變化的過程，隨著滲透時間的增加滲透性會發(fā)生變化，所以水的滲透試驗通常需要持續(xù)較長時間。所以作者設計一種既可以長時間保持應力又可以長時間測量混凝土拉應力狀態(tài)下滲透性的裝置。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術中存在的無法在持續(xù)的拉應力狀態(tài)下研究水滲透性能的缺點，本發(fā)明提供了一種拉應力下混凝土水滲透性的測試裝置及檢測方法，可以解決混凝土結構在受拉應力作用時的滲透性評價。本發(fā)明的技術方案為一種拉應力下混凝土水滲透性測試裝置，所述的裝置由上下兩塊鋼板組成，在上下鋼板的四角處各設有一個L，在中心處呈十字交叉的設有四個?。縇，各個小孔距離中心的距離相等，在上鋼板的中心處還設有一個中心孔，中心孔設有臺階，下部孔的直徑與試樣上預留的盲孔的直徑相等，上部孔的直徑和可拆卸銅管的直徑匹配，上下鋼板由四根鋼柱連接，鋼柱的一端設有螺紋和相應的螺帽配合，上下兩鋼板能夠延鋼柱平行移動，在鋼柱上還套有彈簧，彈簧位于上下兩鋼板之間，在上鋼板的中心孔與一可拆卸銅管連接。所述的拉應力下混凝土水滲透性測試裝置的測試方法，步驟為第一步，制作混凝土試樣，將混凝土試樣模具放在下鋼板上，使下鋼板中心處呈十字交叉的四個孔均勻分布于管面的中心處，將四個預埋螺栓預先放置于下鋼板的四個孔內(nèi)，擰上螺帽保證四個螺栓埋入混凝土試樣的深度相同，混凝土采用分層振搗的方式成型，并在混凝土試樣中軸線處埋入長度為200mm，直徑為15mm的不銹鋼管，預制一個盲孔，在混凝土成型到2/3高度時四個預埋螺栓埋入試樣中同樣深度，將四根鋼管插入下鋼板四角的四個孔，將上部成型鋼板對齊放在混凝土試樣上，將埋入的四根螺栓調整位置，使上部成型鋼板上的四根螺栓與下鋼板上的螺栓處于同一軸線上，混凝土成型一天后拆模，將上成型鋼板拆除，放入室溫25土3"C，相對濕度90%標準養(yǎng)護室中，養(yǎng)護到一定齡期后拿出；混凝土試樣的上1/3處和下1/3處以PVC管和環(huán)氧樹脂密封，以避免施加應力過程中，混凝土試樣上下端應力集中對測量造成不良影響?；炷猎嚇拥牡酌嬗铆h(huán)氧樹脂密封，以保證試樣只有側面滲水，避免試樣下表面螺栓埋入造成的缺陷對測量引起的誤差。為了使試樣上表面平整且達到防水的效果，將混凝土試樣的上表面用環(huán)氧樹脂進行密封，并且在試樣預留的盲孔周圍粘上橡膠圈以達到密封和防水的效果。第二步，將混凝土試樣裝配到混凝土水滲透性測試裝置上，將四根鋼管插入下鋼板四角的四個孔內(nèi)，并將四根具有相同特性參數(shù)的彈簧置于其上，套上上鋼板，使上鋼板上的中心孔對準混凝土試樣上的盲孔，擰緊鋼管上的螺帽，對彈簧施加壓力使上鋼板與混凝土試樣上表面緊密接觸；將預埋在混凝土試樣上表面中部的四根預埋螺栓擰上螺帽，將混凝土試樣固定在上下兩塊鋼板之間；第三步，在混凝土試樣的中部貼上三個應變片，將電阻應變儀接到應變片上，讀出此時的應變值，將電阻應變儀調零，然后將四角處的四根鋼管上的螺帽擰松，拉力通過中部的四根預埋螺栓加到試樣上，待穩(wěn)定后，讀出此時的應變值；第四步，將可拆卸銅管擰到上鋼板上和混凝土試樣上的盲孔對應的中心孔內(nèi)，通過抗?jié)B儀調節(jié)水壓力，在不同的時間間隔內(nèi)測量集水區(qū)的滲流量；第五步，然后換另一組具有不同特征參數(shù)的彈簧，重復測試步驟即可得到在另一拉應力下的測試數(shù)據(jù)。原理如下通過六角螺栓將待測混凝土試樣連接在兩平行的鋼板之間，試樣中心預留一定深度的盲？