CN102466596B - 钢筋混凝土耐久性试验用恒定加载的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土耐久性试验用恒定加载压力的装置，包括触摸屏、控制器、电动液压泵、蓄能罐、加载组件和快速冻融循环仪箱体，其中加载组件包括固定的左右挡板，其中一挡板内侧固定一液压千斤顶，另一挡板内侧固定一压力传感器，压力传感器和液压千斤顶之间平行放置数块可滑动的滑板和由四点弯曲垫板与橡胶盒组成的试件盒，试件盒内放试件；所述触摸屏与控制器数据线连接，压力传感器与控制器数据线连接，控制器与电动液压泵数据线连接，液压千斤顶通过三通管与电动液压泵和蓄能罐连通。本发明装置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

钢筋混凝土耐久性试验用恒定加载的装置

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土耐久性试验技术领域，具体涉及一种能在冻融循环及盐溶液侵蚀耦合作用下使钢筋混凝土遭受弯曲荷载的加载装置，适用于考虑荷载条件下钢筋混凝土遭受多重损伤因素作用的耐久性能测试试验，尤其适用于冻融循环和盐溶液侵蚀以及弯曲荷载耦合作用下钢筋混凝土的耐久性能测试及研究。

背景技术

钢筋混凝土的耐久性能与它的服役寿命密切相关，近年来受到越来越多的关注，在服役条件下钢筋混凝土材料的耐久性能是一个非常复杂的问题，在正负温度变化频繁的地区，影响钢筋混凝土耐久性能的主要因素是冻融循环、盐溶液侵蚀以及服役条件下的弯曲荷载。传统的研究仅局限于单一因素作用下的耐久性研究，这种单一因素的研究结果并不能够全面地、客观地反映钢筋混凝土在冻融循环、盐溶液侵蚀以及弯曲荷载耦合作用下的耐久性能。

因此，在进行钢筋混凝土材料的耐久性研究过程中，如何有效地模拟钢筋混凝土在服役条件下的损伤因素，将直接影响到实验结果的真实度和可信度，并最终影响到钢筋混凝土构件的稳定性和服役寿命的判断，因此需要一种能够模拟钢筋混凝土服役环境并进行性能测定的装置；此外，现有的加载装置，存在着不能施加精确荷载，不能保证荷载的长期稳定、加载量程小，只能用于砂浆试件等缺陷，并且安装试样的过程也较为繁琐。

发明内容

本发明的目的是提供了一种冻融循环与盐溶液侵蚀条件下钢筋混凝土耐久性试验用恒定加载的装置。

本发明采用技术方案为：左右挡板上的四个角上各设有一个带螺纹的孔，通过四根大丝杠连接左右挡板，右挡板上固定液压千斤顶，液压千斤顶的进油口通过三通胶管连接蓄能罐和电动液压泵，所述的电动液压泵与可编程序控制器PLC输出端相连，可编程序控制器输入端与触摸屏相连接，另一端与压力传感器相连；压力传感器和液压千斤顶之间放置滑板和由四点弯曲垫板与橡胶盒组成的试件盒，100mm×100mm×400mm的钢筋混凝土试件和侵蚀性盐溶液放置于试件盒中，确保试件位于两块四点弯曲垫板之间，试件的定位通过定位杆和承托板完成，施加荷载后试件盒之间通过四点弯曲垫板和滑板相接触，整个系统中的加载部分放置于快速冻融循环试验仪箱体中，以满足冻融循环的环境条件。该外部环境条件可以根据试验设计进行选择，在这里选择的是比较普遍的冻融循环条件。

