專利名稱：混凝土耐久性試驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種混凝土在彎拉應(yīng)力與環(huán)境耦合作用下多因素耐久 性實(shí)驗(yàn)方法及裝置，屬于混凝土耐久性測試技術(shù)。主要用于建筑和交通領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
半個(gè)世紀(jì)以來，混凝土結(jié)構(gòu)由于耐久性不足而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)過早失效破 壞、壽命縮短的事故卻不斷增多，尤其是大壩、道路、橋梁、港口等重大工程以 及高層建筑物未達(dá)到設(shè)計(jì)年限就破壞的事故時(shí)有發(fā)生造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和人員 傷亡。中國工程院調(diào)研報(bào)告顯示，在中國由于鋼筋銹蝕引起混凝土結(jié)構(gòu)的直接經(jīng) 濟(jì)損失高達(dá)1000億元/年。雖然有關(guān)混凝土耐久性的研究己有幾十年，但研究工 作多是考慮單一環(huán)境破壞因素作用下的耐久性；然而實(shí)事上，實(shí)際工程混凝土的 耐久性應(yīng)該是在應(yīng)力或非應(yīng)力與不同環(huán)境(化學(xué)腐蝕和物理疲勞條件下)共同作 用下運(yùn)行的，單一因素作用下的耐久性研究難以真實(shí)地反映客觀實(shí)際，混凝土的 耐久性是多因素，至少是雙因素共同作用的結(jié)果。另外，混凝土內(nèi)部損傷劣化程 度也決不是各破壞因素單獨(dú)作用引起損傷的簡單加和值，而是諸因素相互影響、 交互疊加。通常多重破壞因素作用下混凝土的劣化程度大于各損傷因素單獨(dú)作用 下引起損傷的總和，即產(chǎn)生1 + 1>2、 1+2>3的損傷疊加規(guī)律和超疊加效應(yīng)，導(dǎo) 致混凝土工程性能快速降低和壽命縮短；另一方面，損傷因素的交互作用既有正 影響，也有負(fù)影響。如凍融和除冰鹽，兩者均會(huì)引起混凝土膨脹，有損傷負(fù)效應(yīng) (即加快了損傷)，同時(shí)除冰鹽又能降低水的冰點(diǎn)緩解凍融破壞，為損傷正效應(yīng)。 因此，根據(jù)工程實(shí)際中混凝土所處環(huán)境、氣候和荷載情況，將影響耐久性的主要 因素進(jìn)行合理組合，系統(tǒng)開展雙重或多重破壞因素作用下混凝土耐久性研究，量 化因素與因素間的交互作用，是當(dāng)前混凝土學(xué)科的重大科學(xué)技術(shù)與理論難題，目 前己引起國際學(xué)術(shù)界廣泛和高度重視，其研究成果必將對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì) 及其壽命預(yù)測產(chǎn)生重大影響。
研究混凝土在雙重和多重破壞因素作用下的耐久性問題，首要任務(wù)就是要建 立能夠進(jìn)行同時(shí)考慮2個(gè)或以上破壞因素的試驗(yàn)方法體系。考慮到在實(shí)際工程 中，結(jié)構(gòu)混凝土均是在承載狀態(tài)下工作和運(yùn)行的。因此，研究荷載與其它破壞因 素共同作用下混凝土耐久性具有重要的理論研究意義和廣泛的工程應(yīng)用價(jià)值。在 建立考慮荷載的2個(gè)或以上破壞因素的試驗(yàn)方法體系時(shí)，有2個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題必 須解決第一，設(shè)計(jì)能夠?qū)炷猎嚰┘訙?zhǔn)確荷載的試驗(yàn)加載系統(tǒng)；第二，建 立能夠?qū)虞d的混凝土試件進(jìn)行連續(xù)、快速的無損試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