L，兩塊平行的鋼板可以在四根鋼管間移動，通過鋼板之間四根具有相同特征參數(shù)的壓彈簧向兩平行鋼板持續(xù)施加向外的壓力，然后壓力通過混凝土試樣上下兩端的預埋螺栓對混凝土試樣作用拉應力，這樣就能使混凝土試樣處于持續(xù)受拉狀態(tài)。根據(jù)彈簧的材料尺寸參數(shù)可以計算彈簧的特征參數(shù)，根據(jù)彈簧壓縮的長度可以計算彈簧所施加作用力的大小，而采用不同特征參數(shù)的彈簧就可以得到不同的拉應力。在混凝土試樣中部貼上應變片，可以讀出不同拉力作用下的應變值以確定實際加載在試樣上的應力。在鋼板上預留一個和抗?jié)B儀連接的盲L，可以將混凝土試樣中預留的盲孔注滿水，通過抗?jié)B儀可以對混凝土施加不同壓力的水壓。在不同時間間隔內(nèi)，測量混凝土側面的滲流量，就能夠評價在不同拉應力和不同水壓下的混凝土試樣的滲透性能了?；炷猎嚇右话悴捎酶邽?00mra、直徑為150mm的圓柱體。有益效果l.本發(fā)明提供的一種拉應力下混凝土水滲透裝置，既可以對混凝土施加持續(xù)的拉力，又可以改變水壓力，通過測試滲透流量，可以很方便的得出混凝土在不同拉應力下的水滲透性的評價。2.通過對彈簧特征參數(shù)的確定及彈簧壓縮量的測量來衡量對混凝土試樣所施加應力的大小，而且通過在試樣上貼應變片的方式，可以計算出實際加載的應力。3.將混凝土試樣的上下各1/3部分用PVC管和環(huán)氧樹脂密封，避免了施加應力過程中，混凝土試樣上下端應力集中對測量造成不良影響。4.將混凝土試樣的底部用環(huán)氧樹脂密封，保證了試樣只有側面滲水，可以避免試樣下表面螺栓埋入造成的缺陷對測量引起的誤差，保證了混凝土試樣受力的均勻及流量測量的準確性。5.將試樣上表面上用環(huán)氧樹脂進行封涂保證了上表面的平整，并且可以達到防水的效果，在試樣的盲孔的孔口周圍使用橡膠圈可以達到密封和防水的效果。6.可以通過使用具有不同特征參數(shù)的彈簧來得到不同的拉應力，可以很方便的測量不同拉應力對混凝土水滲透的影響。圖1為混凝土試樣測試狀態(tài)圖。圖中1.銅管，2.彈簧，3.混凝土試樣，4.預埋螺栓，5.積水盤，6.預留孔道，7眉管，8.下鋼板，9應變片，10.橡膠圈，11.上鋼板。圖2為上鋼板示意圖。圖3為上鋼板的A-A面示意圖。圖4為上成型鋼板示意圖。圖5為上成型鋼板A-A面示意圖。圖6為下鋼板示意圖。具體實施方式實施例1參照圖16對本發(fā)明做出說明。第一步，制作混凝土試樣采用圓形的市政PVC管，長度為300mm，管的直徑為150mm，作為制作混凝土試樣的套模，將PVC管貼在下鋼板上8，使下鋼板8中間四個孔均勻分布于管面的中心處，將四個預埋螺栓預先放置于下鋼板8的四個孔內(nèi)，擰上螺帽保證四個預埋螺栓埋入混凝土試樣的深度相同。混凝土試樣采用分層振搗的方式成型，并在混凝土中埋入長度為200mm，直徑為15mm的不銹鋼管，預制一個盲？L。在混凝土成型到2/3高度時埋入四個同樣深度的預埋螺栓。將四根鋼管插入下鋼板8的四角的四個孔，將如圖4、5所示的上成型鋼板對齊放在混凝土上，將埋入的四根螺栓調整位置，使上下螺栓盡量處于同一軸線上。上成型鋼板的形狀和上鋼板8的形狀類似，只是中心孔為通孔，直徑和混凝土試樣的盲孔直徑相等?；炷猎嚇映尚鸵惶旌蟛鹉?，按實驗標準GB/T50081-2002的要求，在20。C，相對濕度90%的環(huán)境中養(yǎng)護到一定齡期后拿出。齡期根據(jù)不同實驗要求確定。