CN101271102B - 水泥基材料直拉应力腐蚀仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用机械应力测试固体材料强度特性的设备，本发明的水泥基材料直拉应力腐蚀仪，包括上下正对设置的上底板与下底板，两底板之间通过支撑支架连接，支撑支架为四面镂空的腔体；上底板的下侧面通过定位杆连接活动夹座，活动夹座相对于上底板可沿定位杆轴向活动；下底板的上侧面固接固定夹座，固定夹座位于活动夹座的正下方；活动夹座与固定夹座上分别设置固定夹板；活动夹座通过传动杆与传动机构连接。本试验装置结构简单，操作精确，可广泛用于腐蚀性液体环境，同时适用于长期腐蚀试验，便于操作和观测。

Description

水泥基材料直拉应力腐蚀仪

技术领域

本发明涉及一种用机械应力测试固体材料强度特性的设备。

背景技术

混凝土是现代人类生产、生活中最常用的建筑材料，常用的混凝土水泥基材料具有性脆、抗拉强度低、韧性差、易开裂等缺点，在实际工程中，往往导致混凝土结构性能劣化甚至不能使用。控制水泥基材料裂缝的发生和发展、提高其在复合受力下的耐久性一直是水泥混凝土界普遍关注的问题。水泥基材料在硬化和使用过程中，由于材料自身和外来因素的作用，存在大量微裂纹。这些微裂纹显著降低了材料的抗渗性，各种有害离子伴随着水进入水泥基材料内部，从而导致材料强度降低、表面剥落和爆裂、钢筋腐蚀、冻害等破坏作用的发生，危害是非常严重的。

高性能水泥基材料的研究克服水泥基材料抗拉强度低、易开裂的缺点，它是通过在普通水泥基材料中加入高强、高弹模聚乙烯醇纤维，改变基材粒径的大小和级配，掺加、外涂有机硅类防水剂等使材料的微观结构得到优化，从而实现材料的高性能。高性能水泥基材料的主要特点是具有高韧性、有较高的应变-硬化能力和多裂缝开展特性，直拉应力得到很大的提高。于是对高性能水泥基材料直拉应力的研究成为业界关注的焦点。

材料的破坏往往是多种因素的联合作用的结果，一种作用引起的破坏会加大其他因素引起的破坏，应力腐蚀就是一种联合作用，所谓应力腐蚀是在外加拉应力导致的应变和腐蚀介质联合作用下所产生的材料破坏过程。

研究应力腐蚀常用的试验方法有三种：恒荷载应力腐蚀试验法、恒变形应力腐蚀试验法和预制裂纹试样应力腐蚀试验法。其中恒变形应力腐蚀试验法和预制裂纹试样应力腐蚀试验法都不需要专用设备就可以完成，而恒负荷单轴直接拉伸应力腐蚀试验法则需要借助于大型专用设备来完成。目前，相关的应力腐蚀试验装置其结构特点是试样安装在支架内的上、下夹头之间，并被密封在一个密封容器内，通过压缩弹簧和移动加载螺杆实现加载，密封容器包括便于加载的波纹管动密封、钟罩密封及电测孔密封等。此种装置的结构较复杂，由于试样是被密封在一个钟罩形筒体罩中，因此它只能在某一种气体环境中完成试样的应力腐蚀试验，一般不能采用腐蚀液体进行试样的应力腐蚀试验。

也有采用便携式结构进行腐蚀液腐蚀试验的，如2003年12月17日授权公告的中国专利，授权公告号为CN2593182Y，公开了一种便携式拉伸应力腐蚀试验装置，由支架、弹簧、垫块、试样上下夹头、定位套筒、压紧螺母及保护罩组成，受力支架为四面镂空的腔体，下夹头嵌入支架下方的孔中，上夹头的心轴穿出支架的上方，定位套筒及加载弹簧套在其上，垫块套在上夹头的上端和加载弹簧上并由螺母压紧，其外加装保护帽罩。此装置能够用于实验室内、外的应力腐蚀研究，但其结构复杂，且需要独立的腐蚀环境。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种加载方便、轴向拉伸，并能使试件处于腐蚀性液体环境下的拉伸应力腐蚀试验装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括上下正对设置的上底板与下底板，两底板之间通过支撑支架连接，支撑支架为四面镂空的腔体；上底板的下侧面通过定位杆连接活动夹座，活动夹座相对于上底板可沿定位杆轴向活动；下底板的上侧面固接固定夹座，固定夹座位于活动夹座的正下方；活动夹座与固定夹座上分别设置固定夹板；活动夹座通过传动杆与传动机构连接；活动夹座与固定夹座之间通过连接杆连接，连接杆的一端固定在固定夹座上，另一端与活动夹座活动连接，即活动夹座相对于连接杆可轴向活动；固定夹板通过螺母分别与两夹座连接，上下两固定夹板之间夹持试验样品；腐蚀仪还包括腐蚀器皿，腐蚀器皿粘贴在试验样品上。

传动机构包括传动齿轮、蜗轮减速器、摇动把手，传动齿轮通过蜗轮减速器与摇动把手连接，传动杆与传动齿轮连接。

试验样品可以是长条形、哑铃形板材或I字形板材。

支撑支架为设置在上底板与下底板之间的支撑杆，也可以采用其它镂空形式。镂空的支撑支架使试验样品暴露在大气中，承受大气环境的腐蚀；当需要做其它有害液体物质的应力腐蚀试验时，可以将试验装置放在腐蚀液中，也可在样品的上面固定一个装有腐蚀物质的容器即可。