國內(nèi)外對(duì)應(yīng)力作用下耐久性研究較少，綜合已有的文獻(xiàn)資料不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有 的加載裝置均是施加彎曲應(yīng)力，其原因有兩個(gè)①施加拉伸應(yīng)力的試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì) 加工非常困難，很難保證在試驗(yàn)中受拉試樣的軸線與拉伸荷載作用線重合，特別 容易出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，致使試驗(yàn)結(jié)果具有很大的離散性；②在實(shí)際中，混凝土結(jié)構(gòu) 直接承受軸向受拉的情況很少，絕大部分是彎曲受拉，以彎曲受拉代替軸向受拉 更具有實(shí)際意義。分析、研究己有的多重破壞因素作用下混凝土耐久性試驗(yàn)用加 載裝置(簡稱多因素加載裝置)，可將其分為三類1)杠桿原理設(shè)計(jì)的荷載構(gòu)架； 2)利用應(yīng)力扳手控制的拉桿加載系統(tǒng)；3)根據(jù)虎克定律利用彈簧加載。對(duì)于杠 桿加載裝置的優(yōu)點(diǎn)是原理簡單，荷載可控性比較好，不受溫度的影響；缺點(diǎn)是加
載效率比較低，在加載40mmx40mmxl60mm的試件的50。/o彎曲應(yīng)力時(shí)，杠桿長 度需要0.6米，這樣占用了大量的試驗(yàn)空間，在同時(shí)進(jìn)行加載-凍融、加載-碳化 等多因素耐久性試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)儀器的試驗(yàn)箱幾乎無法容納，如果杠桿臂長減小， 則荷載精度下降。對(duì)于拉桿加載系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)操作簡便，裝置體積小巧，可與現(xiàn)有 的標(biāo)準(zhǔn)碳化箱和凍融試驗(yàn)儀等耐久性裝置適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力-環(huán)境(碳化、凍融等) 耦合作用；缺點(diǎn)在于應(yīng)力扳手的控制精度較低，而且容易受到螺拴銹蝕等的影響， 使得荷載控制精度進(jìn)一步下降；在長期持荷過程中應(yīng)力將發(fā)生較大松馳。另外，這種方法不適用于凍融試驗(yàn)中的加載，因?yàn)闇囟茸兓瘯r(shí)拉桿的熱脹冷縮會(huì)造成很 大的誤差，即使拉桿采用熱膨脹系數(shù)小的材料，混凝土本身的熱脹冷縮、徐變、 表面剝落引起的誤差也不容忽視，而且用應(yīng)力扳手旋緊的螺栓在凍融過程中有可 能浸入水或溶液中，會(huì)引起螺栓摩擦系數(shù)的變化，摩擦系數(shù)微小的變化會(huì)造成很 大的荷載變化，應(yīng)力扳手無法消除由此引起的誤差。對(duì)于彈簧加載裝置，目前被 國內(nèi)外許多研究者采用，該裝置由東南大學(xué)孫偉教授和慕儒博士等發(fā)明，其優(yōu)點(diǎn) 是原理簡單、體積小，節(jié)省空間，可以實(shí)現(xiàn)凍融、干濕、碳化、化學(xué)腐蝕等多因
素試驗(yàn)，而且一次可以實(shí)現(xiàn)對(duì)3個(gè)試塊同時(shí)加載，大大提高了效率；缺點(diǎn)是(1) 適用的混凝土試件尺寸太小，僅為40x40xl60mm，為非標(biāo)準(zhǔn)的小試件，不能充 分反應(yīng)實(shí)際工程中的混凝土材料原有的性質(zhì)，降低了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的均勻性及工程實(shí) 際的符合性；(2)受拉桿和試件側(cè)面之間的距離限制，不能直接對(duì)加載狀態(tài)的混凝土試件(即不卸載)進(jìn)行連續(xù)動(dòng)彈和超聲性能測試，對(duì)于達(dá)到一定齡期的混凝土 試件，必須卸載后才能進(jìn)行指標(biāo)測試，試驗(yàn)完畢后再重新加載，這并不能充分反應(yīng)加載狀態(tài)下的損傷失效狀態(tài)；(3)另外，盡管彈簧加載在一定程度上可通過自 身的變形緩解部分應(yīng)力松馳問題，但不能完全消除。
