CN104181034B - 一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置，属于混凝土耐久性能测试领域，解决了现有测试装置在测试过程中出现拉应力偏心、应力松弛问题的问题。本发明的主要技术方案为：一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置，其包括：底板，底板上固定连接至少四根立柱；连接座，固定在底板的中部；第一拉头，铰接在连接座上并可绕连接座转动；中间压板，穿过立柱，并固定在立柱的限位点；上压板，穿过立柱；拉杆，穿过中间压板和上压板的通孔，拉杆的一端连接球面关节，第二拉头连接在球面关节上；拉杆的另一端旋拧有螺母；碟形弹簧，套设在拉杆上，位于中间压板和上压板之间；混凝土试件的一端连接在第一拉头，另一端连接在第二拉头。

Description

一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置

技术领域

本发明属于混凝土耐久性能测试领域，特别是涉及一种轴向拉应力下混凝土传输性能测试装置。

背景技术

混凝土的耐久性能与其服役寿命密切相关。实践证明，混凝土耐久性能的劣化是荷载和环境因素共同作用的结果，力学荷载会造成混凝土内部损伤，从而加速环境中侵蚀介质的侵蚀，侵蚀破坏又使得力学损伤加剧，从而加速了混凝土的劣化进程。

在现有技术的拉应力下混凝土水渗透性测试装置中，该装置利用压缩弹簧的反作用力对夹在上下两块钢板之间的混凝土施加拉应力，通过抗渗仪对混凝土试件施加不同的水压，但该测试装置在试验拉伸试件过程中施加拉应力，极容易出现受拉试样的轴线与拉伸荷载作用不重合，从而出现应力偏心现象，该装置还存在应力松弛问题，影响测试结果。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置，主要目的是解决现有测试装置在测试过程中出现拉应力偏心、应力松弛问题的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置，其包括：

底板，所述底板上固定连接至少四根立柱；

连接座，固定在所述底板的中部；

第一拉头，铰接在所述连接座上并可绕所述连接座转动；

中间压板，穿过所述立柱，并固定在立柱的限位点；上压板，穿过所述立柱；

拉杆，穿过所述中间压板和上压板的通孔，所述拉杆的一端连接球面关节，第二拉头连接在球面关节上；所述拉杆的另一端旋拧有螺母；

碟形弹簧，套设在所述拉杆上，位于所述中间压板和上压板之间；

所述混凝土试件的一端连接在第一拉头，另一端连接在第二拉头。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、解决拉伸过程中偏心问题

施加拉应力过程中，极容易出现受拉试样的轴线与拉伸荷载作用不重合，从而出现应力偏心现象。为保证所施加的拉应力为轴心拉伸荷载，本发明从以下方面来减小或者消除偏心：第一拉头与平面关节相连，保证第一拉头能沿试件轴心所在的平面转动；第二拉头与球面关节相连，可绕球面关节的球体部分万向自由摆动。试件安装在第一拉头和第二拉头之间进行测试时，如果某一拉头出现偏心现象，侧相应的拉头会进行偏转，直至偏心消除。

2、解决应力施加过程中应力松弛问题

在对试件施加长期荷载时，由于试件的变形会出现应力松弛的现象，尤其是在拉应力与环境因素耦合时，混凝土内部可能产生更严重的损伤，试件变形较大，导致应力松弛更严重。本发明采用碟形弹簧施加应力，能通过碟形弹簧自身的变形缓解部分应力松弛。

3、能够适应不同长度的试件。本发明第二拉头与拉杆相连，拉杆可以上下移动，从而能满足不同试件的长度要求。

如上所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置，进一步，所述球面关节包括夹座和球体，球体设置在夹座的球形内腔，第二拉头穿过夹座的开孔与球体连接。

如上所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置，进一步，试件的一端均匀布置有螺栓，通过螺栓与第一拉头连接，另一端均匀布置有螺栓，通过螺栓与第二拉头连接。

