CN101979990A

CN101979990A - 自定位可拆卸式混凝土耐久性试验应力加载装置

Info

Publication number: CN101979990A
Application number: CN 201010515750
Authority: CN
Inventors: 李长成; 姚燕; 王玲; 王阵地
Original assignee: China Building Materials Academy CBMA
Current assignee: China Building Materials Academy CBMA
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2030-10-15
Also published as: CN101979990B

Abstract

本发明公开了一种自定位可拆卸式混凝土耐久性试验应力加载装置，由应力加载夹具、定位夹具和应力测控夹具构成。应力加载夹具包括两立柱、一下压板、一中压板、两弹簧、一上压板和若干滚轴；定位夹具上设置若干用于定位滚轴的定位孔，纵向置于下压板和中压板之间；应力测控夹具包括一圆形把手、一螺杆、一承压板、一传感器和两套筒，两套筒套接在两立柱顶端，传感器嵌置于螺杆下端并与上压板接触。该装置结构简单、操作方便，可以模拟实际工程中应力、化学侵蚀、干湿循环或冻融循环共同作用于混凝土构件的真实工况，从而使实验室测得的数据更具有工程参考价值。

Description

自定位可拆卸式混凝土耐久性试验应力加载装置

技术领域

本发明涉及混凝土耐久性试验技术领域，具体涉及一种多因素耦合作用下混凝土耐久性试验应力加载装置，该装置适用于研究混凝土在不同应力水平、化学侵蚀、干湿循环或冻融循环等多因素耦合作用下的性能退化规律及破坏机理。

背景技术

实际工程中混凝土的劣化失效通常是多重破坏因素耦合作用的结果，根据单一因素作用研究分析混凝土耐久性问题难以准确反应工程实际。因此，建立模拟真实环境-应力状态下的多因素耦合实验方法，研究多因素耦合作用下混凝土的性能退化规律、破坏机理及预防措施具有十分重要的意义。

国内常用的应力加载装置由两根立柱、一底板、一上压板、若干滚轴、弹簧及螺母组成，预先在混凝土试件表面画线以定滚轴位置，测定弹簧刚度，通过调整弹簧形变控制应力大小。但该装置在实验过程中会因弹簧锈蚀导致应力松弛，难以施加恒定应力，若定期调整，步骤繁琐。CN 2906593Y公开的名称为“杠杆法应力加载装置”通过调整配重物对混凝土试件施加恒定应力，具有无应力松弛、经济性好、操作简单等优点，但该装置占用空间大，实验效率低。CN 2906592Y公开的名称为“传感器法应力加载装置”通过应力传感器采集荷载和控制弹簧形变对混凝土试件施加应力，该装置操作简单，传感器实时测控便于及时调控保证应力恒定，但制作成本高，且传感器存在受侵蚀溶液腐蚀的危险。

发明内容

本发明的目的是提供一种便于操作并适于在多种模拟测试环境下使用的自定位可拆卸式混凝土耐久性试验应力加载装置。

本发明的技术方案为：一种自定位可拆卸式混凝土耐久性试验应力加载装置，包括应力加载夹具，其特征在于：还包括一定位夹具和一应力测控夹具；其中：

所述应力加载夹具包括两立柱和一下压板，还包括顺序滑动穿套在两立柱上的一中压板、两弹簧、一上压板和两螺母；

所述定位夹具为一块截面为凹槽形的槽形板，纵向置于应力加载夹具的下压板和中压板之间，且定位夹具板面上设置若干定位孔；

所述应力测控夹具包括一圆形把手和与其固定连接的一螺杆、一承压板、一传感器和两套筒，所述螺杆穿套在承压板中部并靠丝扣连接，所述传感器嵌置于螺杆下端，所述两套筒穿设在承压板两侧，两套筒下端与所述应力加载夹具的两立柱顶端丝扣连接，所述传感器与所述应力加载夹具的上压板接触。