装有腐蚀物质的容器即为腐蚀器皿，腐蚀器皿粘贴在试验样品上。腐蚀器皿设有端口，端口的一端紧贴试验样品，端口的另一端连接表面带有刻度且开口向上的管体，可以同时观测记录腐蚀液的渗入时间与渗入量。

本腐蚀装置主要用于实验室内的应力腐蚀研究，该装置通过摇动蜗轮减速器的摇动把手给试验样品施加拉力，在样品上贴应变片(或测试应变的探针)来观测其变形情况。其结构简单，体积适中，在测试中通过应变片的电阻变化来观察试件的应变情况，反映比较灵敏，其载荷大小则由中轴上粘贴的应变片(或荷载传感器)采集，上、下夹座与主受力杆在同一轴线上的精密配合，确保实施轴向拉伸载荷。

本试验装置结构简单，操作精确，可广泛用于腐蚀性液体环境，同时适用于长期腐蚀试验，便于操作和观测。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的侧视图。

具体实施方式

本腐蚀装置包括上下正对设置的上底板1与下底板2，两底板之间通过支撑支架连接，支撑支架为设置在上底板1与下底板2之间的刚性支撑杆3；上底板1的下侧面通过定位杆8连接活动夹座9，活动夹座9相对于上底板可沿定位杆8轴向活动；下底板2的上侧面固接固定夹座10，固定夹座10位于活动夹座9的正下方；活动夹座9与固定夹座10上分别设置固定夹板11。

活动夹座9通过传动杆7与传动机构连接，传动机构包括传动齿轮4、蜗轮减速器5、摇动把手6，传动齿轮4通过蜗轮减速器5与摇动把手6连接，传动杆7与传动齿轮4连接。活动夹座9与固定夹座10之间通过连接杆13连接，连接杆13的一端固定在固定夹座10上，另一端与活动夹座9活动连接，即活动夹座9相对于连接杆13可轴向活动。

固定夹板11通过螺母分别与两夹座连接，上下两固定夹板之间夹持试验样品12，试验样品12为哑铃形结构。腐蚀仪还包括腐蚀器皿14，器皿的形状类似于烟斗，腐蚀器皿14粘贴在试验样品12上，腐蚀器皿设有端口，端口的一端紧贴试验样品12，端口的另一端连接表面带有刻度且开口向上的管体。

活动夹座9的移动由连接杆13和定位杆8来定位，确保其只发生轴向位移。使用时，先将试验样品12安装在活动夹座9和固定夹座10之间，固定好位置，使试验样品12轴向对准，再用固定夹板11固定好，用螺栓固定紧，在固定过程中应注意上下固定夹板11的用力均匀，上下同时夹紧。夹紧固定夹板11前，试验样品12上应贴上应变片，应变片贴在试验样品12中间的位置。然后进行加载，转动摇动把手6使活动夹座9向上移动，给试验样品12施加拉力，试验样品12应变的大小通过应变片的变化来确定。当应变片采集仪上显示的应变达到试验要求时，停止摇动把手6的转动。此时在蜗轮减速器5的作用下，拉力就被固定在需要的大小。这样就可以将此装置整体置于室外，进行自然环境下的应力腐蚀实验。

如果需要在腐蚀液的条件下进行腐蚀，则可以在试验样品12的中部粘帖一个腐蚀器皿14，可以同时观测记录腐蚀液的渗入时间与渗入量。也可以将装置整体置于腐蚀液中，进行干湿循环的腐蚀试验。

试验可长期进行，这对于研究材料的耐久性能是十分重要的。

Claims (5)

1.一种水泥基材料直拉应力腐蚀仪，其特征在于包括上下正对设置的上底板与下底板，两底板之间通过支撑支架连接，支撑支架为四面镂空的腔体；上底板的下侧面通过定位杆连接活动夹座，活动夹座相对于上底板可沿定位杆轴向活动；下底板的上侧面固接固定夹座，固定夹座位于活动夹座的正下方；活动夹座与固定夹座上分别设置固定夹板；活动夹座通过传动杆与传动机构连接；活动夹座与固定夹座之间通过连接杆连接，连接杆的一端固定在固定夹座上，另一端与活动夹座活动连接，即活动夹座相对于连接杆可轴向活动；固定夹板通过螺母分别与两夹座连接，上下两固定夹板之间夹持试验样品；腐蚀仪还包括腐蚀器皿，腐蚀器皿粘贴在试验样品上。

2.根据权利要求1所述的水泥基材料直拉应力腐蚀仪，其特征在于腐蚀器皿设有端口，端口的一端紧贴试验样品，端口的另一端连接表面带有刻度且开口向上的管体。

3.根据权利要求1所述的水泥基材料直拉应力腐蚀仪，其特征在于支撑支架为设置在上底板与下底板之间的支撑杆。

4.根据权利要求1所述的水泥基材料直拉应力腐蚀仪，其特征在于传动机构包括传动齿轮、蜗轮减速器、摇动把手，传动齿轮通过蜗轮减速器与摇动把手连接。

5.根据权利要求4所述的水泥基材料直拉应力腐蚀仪，其特征在于传动杆与传动齿轮连接。

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