CN102735542A

CN102735542A - 一种混凝土多轴拉压加载试验方法

Info

Publication number: CN102735542A
Application number: CN2012101977293A
Authority: CN
Inventors: 宋玉普; 何振军
Original assignee: Dalian University of Technology; North China University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology; North China University of Technology
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明一种混凝土多轴拉压加载试验方法属于混凝土结构工程试验技术领域，特别涉及一种混凝土多轴拉压加载试验方法。混凝土多轴拉压加载试验方法包括混凝土多轴受拉加载试验和混凝土多轴受压加载试验方法两部分。加载试验时，首先采用打磨机器将混凝土试块粘结面的灰浆层打磨掉，机器打磨时，必须保证两个粘结面平行，不能偏斜，打到露出粗骨料为止。多轴受拉加载试验时，在已打磨好的混凝土受拉立方体试块上粘结调制好的建筑结构胶，形成建筑结构胶粘结层，将加载板放到建筑结构胶粘结层上。该加载试验方法，安装方便，粘结用的建筑结构胶和减摩材料造价低廉，可方便准确地测量混凝土多轴强度和变形，可应用于混凝土多轴拉压试验。

Description

一种混凝土多轴拉压加载试验方法

技术领域

本发明属于混凝土结构工程试验技术领域，特别涉及一种混凝土多轴拉压加载试验方法。

背景技术

在混凝土结构工程中常见的双向板、折板、壳体、墙板、剪力墙和钢管混凝土结构，以及一些重大的特种结构，如核反应堆的压力容器和安全壳、水坝、海洋平台、重型水压机、设备基础、电视塔等，都是典型的二维或三维结构物，其混凝土结构处于明显的多轴应力状态。在国标GB50010-2011《混凝土结构设计规范》中，给出了普通混凝土的二轴强度包络图、三轴抗压强度图和适用于任意三轴应力状态的破坏（强度）准则，以及单轴受压和受拉的带有损伤演化参数的非线性应力－应变（本构）关系、双轴本构关系等。

由于混凝土是多相材料，材性复杂多变，而混凝土多轴强度和变形又随多轴应力状态的不同而有很大差异；故至今还没有，以后也很难找到一种准确的纯理论方法，可以从混凝土原材料的性质、组成和制备工艺等原始条件推算其多轴力学性能。最现实和合理的办法是利用混凝土多轴试验设备、制作试件直接进行试验测定。因此，其多轴拉压加载试验方法尤为重要。

在混凝土单轴拉加载试验中，实现其拉面受力，并不困难，只需要做成变截面试件并在端部安装受拉螺栓；但在多轴拉压力学性能试验中，这样处理，是不能方便、准确地测试出多轴拉强度和变形的。

在混凝土立方体试件的标准抗压试验中，仅施加单向压力，由于钢加载板对试件端面的横向摩擦约束，提高了混凝土的试验强度，造成了立方体强度大于棱柱体强度。在多轴受压试验时，如不采取措施消除或减小此摩擦作用，各承压端面的约束相互强化，可使混凝土的试验多轴压强度成倍地增长，试验结果不真实，毫无价值。因此，需要消减试件表面摩阻。

因此，要想获得混凝土多轴本构关系的试验数据，首先就需要解决混凝土多轴拉压加载下试件受拉和受压的科学加载问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，解决混凝土多轴拉压加载下试件受拉和受压的科学加载问题，发明一种混凝土多轴拉压加载试验方法。该方法简单，安装测试方便，能准确地测量出混凝土的多轴强度和变形。

本发明采用的技术方案为：一种混凝土多轴拉压加载试验方法，其特征是，所述混凝土多轴拉压加载试验方法包括混凝土多轴受拉加载试验和混凝土多轴受压加载试验方法两部分；做混凝土多轴拉压加载试验时，首先采用打磨机器将混凝土试块粘结面的灰浆层打磨掉，机器打磨时，必须保证两个粘结面平行，不能偏斜，打到露出粗骨料为止；在混凝土多轴压力学性能试验前，需要先通过在与混凝土试块相同尺寸的钢模上粘贴相同的减摩垫层或加载板，在相同的应力加载条件下，测试出应力－应变曲线。