上述諸多缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了彎拉應(yīng)力加載裝置在混凝土多因素耐久性實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用。因此，研制適用于較大尺寸混凝土試件，且能保持長期持荷過程中無 應(yīng)力松馳的簡便小巧的彎拉應(yīng)力實(shí)驗(yàn)裝置具有重要的應(yīng)用價(jià)值，前景十分廣闊。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，利用彈簧加載原理和傳感器技術(shù)，研制一種適用于較大尺寸混凝土試件，且能保持長 期持荷過程中無應(yīng)力松馳、簡便小巧的混凝土耐久性試驗(yàn)儀。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的混凝土耐久性試驗(yàn)儀包括應(yīng)力傳感器、拉板、螺帽、 彈簧、上壓板、拉桿、墊棒、混凝土試件、下壓板、恒力夾持儀、非金屬超聲測 試儀；其中拉桿的下部與下壓板連接，拉桿的上部穿過上壓板和拉板由螺帽將應(yīng)力傳感器壓在拉板上，在拉板與上壓板之間設(shè)有彈簧，在上壓板與下壓板之間設(shè) 有混凝土試件，在各混凝土試件之間以及混凝土試件與上壓板或下壓板之間設(shè)有墊棒，在混凝土試件的兩側(cè)設(shè)有恒力夾持儀，恒力夾持儀與非金屬超聲測試儀相連接。恒力夾持儀包括支架、壓簧，支架為U字形，壓簧有兩個(gè)，分別位于U字形支架內(nèi)向?qū)Φ膬蓚?cè)。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)如下
1、適用混凝土試件尺寸太小問題的解決
原有兩拉桿彈簧加載裝置的適用的混凝土試件為40mmx40mmxl60mm,為 小試件，不能充分反應(yīng)實(shí)際工程中的混凝土材料原有的性質(zhì)，同時(shí)也加大了試驗(yàn) 數(shù)據(jù)的離散性；另外，當(dāng)混凝土材料中粉煤灰、礦渣等礦物摻合料摻量較高時(shí)， 加速碳化實(shí)驗(yàn)時(shí)小試件橫截面將全部碳化。為使試驗(yàn)結(jié)果更接近工程實(shí)際，并保 證試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，需加大試件尺寸，然而加大試件尺寸后，若施加與小試件相同 大小的彎曲應(yīng)力水平，則要求彈簧產(chǎn)生荷載以與試件尺寸增加倍數(shù)近似成平方的 關(guān)系增大。因此，混凝土試件尺寸又不能太大，否則彈簧尺寸將非常龐大，導(dǎo)致 加工出來的加載裝置無法適應(yīng)現(xiàn)有快速凍融儀、碳化箱、烘箱和化學(xué)腐蝕箱的試 驗(yàn)倉，無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)力與環(huán)境的共同耦合作用。經(jīng)過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測試，該裝置 適用的混凝土試件為棱柱體、高寬比為4、最大尺寸100mmxl00mmx400mm。
為充分利用彈簧加載裝置的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免由于試件尺寸增大而引起彈 簧尺寸過大的缺點(diǎn)，本項(xiàng)目將原有的兩拉桿彈簧加載裝置進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和改 進(jìn)，將其設(shè)計(jì)成四拉桿彈簧加載裝置。如此設(shè)計(jì)，可將由原來兩個(gè)彈簧施加荷載 改為由四個(gè)彈簧共同承擔(dān)，這樣不僅適于的試件尺寸可增加1倍，而且也可大大 減少彈簧的尺寸；同時(shí)，四拉桿彈簧加載裝置還可施加高應(yīng)力水平，對(duì)于C35 以下混凝土最高可以施加80%以上的彎曲應(yīng)力水平，對(duì)于C60的混凝土最高可 以施加50%以上的彎曲應(yīng)力水平；另外，對(duì)于四拉桿彈簧加載裝置，四個(gè)拉桿之 間空出的空間正適于放置超聲探測儀和動(dòng)彈儀的發(fā)射端和接受端，因此，可以對(duì) 加載狀態(tài)的混凝土試件(即不卸載)進(jìn)行直接、連續(xù)的動(dòng)彈和超聲性能測試，勿需 卸載后測試，試驗(yàn)完畢后再重新加載的過程，從而保證了試驗(yàn)結(jié)果充分反應(yīng)加載 狀態(tài)下的損傷失效狀態(tài)。
2、 四拉桿彈簧加載裝置在長期持荷過程中的應(yīng)力松馳問題的解決
盡管彈簧加載在一定程度上可通過自身的變形緩解部分應(yīng)力松馳問題，但不 能完全消除，特別是對(duì)于加載、凍融、腐蝕溶液復(fù)合作用下的雙重和多重因素耐 久性試驗(yàn)研究時(shí)，在后期由于混凝土試件內(nèi)部損傷劣化比較嚴(yán)重，產(chǎn)生了大量裂 紋，試件變形較大，導(dǎo)致較為嚴(yán)重的應(yīng)力松馳，此時(shí)通過彈簧自身的變形緩解已 不能解決。