应用所述的一种冻融循环与盐溶液侵蚀条件下钢筋混凝土智能液压加载装置，其步骤为：

第一步，将100mm×100mm×400mm的钢筋混凝土试件放入橡胶盒中并加入试验所需浓度的侵蚀性盐溶液，试件的非成型面与四点弯曲垫板的半圆辊接触；

第二步，接通系统电源，关闭电动液压泵上的泄压阀，在触摸屏上输入要施加的应力比，设定好系统的精度范围，确定后启动电动液压泵；

第三步，电动液压泵将压力首先打入蓄能罐，待达到蓄能罐的压强指标后，液压千斤顶开始动作并带动滑板滑行，与四点弯曲垫板接触后，带动在承托板上的试件盒滑行，使得试件盒中的试件依次受力，最后一块滑板与压力传感器接触后，压力传感器将测得的压力数值传给可编程序控制器PLC做计算，直至达到目标设定值时自动停止电动液压泵动作，从而实现精确加载。完成加载后，在试验进行中，若出现压力传感器的实测值小于目标设定值时会自动开启电动液压泵进行加载，从而保证荷载的长期稳定；

第四步，将加载组件部分放入到快速冻融循环试验箱中进行冻融循环，直至达到目标试验时间，切断智能液压加载装置系统电源，开启电动液压泵上的泄压阀，待液压千斤顶归位后取出试件进行其它试验参数的测量。

本发明的加载装置施加荷载精确、能够保持荷载的长期稳定，可以模拟钢筋混凝土构件在冻融循环、弯曲荷载以及盐溶液侵蚀耦合作用下的劣化损伤过程，从而能够更加真实客观的反映钢筋混凝土在服役条件下的耐久性能。

本发明主要有以下几个优点：

1.能够施加精确荷载。采用闭环控制，荷载的误差范围可控制在±2％以内；

2.荷载可以保持长期稳定。当压力传感器实测值小于目标设定值时，可编程序控制器PLC自动启动电动液压泵进行补加荷载，保证荷载的长期稳定；

3.良好的可观察性。试验人员可以通过触摸屏上的显示，观察试件在劣化过程中的荷载变化情况，监测试件的损伤历史；

4.加载量程范围大，可用于测试不同标号钢筋混凝土试件。电动液压泵可以输出0-100KN的荷载，加载装置的适应范围广；

5.自动化程度高，劳动强度小。操作步骤少，操作人员容易上手，不需人工加载，减小了劳动强度；

6.加载装置具备良好的抗腐蚀性能。加载装置和部件均采用不锈钢制造，大大提高了抗腐蚀能力。

附图说明

图1为本发明钢筋混凝土耐久性试验用恒定加载的装置其结构示意图。

图2为图1中加载组件的结构示意图。

图3为图2的俯视图。

图中：1-触摸屏，2-可编程序控制器PLC，3-电动液压泵，4-蓄能罐，5-快速冻融循环仪箱体，6-加载组件，6A、6B-左右挡板，7-液压千斤顶，8-滑板，9-橡胶盒，10-大丝杠，11-定位杆，12-压力传感器，13承托板，14-四点弯曲垫板，15-试件，16-四点弯曲垫板上的半圆辊。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的具体实施方式。

参见图1所示，本发明钢筋混凝土耐久性试验用恒定加载的装置包括触摸屏1、控制器2、电动液压泵3、蓄能罐4、快速冻融循环仪箱体5和加载组件6。其中：

触摸屏1是一个人机对话界面，与控制器2通过数据线连接，能够通过它将试验的目标设定值输入到可编程序控制器PLC 2中，还能够在试验过程中随时观察荷载的变化情况；

控制器2为可编程序控制器PLC，是整个装置的计算中心，负责收集从加载组件6中的压力传感器12(参见图2和图3)中接收信号，并与触摸屏1中输入的数据相比较，并向电动液压泵3输出控制指令，从而做出电动液压泵3是否动作的命令；

电动液压泵3与加载组件6中的液压千斤顶7(参见图2和图3)通过管路连通，是负责向液压千斤顶7提供液压油的装置；电动液压泵3还与控制器2通过数据线连接，受到可编程序控制器PLC 2的控制进行开启或关闭；