现有测试装置在施加拉应力时，试件通过夹头与拉杆连接，这样容易导致在夹持处的应力集中从而使试件在夹持处破坏，而并非是在中间拉断。为消除夹头处的应力集中，本发明试件通过试件上均布的螺栓与拉头连接，避免了直接的刚性夹持所带来的应力集中，同时避免了夹具与试件的直接刚性接触，不会由试件表面平整度而影响应力的施加。

如上所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置，进一步，所述拉杆的另一端还套设有推力轴承，位于螺母与上压板之间。

如上所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置，进一步，所述拉杆上粘贴应变计。

如上所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置，进一步，所述立柱、连接座、底板、上压板、中间压板、第一拉头、第二拉头、拉杆、球面关节均为不膨胀钢材质。

如上所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置，进一步，所述试件外形为哑铃型。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置示意图；

图2为本发明实施例提供的一种球面关节示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、底板，2、连接座，21、第一拉头，3、中间压板，4、上压板，5、拉杆，51、螺母，52、碟形弹簧，53、推力轴承，6、球面关节，61、第二拉头，62、夹座，63、球形内腔，64、球体，65、开孔，7、混凝土试件。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明所要解决的问题是现有测试装置在测试过程中会出现拉应力偏心、以及应力松弛。如图1所示，一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置，其包括：

底板1，所述底板上固定连接至少四根立柱；优选的，如图1所示的实施例中，底板为矩形，立柱数量为四根，分别通过螺栓固定连接到底板的四个边角处。

连接座2，固定在所述底板的中部；第一拉头21，铰接在所述连接座上并可绕所述连接座转动；所述连接座和第一拉头组成平面关节，在试件测试过程中起到平衡拉应力的作用。

中间压板3，穿过所述立柱，并固定在立柱的限位点；在具体的实施过程中，中间压板可以焊接在立柱的限位点处，也可以是卡设在立柱的限位点处。所述限位点是中间压板的固定位置，在立柱的具体位置根据所需测试的试件长度进行确定，试件越长则限位点也更靠近立柱的上端。上压板4，穿过所述立柱，可沿所述立柱滑动；

拉杆5，穿过所述中间压板和上压板的通孔，所述拉杆的一端连接球面关节6，在试件测试过程中防止施加的应力出现偏心，确保所施加的应力总是沿试件轴向的。第二拉头61连接在球面关节上；所述拉杆的另一端旋拧有螺母51；如图2所示，所述球面关节6包括夹座62和球体64，球体设置在夹座62的球形内腔63，第二拉头穿过夹座的开孔65与球体64连接。

碟形弹簧52，套设在所述拉杆5上，位于所述中间压板3和上压板4之间；所述碟簧又名贝勒维尔垫圈，与一般弹簧不同，该弹簧的主要特点是：弹性模量高、行程短、组合使用方便、维修换装容易和安全性能高等，尤其能在较小的空间内承受极大的荷载。碟形弹簧单位体积的变性能较大，由于表面摩擦阻力作用，吸收冲击和消散能量的作用明显。在一种实施方式中蝶形弹簧规格为31.5*16.3*1.25mm(直径-长度-钢丝直径)。所述混凝土试件7的一端连接在第一拉头21，另一端连接在第二拉头61。在一种实施方式中，所述拉头具有夹手，通过夹手将试件与测试装置相连。

上述实施例的轴向拉应力下混凝土性能测试装置使用过程如下：首先，将试件的一端连接到第一拉头，试件的另一端连接到另一拉头。然后旋紧拉杆另一端的螺母，逐渐拉近试件，在拉近试件的同时碟形弹簧逐渐压缩，储存弹性势能；当施加的拉应力达到测试的预定值时，停止旋拧螺母进行测试。