為解決長期持荷過程中的應(yīng)力松馳問題，本項(xiàng)目專門設(shè)計(jì)和制作了環(huán)形應(yīng)力 傳感器，安裝在四拉桿彈簧加載裝置的彈簧上面，其引線與計(jì)算機(jī)相連，可實(shí)時(shí) 監(jiān)測應(yīng)力變化，在長期持荷過程中一旦應(yīng)力損失超過5%，則擰緊螺帽使之恢復(fù) 至原始應(yīng)力值。
3、 超聲探測儀和動(dòng)彈儀的發(fā)射端和接受端與混凝土試件接觸問題的解決
對(duì)于多因素耐久性試驗(yàn)，超聲參數(shù)和動(dòng)彈模量的測試是研究混凝土試件損傷程度的重要指標(biāo)。因此，對(duì)其正確測試具有重要意義。前期研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)測試人 員對(duì)發(fā)射端和接受端施加的外力不同時(shí)，造成發(fā)射端和接受端與混凝土試件接觸 緊密程度不同，導(dǎo)致對(duì)同一個(gè)試件的測試結(jié)果約有5%的不同。為了消除測試誤差，我們專門加工了一個(gè)"恒力夾持儀"。該夾持儀中有兩個(gè)剛度相同的彈簧，在測試時(shí)，通過超聲彈簧的彈力壓緊探測儀和動(dòng)彈儀的發(fā)射端和接受端與混凝土試 件緊密接觸。由于每個(gè)試件的長度是相同的，因此每次測試時(shí)彈簧施加的彈力是相同的，這樣就避免了人為測試誤差。
有益效果
1. 加載裝置占用體積小，可利用現(xiàn)有碳化箱、凍融試驗(yàn)機(jī)、烘箱、化學(xué)腐 蝕實(shí)驗(yàn)箱等進(jìn)行多因素耐久性試驗(yàn)，并滿足短期內(nèi)大批量試驗(yàn)的要求。
2. 滿足大試件、高應(yīng)力比(最高可達(dá)應(yīng)力比0.8)的加載要求。
3. 施力方法簡單，加載過程中無應(yīng)力松弛
4. 完全采用不銹鋼設(shè)計(jì)，避免在試驗(yàn)過程中出現(xiàn)加載裝置發(fā)生銹蝕而導(dǎo)致 的應(yīng)力變化情況的出現(xiàn)。
5. 采用不銹鋼彈簧，避免由于彈簧銹蝕造成的引力松弛現(xiàn)象的產(chǎn)生。
6. 受力點(diǎn)等凹槽都進(jìn)行了拋光和圓弧處理，是加載過程中受力均勻和準(zhǔn)確。
7. 不受溫度變化的影響(試驗(yàn)過程中的應(yīng)力松弛、試件和儀器的熱膨脹以及凍融循環(huán)溫度變化等對(duì)試件受荷幾乎沒有影響)，加載精度高,試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠。


圖1是混凝土耐久性試驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的左視圖。
圖3恒力夾持儀示意圖。
圖4采用本實(shí)用新型實(shí)施的案例1的具體結(jié)果。
圖5采用本實(shí)用新型實(shí)施的案例2的具體結(jié)果。
圖6采用本實(shí)用新型實(shí)施的案例3的具體結(jié)果。圖6(a)質(zhì)量變化，圖6(b)動(dòng) 彈模量變化。
圖7采用本實(shí)用新型實(shí)施的案例4的具體結(jié)果。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一歩說明
該混凝土耐久性試驗(yàn)儀包括應(yīng)力傳感器l、拉板2、螺帽3、彈簧4、上壓板 5、拉桿6、墊棒7、混凝土試件8、下壓板9、恒力夾持儀IO、非金屬超聲測試 儀ll;其中拉桿6的下部與下壓板9連接，拉桿6的上部穿過上壓板5和拉板2 由螺帽3將應(yīng)力傳感器1壓在拉板2上，在拉板2與上壓板5之間設(shè)有彈簧4， 在上壓板5與下壓板9之間設(shè)有混凝土試件8，在各混凝土試件8之間以及混凝 土試件8與上壓板5或下壓板9之間設(shè)有墊棒7，在混凝土試件8的兩側(cè)設(shè)有恒 力夾持儀10，恒力夾持儀10與非金屬超聲測試儀11相連接。恒力夾持儀(IO) 包括支架12、壓簧13,支架12為U字形，壓簧13有兩個(gè)，分別位于U字形支 架12內(nèi)向?qū)Φ膬蓚?cè)。