以上装置中，所述应力加载夹具的作用是对混凝土试件施加恒定应力，包括两立柱、一下压板、一中压板、一上压板、若干滚轴、弹簧和螺母。其中，所述两立柱与下压板两侧固定连接，中压板、弹簧和上压板滑动穿过立柱，立柱顶端配有所述螺母；下压板和中压板之间放置试件、滚轴，所述滚轴按特定间距置于下压板与试件、试件与试件及试件与中压板之间。

其中，所述下压板、中压板接触滚轴处设有定位圆槽。

其中，所述螺母为防松螺母。

其中，所述弹簧为不锈钢弹簧。

其中，所述上压板中部上面有一凹槽，用于定位传感器。

以上装置中，所述定位夹具的作用是对混凝土试件和滚轴自动定位，减少人工画线步骤，并避免加载过程中位移影响荷载分布。该装置是一块截面为凹槽形的不锈钢槽钢。

其中，所述定位夹具的槽钢底板按特定间距设置八个定位孔，用于定位滚轴，滚轴可上下滑动。

其中，所述定位夹具的槽钢翼板用于定位混凝土试件，混凝土试件可上下滑动。

以上装置中，所述应力测控夹具是可拆卸的，作用是监测、控制应力加载夹具弹簧形变量，对混凝土试件精确施加设定应力。该装置包括一圆形把手、一螺杆、一承压板、一传感器、两套筒和三个螺母。其中，所述圆形把手与螺杆上端靠螺母固定连接，螺杆与承压板中部靠丝扣连接；所述两套筒穿过承压板两侧圆孔，上端用螺母连接；所述传感器嵌置于螺杆下端。

其中，所述承压板中部有一加固螺帽，用于固定螺杆。

其中，所述螺杆上端有一定位销孔，用于固定连接圆形把手，下端有一凹槽用于嵌置传感器。

其中，所述套筒用于连接应力加载夹具的两个立柱，套筒上端螺杆与承压板连接。

其中，所述传感器为负荷传感器，其外接一智能数显仪，显示施加应力。

采用以上设计，本发明装置中应力加载夹具与定位夹具实现对混凝土试件的自定位功能，应力加载夹具和应力测控夹具实现对混凝土试件的精确荷载施加。通过旋转圆形把手带动螺杆、传感器和上压板下行，压缩弹簧变形将应力传递混凝土试件。负荷传感器测控应力大小，至设定应力后拧紧螺母至数显仪为零，拆卸应力测控夹具和定位夹具即完成加载过程。该装置结构简单、操作方便，可以模拟实际工程中应力、化学侵蚀、干湿循环或冻融循环共同作用于混凝土构件的真实工况，从而使实验室测得的数据更具有工程参考价值。该装置具有以下几个优点：

1.定位夹具与应力加载夹具具有自定位功能，控制混凝土试件和滚轴的位置，减少人工画线步骤，并避免加载过程中位移影响荷载分布；

2.拆卸式应力测控夹具结构简单、成本低廉，装卸方便、易于掌握，内置的传感器测控应力误差小、精度高、效率高，便于定期调整保持应力恒定，并且避免了传感器受腐蚀介质侵蚀的危害；

3.定位夹具与应力测控夹具是可拆卸式的，一套定位夹具与应力测控夹具可以与多个应力加载夹具配合使用，提高装置使用效率，降低成本。

4.不锈钢弹簧和防松螺母降低钢筋锈蚀引起的应力松弛。

附图说明

图1A为本发明应力加载装置的整体结构示意图；

图1B为图1A的左视图；

图2为本发明构件应力加载夹具的结构示意图；

图3A为本发明构件定位夹具的结构示意图；

图3B为图3A的俯视图；

图4为本发明构件应力测控夹具的结构示意图。

图中：1-应力加载夹具，2-定位夹具，3-应力测控夹具，4-立柱，5-下压板，6-中压板，7-上压板，8-滚轴，9-弹簧，10-螺母，11-混凝土试件，12-圆形把手，13-螺杆，14-承压板，15-套筒，16-传感器，17-圆槽，18-凹槽；21-定位孔，22-底板，23-翼板。