為避免施加應力過程中，混凝土試樣上下端應力集中對測量造成不良影響，用PVC管和環(huán)氧樹脂將試樣上下1/3部分密封；為了保證試樣只有側面滲水，避免試樣下表面螺栓埋入造成的缺陷對測量引起的誤差，將試樣的底面用環(huán)氧樹脂進行密封。為了使試樣上表面平整且達到放水的效果，將混凝土試樣的上表面用環(huán)氧樹脂進行密封，并且在試樣預留孔道周圍粘上橡膠圈以達到密封和防水的效果。第二步，將混凝土試樣裝配到混凝土水滲透性測試裝置上將四根鋼管插入下鋼板四角的四個孔內(nèi)，并將四根具有相同特征參數(shù)的彈簧置于其上，將積水盤5套于混凝土試樣中部，套上上鋼板ll，擰緊四根鋼管上的螺帽，對彈簧施加壓力使上鋼板11與試樣3上表面緊密接觸。將預埋在試樣上表面的四根預埋螺栓也擰上螺帽，將混凝土試樣固定在上下兩塊鋼板之間。第三步，在混凝土試樣的中部貼上三個應變片，將電阻應變儀接到應變片上，讀出此時的應變值，將電阻應變儀調零。然后將四角處的四根鋼管上的螺帽擰松，使得拉應力通過預埋螺栓持續(xù)的加到試樣上。穩(wěn)定一段時間后，讀出此時的應變值。第四步，將銅管1擰到上鋼板11上，和混凝土試樣上的盲孔對應的孔內(nèi)，通過抗?jié)B儀調節(jié)水壓力，在不同的時間間隔內(nèi)測量混凝土試樣中部積水盤內(nèi)集水區(qū)的滲流量；第五步，然后換另一組具有不同特征參數(shù)的彈簧，重復測試步驟即可得到在另一拉應力下的測試數(shù)據(jù)。也就是將彈簧換好后，重新將上鋼板套上，擰緊四根鋼管上的螺帽，對彈簧施加壓力使上鋼板與試樣表面緊密接觸，將預埋在試樣上表面的四根預埋螺栓也擰上螺帽，將混凝土試樣固定在上下兩塊鋼板之間。后面和第四步和第五步一樣，這樣就可以通過具有不同特征參數(shù)的彈簧得到不同的拉應力了，再通過調整抗?jié)B儀的水壓，就可以方便的測出在不同拉應力下不同水壓對混凝土的影響了。若要測試不同水膠比的混凝土試件的性能時候可以重新制作混凝土試件，重復步驟一到五即可得到不同水膠比下的性能參數(shù)了。使用本發(fā)明的裝置，在lMPa水壓下，測量不同水膠比(W/b)混凝土試件在不同拉力水平下的滲透系數(shù)(K)。通過對彈簧剛度系數(shù)(k)的計算，和加載時彈簧壓縮(A/)長度的測量，確定彈簧對試件加載的拉應力(F);通過對試件應變值(S)和彈性模量的測量，確定試件實際承受的拉應力(Ft);其結果如表1.1、1.2、1.3所示。表1.1W/b=0.4的試件拉力作用下的試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表1.2W/b=0.5的試件拉力作用下的試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表1.3所采用的彈簧參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>證明該設備可以測試出不同拉應力下的混凝土滲透性能。權利要求1.一種拉應力下混凝土水滲透性測試裝置，其特征在于所述的裝置由上下兩塊鋼板組成，在上下鋼板的四角處各設有一個孔，在中心處呈十字交叉的設有四個小孔，各個小孔距離中心的距離相等，在上鋼板的中心處還設有一個中心孔，中心孔設有臺階，下部孔的直徑與試樣上預留的盲孔的直徑相等，上部孔的直徑和可拆卸銅管的直徑匹配，上下鋼板由四根鋼柱連接，鋼柱的一端設有螺紋和相應的螺帽配合，上下兩鋼板能夠延鋼柱平行移動，在鋼柱上還套有彈簧，彈簧位于上下兩鋼板之間，在上鋼板的中心孔與一可拆卸銅管連接。2.