蓄能罐4是一个存储压力和缓冲的设备，为一个封闭的罐体，内装可压缩气体，进口与电动液压泵3连接，出口与液压千斤顶7连接；电动液压泵3启动后输出荷载首先使蓄能罐4中的气体压缩，然后带动液压千斤顶7动作，当液压千斤顶7一端的荷载压力小于罐内压缩气体的压力时，蓄能罐4将释放压力，与外界压力保持一致，从而起到保压和缓冲的作用；

快速冻融循环仪箱体5提供一种实验环境，箱体中充满防冻液，加载组件6放置其中，能够起到快速的冻融循环作用；

加载组件6中放置受试钢筋混凝土试件15，并能持续向试件15施加荷载；加载组件6放置在快速冻融循环仪箱体5的防冻液中，可以实现冻融环境下试件15的加载；

具体的加载组件6可以为智能液压加载系统，参见图2和图3所示，它包括左右挡板6A、6B，连接在左右挡板6A、6B上的四根大丝杠10，右挡板6B内侧固定一液压千斤顶7，左挡板6A内侧固定一压力传感器12；压力传感器12和液压千斤顶7之间放置数块滑板8和由四点弯曲垫板14与橡胶盒9组成的试件盒，试件15和侵蚀性盐溶液装于试件盒中，试件1位于两块四点弯曲垫板14之间，试件盒的定位通过定位杆11和承托板13完成；其中：

左右挡板6A、6B的四个角上各设有一个带螺纹的孔，通过大丝杠10连接，起到支撑液压千斤顶7与压力传感器12并能够使试件15受力的作用；

液压千斤顶7是动力元件，通过三通油管与蓄能罐4和电动液压泵3相连，负责输出荷载；

压力传感器12负责采集压力信号，将试件15的受力数值通过导线传输到可编程序控制器PLC 2上；

定位杆11为两根，是光滑的圆杆，固定在左右挡板6A、6B之间并位于上端大丝杠10的下方；

滑板8上端设两圆孔，通过该圆孔穿过两定位杆11而悬挂在定位杆11上(滑板8下部自由)，滑板8能够左右移动，在液压千斤顶7动作后向左移动，进而推动四点弯曲垫板14及半圆辊面16和橡胶盒及其中的试件15向左移动，直至接触压力传感器12使其能够测得输出的荷载值；

橡胶盒9上端敞口，其中放置试件15、四点弯曲垫板14和盛放侵蚀性盐溶液，四点弯曲垫板14卡放在在橡胶盒9内的左、右两侧壁，中间放试件15，四点弯曲垫板14的半圆辊面16接触试件15的非成型面，需要时注入侵蚀性盐溶液浸泡试件15；以此形成试件盒；

四根大丝杠10将左右挡板6A、6B连接在一起，也是受拉杆；

承托板13为一块表面光滑的平板，固定在左右挡板6A、6B之间并位于下端大丝杠10的下方，主要承托橡胶盒9及附着其上的四点弯曲垫板14和试件15，保证试件盒在同一水平面上；试件盒的上端卡放在两根定位杆11之间，保证一组试件在一条直线上，受力后不会歪斜；

试件15是试验用的钢筋混凝土试件。

通过以上各部件组装得到加载组件6，将其装入快速冻融循环仪箱体5中，将压力传感器12与控制器2信号连接，液压千斤顶7与蓄能罐4和电动液压泵3管路相连后形成本发明钢筋混凝土耐久性试验用恒定加载的装置一种具体实施方式。可以明确的是，在不需要模拟冻融环境时，可以省略使用快速冻融循环仪箱体5，即形成本发明另一实施方式；在不需要模拟盐溶液侵蚀环境时，橡胶盒9中不必加入侵蚀性盐溶液，即形成本发明再一实施方式。