首先加工具有兩個(gè)圓弧型凹槽的下壓板，并在四個(gè)角部分別攻絲；然后在四 個(gè)拉桿的端部加工出螺紋，并將其分別擰入下壓板對(duì)應(yīng)螺孔中；將兩個(gè)墊棒放到 下壓板的凹槽中，接著將三個(gè)砼試件從低高到依次放在墊棒上；在上壓板的四個(gè) 角部分別加工四個(gè)圓孔，然后將其穿過四個(gè)拉桿；將四個(gè)彈簧接著穿過四個(gè)拉桿 放到上壓板上，并將四個(gè)角部具有圓孔的拉板穿過拉桿放在彈簧上；然后將四個(gè) 環(huán)狀應(yīng)力傳感器分別穿在四個(gè)拉桿上，應(yīng)力傳感器是將2個(gè)高精度應(yīng)變片對(duì)稱粘 貼在鋁質(zhì)圓環(huán)的兩測制成的；之后擰上螺帽。對(duì)于恒力夾持儀，先加工U字形 支架；然在支架兩測加工兩個(gè)圓孔，用于穿過非金屬超聲測試儀的測試端頭引線； 然后將兩個(gè)壓簧分別焊接在支架兩測，壓簧中心與圓孔中心同心。
進(jìn)行應(yīng)力-環(huán)境耦合實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先取同配比的六個(gè)混凝土試件做為一組(可以 在實(shí)驗(yàn)室成型或在現(xiàn)場結(jié)構(gòu)中切取)，其中取三個(gè)進(jìn)行四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，獲得平均 抗彎強(qiáng)度；然后利用圖1所示的四拉桿彈簧加載裝置對(duì)剩余的三個(gè)混凝土試件施 加彎拉應(yīng)力，其中試件的上半部分處于彎壓應(yīng)力狀態(tài)，而下半部分處于彎拉應(yīng)力 狀態(tài)，下底面中心跨距為試件長度的3/4，上表面支點(diǎn)跨距為1/4。應(yīng)力施加時(shí)釆 用材料試驗(yàn)機(jī)以恒定速率緩慢地對(duì)上壓板施加應(yīng)力直至規(guī)定應(yīng)力比，然后保持該 壓力不變，并迅速擰緊螺帽。應(yīng)力傳感器的引線與計(jì)算機(jī)相連實(shí)時(shí)監(jiān)測應(yīng)力的變 化， 一旦應(yīng)力損失超過5%，則擰緊螺帽使之恢復(fù)至原始應(yīng)力值。加載完畢后將 帶有加載裝置的混凝土試件置于標(biāo)準(zhǔn)碳化箱、凍融試驗(yàn)儀、烘箱和化學(xué)腐蝕箱等 耐久性裝置的試驗(yàn)倉內(nèi)，進(jìn)行應(yīng)力、碳化、凍融、干濕和化學(xué)腐蝕等雙重或多重 破壞因素的共同耦合作用。每隔一定的時(shí)間或循環(huán)，將帶有加載裝置的混凝土試件取出，測試其質(zhì)量的變化，然后利用恒力夾持儀和非金屬超聲測試儀測試混凝 土的超聲參數(shù)的變化。
實(shí)施例1:
混凝土配合比(kg/m3):水泥-275,粉煤灰-183,砂-705,石子-1127，水-160， 聚羧酸高效減水劑-3.2
按上述配比，采用強(qiáng)制攪拌機(jī)拌勻后，將新拌混凝土澆到尺寸為 70mmx70mmx280mm的鋼模中，振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)30s，在實(shí)驗(yàn)室靜置24h后脫模， 然后將混凝土試件放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室(溫度(20士3。C、相對(duì)濕度90%以上)中養(yǎng)護(hù)到 規(guī)定齡期然后取出。用MTS810實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)養(yǎng)護(hù)好的混凝土試件進(jìn)行四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度 測試，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制加載速率為0.01mm/s，四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)下底面中心跨距 為210mm，上表面支點(diǎn)跨距為70mm。據(jù)測得彎曲強(qiáng)度，對(duì)混凝土試件分別施 力口0.20、 0.35、 0.50、 0.65、 0.80六個(gè)應(yīng)力水平(施加的彎拉應(yīng)力/極限彎拉應(yīng)力)。 加載完畢后將帶有加載裝置的混凝土試件置于標(biāo)準(zhǔn)碳化箱試驗(yàn)倉內(nèi)，進(jìn)行應(yīng)力-碳化耦合實(shí)驗(yàn)。碳化到3， 7， 14， 28， 90d時(shí)分別測試混凝土純彎區(qū)的碳化深度。 測得應(yīng)力-碳化深度如圖4所示。