具体实施方式

本发明自定位可拆卸式混凝土耐久性试验应力加载装置由应力加载夹具1、定位夹具2及应力测控夹具3三部分配合使用形成一种具有自定位功能的可拆卸式结构。下面结合附图对本发明各个部件的连接方式及其作用阐述如下：

参见图1A和图2所示，应力加载夹具1包括两根立柱4、一下压板5、一中压板6、一上压板7、多个滚轴8和两个弹簧9，用于对混凝土试件11施加恒定应力。其中，每根立柱4下端与下压板5两侧设有配套的螺纹与螺孔，二者丝扣连接后用螺母10固定；中压板6、上压板7两侧边均设有圆孔，中压板6、弹簧9及上压板7依次穿过立柱4上端而套装在两根立柱4之间并可上下滑动，立柱4上端用螺母10固定，且向螺母10上沿伸出一端头；下压板5上方、中压板6下方设有多个圆槽17，用于初步定位滚轴8并防止其滑动；上压板7中部上面有一凹槽18，用于定位应力测控夹具3中的传感器16。

参见图1A、图1B和图3A、图3B所示，定位夹具2为一块截面为凹槽形的凹形板，为不锈钢槽钢(参见图3B)，纵向置于应力加载夹具1的下压板5和中压板6之间，槽钢装在应力加载夹具1的后侧面，用于定位混凝土试件11和滚轴8保证荷载分布。定位夹具2的槽钢底板22上设有多个(图3A显示8个)特定间距的与滚轴8数量和位置对应的定位孔21，定位孔21为纵向长圆孔，其中分布在上、下端沿的定位孔21为半个长圆孔并与下压板5上方、中压板6下方设的多个圆槽17位置和形状对应，槽钢翼板23用于定位混凝土试件11，混凝土试件可上下滑动；当下压板5、滚轴8、定位夹具2及中压板6相互定位后，混凝土试件11穿插放置在定位夹具2中。

参见图1A和图4所示，应力测控夹具3包括圆形把手12、螺杆13、承压板14、两个套筒15和传感器16。其中，螺杆13上端与圆形把手12设有配套的定位销及定位销孔，二者靠螺母10固定连接；承压板14中部具有与螺杆13配套的螺孔，二者靠丝扣连接起来；承压板14两侧各设有一圆孔，套筒15上端的螺杆穿过圆孔后用螺母10固定连接；加载过程中，套筒15下端套在应力加载夹具1的立柱4的上端并以丝扣连接；螺杆13下端设有凹槽，传感器16的传感头卡设于该凹槽中以与螺杆13接触，传感器16为负荷传感器，其外接的智能数显仪显示应力大小，传感器16底部置于应力加载夹具的上压板7上表面中部的凹槽18内。

应力测控夹具3与应力加载夹具1通过套筒15与立柱4丝扣连接后，旋转圆形把手12使传感器16接触应力加载夹具1的上压板7，数显仪清零后即可对混凝土试件11测控施加应力。继续旋转圆形把手12向下施力，并通过螺杆13、传感器16、上压板7、弹簧9、中压板6及滚轴8将力依次传递至混凝土试件11，传感器16测控荷载实现应力精确加载。通过旋紧应力加载夹具1立柱4上端的螺母10来保持该加载荷载。

本发明中所用的螺母10均为防松螺母。

一个典型的试验操作过程如下：

第一步，将应力加载夹具1向后(图1B左侧为后)倒放在水平台面上，定位夹具2置于下压板5、中压板6之间，两根滚轴8从前面插入下压板5圆槽和定位夹具2下端沿定位孔21内，再将养护至龄期的三块混凝土试件(40mm×40mm×160mm或100mm×100mm×400mm)11与其它六根滚轴8依次放在定位夹具2内，轻微拧紧立柱4上端的螺母10，以对混凝土试件11施加一定应力，然后将应力加载夹具1、混凝土试件11及定位夹具2竖起，再松开螺母10使混凝土试件11处于无应力状态。