一个典型的试验操作过程如下(参见图1)：

第一步，将带有四点弯曲垫板14的橡胶盒9放入两个滑板8之间，置于两根定位杆11内侧，并位于承托板13之上，将养护到规定龄期的100mm×100mm×400mm的钢筋混凝土试件15放入到橡胶盒9中并加入试验所需浓度的盐溶液，保证试件15的非成型面与四点弯曲垫板14的半圆辊面16接触；

第二步，接通系统电源，检查系统各部分是否工作正常，然后关闭电动液压泵3上的泄压阀，在触摸屏1上输入要施加的荷载值，设定好系统的精度范围，确定后将自动启动电动液压泵3；

第三步，电动液压泵3动作后首先使蓄能罐4罐内的气体压缩，待达到蓄能罐4的压强指标后，液压千斤顶7开始动作向左运动并带动滑板8向左滑行，与四点弯曲垫板14接触后，带动在承托板13上的橡胶盒9向左滑行，使得橡胶盒9中的试件15依次受力，最后最左侧的滑板8与压力传感器12接触后，压力传感器12将测得的荷载数值传给可编程序控制器PLC 2做计算，直至达到目标设定值时自动停止电动液压泵3动作，完成加载；在试验进行中，当可编程序控制器PLC 2通过压力传感器12得到的实测值小于目标设定值时，将命令电动液压泵3开启，进行加载动作；

第四步，加载完成后，保持加载压力，将加载组件6放入到快速冻融循环仪箱体5中进行冻融循环，直至达到目标试验时间，先切断智能液压加载系统的电源，然后打开电动液压泵3上的泄压阀，待液压千斤顶7向右归位后取出试件15用于其他耐久性能参数的测量，至此试验完成。

Claims (10)

1.一种混凝土耐久性试验用恒定加载压力的装置，其特征在于：包括触摸屏、控制器、电动液压泵、蓄能罐和加载组件；所述加载组件包括固定的左右挡板，其中一挡板内侧固定一液压千斤顶，另一挡板内侧固定一压力传感器，压力传感器和液压千斤顶之间平行放置数块可滑动的滑板和置于相邻滑板之间的由四点弯曲垫板与橡胶盒组成的试件盒，所述试件盒内放试件，所述试件位于两块四点弯曲垫板之间；所述触摸屏与控制器数据线连接，压力传感器与控制器数据线连接，控制器与电动液压泵数据线连接，蓄能罐进口与电动液压泵连接，出口与液压千斤顶连接。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于：所述左右挡板的四个角上各设有一个带螺纹的孔，通过大丝杠连接固定。

3.根据权利要求2所述装置，其特征在于：加载组件中左右挡板(6A、6B)之间上部固定两根水平的定位杆，下部水平固定一承托板，所述试件盒放置在该承托板上并限位于两定位杆之间。

4.根据权利要求3所述装置，其特征在于：所述滑板上端设两圆孔，通过该两圆孔穿过两定位杆而使所述滑板悬挂在定位杆上。

5.根据权利要求4所述装置，其特征在于：四点弯曲垫板卡放在橡胶盒的左、右两侧壁，四点弯曲垫板的半圆辊面接触试件的非成型面。

6.根据权利要求5所述装置，其特征在于：还包括一快速冻融循环仪箱体，其中装有冷冻液，所述加载组件装入其中并浸泡在冷冻液中。

7.根据权利要求6所述装置，其特征在于：所述橡胶盒上端敞口，其中装有侵蚀性盐溶液，试件浸泡在该侵蚀性盐溶液中。

8.根据权利要求1至7任一所述装置，其特征在于：所述电动液压泵出液口通过胶管与蓄能罐连接。

9.根据权利要求1至7任一所述装置，其特征在于：所述蓄能罐为一个封闭的罐体，内装可压缩气体，进口通过三通阀与电动液压泵连接，出口与液压千斤顶连接。

10.根据权利要求9所述装置，其特征在于：所述蓄能罐具有存储压力和缓冲的功能。

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