1）混凝土多轴受拉加载试验时，在已打磨好的混凝土受拉立方体试块1上粘结调制好的建筑结构胶，形成建筑结构胶粘结层3；然后，将加载板2放到建筑结构胶粘结层3上，即将混凝土受拉立方体试块1和加载板2粘结在一起，在建筑结构胶粘结过程中，需施加一定的预压力；

2）混凝土多轴受压加载试验时，取来已打磨好的混凝土受压立方体试块5，在混凝土受压立方体试块5的受压面与加载板之间粘结几层聚乙烯塑料薄膜，聚乙烯塑料薄膜每层之间涂硫化钼油膏作为减摩垫层材料，构成硫化钼油膏减摩垫层6；选取聚乙烯塑料薄膜层数是由单轴压加载试验来确定的，确定的原则是要满足通过减摩后的混凝土试件强度要等于其相应的混凝土棱柱体强度；预加荷载后至极限破坏时，测试应力－应变，做出应力－应变曲线；由于试验前已测出了在钢模上粘贴相同的减摩垫层和加载板，在相同的应力加载条件下的应力－应变曲线，由混凝土多轴受压加载试验时，测试的应力－应变曲线中减去上述应力－应变曲线，这样就可以扣除在多轴受压时，聚乙烯塑料薄膜加硫化钼油膏减摩垫层和加载板对其多轴压变形的影响。

混凝土多轴拉压加载试验方法，其特征在于，所述的加载板2包括特殊处理后的钢制加载板和FRP材质加载板。

本发明的有益效果为：混凝土多轴拉压加载试验方法，安装方便，建筑结构胶和减摩材料造价低廉，受拉面受力均匀，受压面减摩效果好，可以方便、准确地测量混凝土的多轴强度和变形；可应用于混凝土多轴拉压试验。

附图说明

图1为混凝土多轴拉压加载试验方法用的立体实物图。

图2为混凝受压立方体试块实物图。

图中：1-混凝土受拉立方体试块，2-加载板，3-建筑结构胶粘结层，

4-钢板加载螺栓，5-混凝土受压立方体试块，6-硫化钼油膏减摩垫层。

具体实施方式

下面通过附图说明和技术方案详细说明本发明的具体实施。

该试验方法为混凝土多轴拉压加载方法，所述受拉试验方法为混凝土受拉试件1的多轴受拉面与加载板2之间采用建筑结构胶3相连接，受拉面受力均匀，安装拆缷方便；所述受压试验方法为混凝土受压试件5的多轴受压面与加载板之间采用聚乙烯塑料薄膜6，层间涂硫化钼油膏作为减摩垫层材料，由于聚乙烯塑料薄膜较薄，三层薄膜加硫化钼油膏总厚度小于1mm左右，预加荷载后，及至极限破坏时，其弹塑性变形很小；而且可以通过在相同尺寸的钢模上粘贴相同的减摩垫层和加载板，在相同的应力加载条件下，来测试应力－应变曲线，减去钢模的变形（由于钢的弹性模量是已知的），剩下的就是减摩垫层和加载板变形，这样就可以扣除减摩垫层和加载板对其变形的影响。具体的施工步骤和流程为：