實(shí)施例2:
混凝土配合比(kg/m3):水泥-275,粉煤灰-183，砂-705,石子-1127,水-160， 聚羧酸高效減水劑-3.2
按上述配比，采用強(qiáng)制攪拌機(jī)拌勻后，將新拌混凝土澆到尺寸為 70mmx70mmx280mm的鋼模中，振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)30s，在實(shí)驗(yàn)室靜置24h后脫模， 然后將混凝土試件放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室(溫度(20士3'C、相對(duì)濕度90%以上)中養(yǎng)護(hù)到 規(guī)定齡期然后取出。用MTS810實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)養(yǎng)護(hù)好的混凝土試件進(jìn)行四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度 測試，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制加載速率為0.01mm/s，四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)下底面中心跨距 為210mm，上表面支點(diǎn)跨距為70mm。據(jù)測得彎曲強(qiáng)度，對(duì)混凝土試件分別施 加0.20、 0.35、 0.50、 0.65、 0.80六個(gè)應(yīng)力水平(施加的彎拉應(yīng)力/極限彎拉應(yīng)力)。 加載完畢后將帶有加載裝置的混凝土試件置于盛有NaCK3.5%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)灘液 的腐蝕箱中浸泡12個(gè)月，進(jìn)行應(yīng)力-氯鹽腐蝕實(shí)驗(yàn)。測得應(yīng)力-氯鹽擴(kuò)散規(guī)律如
圖5所示。
實(shí)施例3:
混凝土配合比(kg/m3):水泥-275,粉煤灰-183,砂-705，石子-1127，水-160， 聚羧酸高效減水劑-3.2
按上述配比，采用強(qiáng)制攪拌機(jī)拌勻后，將新拌混凝土澆到尺寸為 70mmx70mmx280mm的鋼模中，振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)30s，在實(shí)驗(yàn)室靜置24h后脫模， 然后將混凝土試件放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室(溫度(20土3°C、相對(duì)濕度90%以上)中養(yǎng)護(hù)到 規(guī)定齡期然后取出。用MTS810實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)養(yǎng)護(hù)好的混凝土試件進(jìn)行四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度 測試，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制加載速率為0.01mm/s，四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)下底面中心跨距 為210mm,上表面支點(diǎn)跨距為70mm。據(jù)測得彎曲強(qiáng)度，對(duì)混凝土試件分別施 力口0.20、 0.35、 0.50、 0.65、 0.80六個(gè)應(yīng)力水平(施加的彎拉應(yīng)力/極限彎拉應(yīng)力)。加載完畢后將帶有加載裝置的混凝土試件置于快速凍融實(shí)驗(yàn)箱中，進(jìn)行應(yīng)力-凍 融循環(huán)耦合耐久性實(shí)驗(yàn)。測得應(yīng)力-凍融循環(huán)耦合作用下混凝土的損傷劣化過程 如圖6所示。
實(shí)施例4:
混凝土配合比(kg/m3):水泥-405，粉煤灰-108，硅灰-54，砂-642,石子-1134， 水-151，聚羧酸高效減水劑-4.82