第二步，用套筒15将应力测控夹具3与应力加载夹具1的立柱4固定连接，拧紧套筒15上端螺母10使承压板14和套筒15连接，旋转圆形把手12使传感器16与上压板7相接触，对传感器16的数字显示仪清零。

第三步，旋转圆形把手12，螺杆13向下运动依次带动传感器16、通过上压板7压缩弹簧9，通过中压板6、滚轴8将力传递至混凝土试件11，待传感器16数字显示仪数值达到设定应力时，用扳手拧紧立柱4上端螺母10以保持该压力，直至传感器16数字显示仪数值为零停止(表明应力测控夹具3已不再施力)。松开套筒15上端的螺母10，旋转套筒15将应力测控夹具3与应力加载夹具1分开，然后取下定位夹具2，此时即完成对混凝土试件11的精确应力加载。

第四步，将应力加载夹具1与混凝土试件11一起放入侵蚀溶液、干湿循环或冻融循环等多因素耦合作用的模拟环境中，并保持中压板位置以上部件不在该模拟环境中。测试过程中可通过调节立柱4上端螺母10的松紧以定期调整保持应力恒定。

第五步，到龄期后，松开立柱4上端螺母10，取出试件11并对其进行相关性能测试，研究混凝土试件在应力、化学侵蚀、干湿循环或冻融循环等多因素耦合作用下的性能退化规律和破坏机理。

以上提供本发明混凝土耐久性试验应力加载装置的一种使用方式，可见，本发明中，通过应力加载夹具1与定位夹具2实现对混凝土试件11的定位功能，再与应力测控夹具3配合使用实现精确加载。

还有，应力测控夹具3在加载后即可拆卸，定位夹具2也可拆卸，因此，一组定位夹具2和应力测控夹具3可以配合多个应力加载夹具1使用。可见，自定位可拆卸式混凝土耐久性试验应力加载装置可以组配一套定位夹具2和应力测控夹具3以及多个应力加载夹具1，分别对不同应力加载夹具1中的试件加载所需应力，拆卸后再将不同的应力加载夹具1进行不同条件的试验，提高了加载效率。

Claims

1.一种自定位可拆卸式混凝土耐久性试验应力加载装置，包括应力加载夹具，其特征在于：还包括一定位夹具和一应力测控夹具；其中：

2.根据权利要求1所述应力加载装置，其特征在于：所述应力加载夹具的两立柱与下压板两侧固定连接，所述立柱顶端在上压板之上配有螺母。

3.根据权利要求1或2所述应力加载装置，其特征在于：所述下压板上表面和中压板下表面设有定位圆槽。

4.根据权利要求1或2或3所述应力加载装置，其特征在于：所述弹簧为不锈钢弹簧。

5.根据权利要求1或2或3或4所述应力加载装置，其特征在于：所述上压板中部上面有用于定位传感器的一凹槽。

6.根据前述任一权利要求所述应力加载装置，其特征在于：所述定位夹具的定位孔为长圆孔以使滚轴可在该孔内上下滑动，其中分布在上下两端沿的定位孔为半长圆孔。

7.根据权利要求6所述应力加载装置，其特征在于：所述定位夹具为不锈钢槽钢，槽钢底板上的定位孔多排分布，翼板用于固定试件。

8.根据前述任一权利要求所述应力加载装置，其特征在于：所述应力测控夹具的圆形把手与螺杆上端靠螺母固定连接；所述螺杆下端有一凹槽用于嵌置传感器；所述两套筒上端为螺杆，穿过承压板两侧圆孔并配有螺母；

9.根据权利要求8所述应力加载装置，其特征在于：所述传感器为负荷传感器，其外接一智能数显仪，显示施加应力。

10.根据前述任一权利要求所述应力加载装置，其特征在于：所述螺母为防松螺母。