在进行混凝土多轴压力学性能试验前，需要先通过在相同尺寸的钢模上粘贴相同的减摩垫层和加载板，在相同的应力加载条件下，来测试应力－应变曲线；这是因为，减去钢模的变形（由于钢的弹性模量是已知的），剩下的就是减摩垫层和加载板变形，这样就可以消除减摩垫层和加载板对其变形的影响。在试验现场用已调配好的建筑结构胶把打摩平整的混凝土受拉面和加载板粘结在一起，然后把成批的这样的试件放在预加载架中，通过千斤顶对试件预加载0.5~1吨，从而使混凝土的受拉面与加载板更加牢固地粘结在一起，防止在受拉时，从其胶结面处断裂，从而不能真实地测量出混凝土的多轴拉强度和变形。受拉试验加载方法使混凝土多轴的受拉面受力均匀并不存在应力集中，安装拆缷方便。首先必须采用打磨机器将混凝土试块粘结面的灰浆层打磨掉，露出粗骨料，然后再粘结调制好的建筑结构胶。否则，由于混凝土试块表面的灰浆强度很低，容易在粘结面处拉断。另外，在采用机器磨平时，必须保证两个粘结面平行，不能偏斜，否则在受拉时会产生偏心，影响混凝土抗拉强度的真实性。粘结层固化效果要好，防止在建筑结构胶粘结层处拉断破坏。

对于混凝土多轴受压面，先在受压面上均匀地涂抹一层硫化钼油膏，约0.2mm厚，然后粘贴一层聚乙烯塑料薄膜，在此层聚乙烯塑料薄膜上再均匀地涂抹一层硫化钼油膏，直至粘贴三层或四层等等，要综合考虑多少层聚乙烯塑料薄膜层间涂硫化钼油膏的减摩效果，由于聚乙烯塑料薄膜较薄，采用三层薄膜加硫化钼油膏总厚度小在1mm左右，其弹塑性变形很小。放至多轴试验机上，此多轴减摩垫层正对着加载板受压面，可测试出混凝土多轴减摩后的强度和变形，其单轴减摩强度相当于100mm×300mm棱柱体强度。

本发明的混凝土多轴拉压加载试验方法，安装方便，粘结用建筑结构胶和减摩材料造价低廉，受拉面受力均匀，受压面减摩效果好，可以方便准确地测量混凝土多轴强度和变形，可应用于混凝土多轴拉压试验。

Claims

1.一种混凝土多轴拉压加载试验方法，其特征是，所述混凝土多轴拉压加载试验方法包括混凝土多轴受拉加载试验和混凝土多轴受压加载试验方法两部分；做混凝土多轴拉压加载试验时，首先采用打磨机器将混凝土试块粘结面的灰浆层打磨掉，机器打磨时，必须保证两个粘结面平行，不能偏斜，打到露出粗骨料为止；在混凝土多轴压力学性能试验前，需要先通过在与混凝土试块相同尺寸的钢模上粘贴相同的减摩垫层和加载板，然后在与正式加载相同的荷载下，测试应力-应变曲线；

1）做混凝土多轴受拉加载试验时，在已打磨好的混凝土受拉立方体试块（1）上粘结调制好的建筑结构胶，形成建筑结构胶胶结层（3）；然后，将加载板（2）放到建筑结构胶胶结层（3）上，即将混凝土受拉立方体试块（1）和加载板（2）粘结在一起，在建筑结构胶粘结过程中，需施加一定的预压力；

2）当做混凝土多轴受压加载试验时，取来已打磨好的混凝土受压立方体试块（5），在混凝土受压立方体试块（5）的受压面与加载板之间粘结几层聚乙烯塑料薄膜，聚乙烯塑料薄膜每层之间涂硫化钼油膏作为减摩垫层材料，构成硫化钼油膏减摩垫层（6）；选取聚乙烯塑料薄膜层数是由单轴压加载试验来确定的，确定的原则是要满足通过减摩后的混凝土试件强度要等于其相应的混凝土棱柱体强度；预加荷载后至极限破坏时，测试应力－应变，做出应力－应变曲线；由于试验前已测出了在钢模上粘贴相同的减摩垫层和加载板，在相同的应力加载条件下，得到了测试应力－应变曲线，由混凝土多轴受压加载试验时，测试的应力－应变曲线中减去上述应力-应变曲线，就可得到消除了加载板、硫化钼油膏减摩垫层对其多轴压变形影响的应力-应变曲线。

2.如权利要求1所述的混凝土多轴拉压加载试验方法，其特征在于，所述的加载板（2）包括特殊处理后的钢制加载板和FRP材质加载板。