按上述配比，采用強(qiáng)制攪拌機(jī)拌勻后，將新拌混凝土澆到尺寸為 40mmx40mmxl60mm的鋼模中，振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)30s，在實(shí)驗(yàn)室靜置24h后脫模， 然后將混凝土試件放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室(溫度(20±上3°C、相對(duì)濕度90％以上)中養(yǎng)護(hù)到 規(guī)定齡期然后取出。用MTS810實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)養(yǎng)護(hù)好的混凝土試件進(jìn)行四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度 測試，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制加載速率為0.01mm/s，四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)時(shí)下底面中心跨距 為120mm，上表面支點(diǎn)跨距為40mm。據(jù)測得彎曲強(qiáng)度，對(duì)混凝土試件施加0.35 應(yīng)力水平(施加的彎拉應(yīng)力/極限彎拉應(yīng)力)。加載完畢后將帶有加載裝置的混凝土 試件置于盛有10%MgSO4+3.5%NaCl復(fù)合腐蝕溶液(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的腐蝕箱中浸 泡，分別進(jìn)行應(yīng)力-化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)和應(yīng)力-干濕-化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)。其中干濕循環(huán)制度 如下在60°C烘箱中烘干24h，取出在空氣中冷卻3h，然后將其放在復(fù)合腐蝕 溶液浸泡45h，此為一個(gè)循環(huán)。測得應(yīng)力-環(huán)境耦合作用下混凝土的損傷失效過程 如圖7所示。
權(quán)利要求1、一種混凝土耐久性試驗(yàn)儀，其特征在于該裝置包括應(yīng)力傳感器(1)、拉板(2)、螺帽(3)、彈簧(4)、上壓板(5)、拉桿(6)、墊棒(7)、混凝土試件(8)、下壓板(9)、恒力夾持儀(10)、非金屬超聲測試儀(11)；其中拉桿(6)的下部與下壓板(9)連接，拉桿(6)的上部穿過上壓板(5)和拉板(2)由螺帽(3)將應(yīng)力傳感器(1)壓在拉板(2)上，在拉板(2)與上壓板(5)之間設(shè)有彈簧(4)，在上壓板(5)與下壓板(9)之間設(shè)有混凝土試件(8)，在各混凝土試件(8)之間以及混凝土試件(8)與上壓板(5)或下壓板(9)之間設(shè)有墊棒(7)，在混凝土試件(8)的兩側(cè)設(shè)有恒力夾持儀(10)，恒力夾持儀(10)與非金屬超聲測試儀(11)相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土耐久性試驗(yàn)儀，其特征在于恒力夾持儀(IO) 包括支架(12)、壓簧(13)，支架(12)為U字形，壓簧(13)有兩個(gè)，分別 位于U字形支架(12)內(nèi)向?qū)Φ膬蓚?cè)。
專利摘要混凝土耐久性試驗(yàn)儀中，拉桿(6)的下部與下壓板(9)連接，拉桿(6)的上部穿過上壓板(5)和拉板(2)由螺帽(3)將應(yīng)力傳感器(1)壓在拉板(2)上，在拉板(2)與上壓板(5)之間設(shè)有彈簧(4)，在上壓板(5)與下壓板(9)之間設(shè)有混凝土試件(8)，在各混凝土試件(8)之間以及混凝土試件(8)與上壓板(5)或下壓板(9)之間設(shè)有墊棒(7)，在混凝土試件(8)的兩側(cè)設(shè)有恒力夾持儀(10)，恒力夾持儀(10)與非金屬超聲測試儀(11)相連接。本裝置適用于較大尺寸的混凝土試件、且能保持長期持荷過程中無應(yīng)力松弛。
文檔編號(hào)G01N3/00GK201181268SQ20082003192
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者偉 孫, 張?jiān)粕? 蔣金洋, 趙慶新, 飛 郭, 陳樹東 申請(qǐng)人:東南大學(xué)