在另一种测试过程中，所述试件外形为哑铃型。施加拉应力时，试件一般通过夹头与拉杆连接，这样容易导致在夹持处的应力集中从而使试件在夹持处破坏，而并非是在中间拉断。为消除夹头处的应力集中，采用哑铃型混凝土试件，端部与中间部分为弧形过渡，减少了应力集中，防止试件在夹持处破坏。

上述装置解决了：1、拉伸过程中偏心问题。试件安装在第一拉头和第二拉头之间进行测试时，如果某一拉头出现偏心现象，侧相应的拉头会进行偏转，直至偏心消除。2、应力施加过程中应力松弛问题。当应力松弛时，由于碟形弹簧中储存了弹性势能，能通过碟形弹簧自身的变形缓解部分应力松弛，提高测试的拉应力准确性。此外，由于第二拉头与拉杆相连，拉杆可以上下移动，从而能满足不同试件的长度要求。

上述实施例中的测试装置在施加拉应力时，试件通过夹头与拉杆连接，这样容易导致在夹持处的应力集中从而使试件在夹持处破坏，而并非是在中间拉断。

对如上所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置进一步改进，试件的一端均匀布置有螺栓，通过螺栓与第一拉头连接，另一端均匀布置有螺栓，通过螺栓与第二拉头连接。优选实施例中，第一拉头和第二拉头均设有四个以轴心为对称中心的螺纹孔，用于与相应试件连接。通过试件上均布的螺栓与拉头连接，避免了直接的刚性夹持所带来的应力集中，同时避免了夹具与试件的直接刚性接触，不会由试件表面平整度而影响应力的施加。

在另一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置的具体实施方式中，所述拉杆的另一端还套设有推力轴承53，位于螺母与上压板之间。推力轴承可以减小拧螺母时的阻力，方便应力的施加。

在另一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置的具体实施方式中，所述拉杆上粘贴应变计，具体的，将应变计粘贴到拉杆靠近球面关节的位置。在拉杆上粘贴上应变计，其引线与计算机相连，可以实时监测各处应力值的变化，若应力值偏离设定阈值，则可通过调整螺母使之保持原始值。

在另一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置的具体实施方式中，所述立柱、连接座、底板、上压板、中间压板、第一拉头、第二拉头、拉杆、球面关节均为不膨胀钢材质，在-80℃～100℃内不变形。不膨胀钢在收到外力作用时，形变小，能进一步防止在施加拉应力进行试件测试时产生偏心力。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种轴向拉应力下混凝土性能测试装置，其特征在于，包括：

底板，所述底板上固定连接至少四根立柱；

连接座，固定在所述底板的中部；

第一拉头，铰接在所述连接座上并可绕所述连接座转动，所述第一拉头和所述连接座组成平面关节；

中间压板，穿过所述立柱，并固定在立柱的限位点；上压板，穿过所述立柱；

拉杆，穿过所述中间压板和上压板的通孔，所述拉杆的一端连接球面关节，第二拉头连接在球面关节上；所述拉杆的另一端旋拧有螺母；

碟形弹簧，套设在所述拉杆上，位于所述中间压板和上压板之间；

所述混凝土试件的一端均匀布置有螺栓，通过螺栓与第一拉头连接，另一端均匀布置有螺栓，通过螺栓与第二拉头连接；

所述拉杆可以上下移动。

2.根据权利要求1所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置，其特征在于，所述球面关节包括夹座和球体，球体设置在夹座的球形内腔，第二拉头穿过夹座的开孔与球体连接。

3.根据权利要求1所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置，其特征在于，所述拉杆的另一端还套设有推力轴承，位于螺母与上压板之间。

4.根据权利要求1所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置，其特征在于，所述拉杆上粘贴应变计。

5.根据权利要求1所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置，其特征在于，所述立柱、连接座、底板、上压板、中间压板、第一拉头、第二拉头、拉杆、球面关节均为不膨胀钢材质。

6.根据权利要求1所述的轴向拉应力下混凝土性能测试装置，其特征在于，所述试件外形为哑铃型。