采用如權利要求1所述的拉應力下混凝土水滲透性測試裝置的測試方法，其特征在于，步驟為第一步，制作混凝土試樣，將混凝土試樣模具放在下鋼板上，使下鋼板中心處呈十字交叉的四個孔均勻分布于管面的中心處，將四個預埋螺栓預先放置于下鋼板的四個孔內(nèi)，擰上螺帽保證四個螺栓埋入混凝土試樣的深度相同，混凝土采用分層振搗的方式成型，并在混凝土試樣中軸線處埋入長度為200mni，直徑為15mm的不銹鋼管，預制一個盲孔，在混凝土成型到2/3高度時四個預埋螺栓埋入試樣中同樣深度，將四根鋼管插入下鋼板四角的四個L，將上部成型鋼板對齊放在混凝土試樣上，將埋入的四根螺栓調整位置，使上部成型鋼板上的四根螺栓與下鋼板上的螺栓處于同一軸線上，混凝土成型一天后拆模，將上成型鋼板拆除，放入室溫25土3'C，相對濕度90%標準養(yǎng)護室中，養(yǎng)護到一定齡期后拿出；第二步，將混凝土試樣裝配到混凝土水滲透性測試裝置上，將四根鋼管插入下鋼板四角的四個孔內(nèi)，并將四根具有相同特性參數(shù)的彈簧置于其上，套上上鋼板，擰緊鋼管上的螺帽，對彈簧施加壓力使上鋼板與混凝土試樣上表面緊密接觸;將預埋在混凝土試樣上表面中部的四根預埋螺栓擰上螺帽，將混凝土試樣固定在上下兩塊鋼板之間；第三步，在混凝土試樣的中部貼上三個應變片，將電阻應變儀接到應變片上，讀出此時的應變值，將電阻應變儀調零，然后將四角處的四根鋼管上的螺帽擰松，拉力通過中部的四根預埋螺栓加到試樣上，待穩(wěn)定后，讀出此時的應變值；第四步，將可拆卸銅管擰到上鋼板上和混凝土試樣上的盲孔對應的孔內(nèi)，通過抗?jié)B儀調節(jié)水壓力，在不同的時間間隔內(nèi)測量集水區(qū)的滲流量；第五步，然后換另一組具有不同特征參數(shù)的彈簧，重復測試步驟即可得到在另一拉應力下的測試數(shù)據(jù)。3.如權利要求2所述的使用拉應力下混凝土水滲透性測試裝置的測試方法，其特征在于，混凝土試樣的上1/3處和下1/3處以PVC管和環(huán)氧樹脂密封。4.如權利要求2所述的使用拉應力下混凝土水滲透性測試裝置的測試方法，其特征在于，混凝土試樣的底面用環(huán)氧樹脂密封。5.如權利要求2所述的使用拉應力下混凝土水滲透性測試裝置的測試方法，其特征在于，混凝土試樣的上表面用環(huán)氧樹脂密封。6.如權利要求2所述的使用拉應力下混凝土水滲透性測試裝置的測試方法，其特征在于，混凝土試樣的盲孔的孔口周圍以橡膠圈密封。7.如權利要求2所述的使用拉應力下混凝土水滲透性測試裝置的測試方法，其特征在于，混凝土試樣為圓柱體。全文摘要本發(fā)明公開了一種拉應力下混凝土水滲透性測試裝置及測試方法，裝置由上下兩塊鋼板組成，在上下鋼板的四角處各設有一個孔，在中心處呈十字交叉的設有四個小孔，在上鋼板的中心處還設有一個中心孔，中心孔設有臺階，下部孔的直徑與試樣上預留的盲孔的直徑相等，上部孔的直徑和可拆卸銅管的直徑匹配，上下鋼板由四根鋼柱連接，上下兩鋼板能夠延鋼柱平行移動，在鋼柱上還套有彈簧，彈簧位于上下兩鋼板之間，在上鋼板的中心孔與一可拆卸銅管連接。方法為將混凝土試樣裝配到混凝土水滲透性測試裝置上，將電阻應變儀接到應變片上，通過抗?jié)B儀調節(jié)水壓力，在不同的時間間隔內(nèi)測量集水區(qū)的滲流量；然后換另一組具有不同特征參數(shù)的彈簧，重復測試步驟。文檔編號G01N15/08GK101387597SQ20081015589公開日2009年3月18日申請日期2008年10月17日優(yōu)先權日2008年10月17日發(fā)明者輝王,王育江,錢春香,蓓黃申請人:東南大學