CN105890969A - 腐蚀作用下混凝土徐变测试机构及应用和徐变测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种腐蚀与荷载耦合作用下混凝土徐变测试机构，它包括安装在试验试件上部的受力钢板及压力传感器，其特征是所述试验试件安装在盛有腐蚀溶液的开口容器中央；腐蚀溶液内设有导电金属网，试验试件中的钢筋与恒压直流电源的正极连接，导电金属网与恒压直流电源的负极连接，由腐蚀溶液、恒压直流电源、导电金属网及试验试件组成一个电化学腐蚀电路；千分表安装在试验试件上；其徐变测试方法包括⑴制作试验试件、⑵安装、⑶加载等步骤，本发明考虑腐蚀与荷载耦合作用下混凝土的徐变特性，更加符合实际工程结构所处的环境状态，使试验更具工程价值，具有重要的工程应用价值和广阔的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土徐变的测试，具体的说是一种腐蚀作用下混凝土徐变测试机构及应用和徐变测试方法，特别是涉及一种腐蚀与荷载耦合作用下混凝土徐变测试机构及应用和徐变测试方法。
背景技术
工程结构的可靠性包括安全性、适用性和耐久性。而耐久性又可分为材料耐久性和结构耐久性，材料耐久性由混凝土、钢筋本身的材料特性决定，包括混凝土的收缩徐变、钢筋的锈蚀等；结构耐久性是由结构所处的侵蚀环境决定的。通常工程结构都是处于复杂的侵蚀环境中，因此结构的耐久性也是由环境和材料特性共同作用的结果。
混凝土徐变是指在持续荷载作用下，混凝土结构的变形随时间不断增大的现象。混凝土徐变对结构的影响很大，往往会引起结构内力重分布、变形加大，导致结构失效甚至开裂。对于预应力结构，徐变还会引起结构应力松弛，预应力损失，影响结构正常使用。因此，准确评估混凝土的徐变效应，提高结构的安全性和耐久性，具有重要的理论意义和经济价值。
传统的混凝土徐变测试装置只是考虑应力单独作用下混凝土的徐变，很少考虑其他因素的影响。如对腐蚀作用下混凝土的徐变测试，通常都是先对钢筋进行腐蚀后，再进行加载徐变测试，而没有考虑腐蚀与荷载耦合作用下混凝土的徐变特性。在实际工程中，结构都是在承受荷载的同时，受到外部环境的侵蚀，仅仅考虑应力单独作用下混凝土的徐变不能够完全反映结构的实际耦合作用情况。因此，研究一种腐蚀作用下混凝土的徐变测试机构及应用和徐变测试方法，具有重要的理论研究意义和广泛的工程应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种腐蚀与荷载耦合作用下混凝土徐变测试机构及应用和徐变测试方法。
本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种腐蚀作用下混凝土徐变测试机构，它包括安装在试验试件上部的受力钢板及压力传感器，所述试验试件安装在盛有腐蚀溶液的开口容器中央；腐蚀溶液内设有导电金属网，试验试件中的钢筋与恒压直流电源的正极连接，导电金属网与恒压直流电源的负极连接，由腐蚀溶液、恒压直流电源、导电金属网及试验试件组成一个电化学腐蚀电路；千分表安装在试验试件上。
为方便观察，本发明所述开口容器包括底槽，底槽上安装有高强玻璃，高强玻璃之间用密封胶密封严实，外围通过固定支架进行固定。
为使检测仪器千分表避开腐蚀溶液，本发明所述千分表通过安装杆安装在试验试件的侧面；所述受力钢板及压力传感器之间设有定位钢板，安装杆安装在定位钢板上，安装杆可在定位钢板上上下移动。
本发明所述腐蚀溶液为氯盐溶液或硫酸盐溶液或氯盐溶液与硫酸盐溶液的混合溶液。
本发明所述导电金属网中的导电金属为化学活跃性比铁低的导电金属，即导电金属网中的导电金属的金属性比铁低。
为方便加载时对中，本发明所述开口容器放置在垫板上，垫板下设有钢珠。
一种如h 所述腐蚀作用下混凝土徐变测试机构在腐蚀作用下混凝土徐变测试装置中的应用，即由3～4根竖向T形螺纹丝杆连接组成一个稳定的整体框架，整体框架上部设有包括反力板、液压千斤顶、上承压板的加载机构，整体框架下部设有包括下承压板、蝶形弹簧、底座板的持荷机构；所述徐变测试机构的压力传感器与加载机构的上承压板联接，开口容器与持荷机构的下承压板联接。
一种腐蚀作用下混凝土徐变测试方法，它包括以下步骤：
⑴制作试验试件：首先将恒压直流电源的正极与试验试件的钢筋连接，并且从试验试件模型中引出，钢弦式应变计预埋在试验试件中，然后，将混凝土浇筑入模型，养护后拆模，再将试验试件表面打磨光滑，去除表面浮渣和凹凸不平；
⑵安装：将3～4根竖向T形螺纹丝杆连接组成一个稳定的整体框架，整体框架上部设有包括反力板、液压千斤顶、上承压板的加载机构，整体框架下部设有包括下承压板、蝶形弹簧、底座板的持荷机构；试验试件放入盛有腐蚀溶液的开口容器中央，开口容器与持荷机构的下承压板联接，试验试件上面放受力钢板及压力传感器，压力传感器与加载机构的上承压板联接；腐蚀溶液内设有导电金属网，试验试件中的钢筋与恒压直流电源的正极连接，导电金属网与恒压直流电源的负极连接，由腐蚀溶液、恒压直流电源、导电金属网及试验试件组成一个电化学腐蚀电路；千分表安装在试验试件上；
本发明在步骤⑵中，所述开口容器包括底槽，底槽上安装有高强玻璃，高强玻璃之间用密封胶密封严实，外围通过固定支架进行固定；所述受力钢板及压力传感器之间设有定位钢板，安装杆安装在定位钢板上，安装杆可在定位钢板上上下移动；所述开口容器放在垫板上，垫板下设有钢珠并与持荷机构的下承压板联接。
本发明在步骤⑵中，所述腐蚀溶液为氯盐溶液或硫酸盐溶液或氯盐溶液与硫酸盐溶液的混合溶液；所述导电金属网中的导电金属为化学活跃性比铁低的导电金属，即导电金属网中的导电金属的金属性比铁低。
⑶加载：对试验试件加载，加载荷载一般为标准棱柱体抗压强度的20﹪～40﹪，然后，加入配制的腐蚀溶液，开启电源，根据试验要求，调整电流大小；加载过程中观察千分表、压力传感器、钢弦式应变计的读数变化，检测记录试验试件在腐蚀作用下的徐变特性。
由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，考虑腐蚀与荷载耦合作用下混凝土的徐变特性，更加符合实际工程结构所处的环境状态，使试验更具工程价值；徐变测试装置体积小、操作方便、加载简单、传力明确，能有效防止试验试件偏载，受力均匀；同时，通过不锈钢金属细杆将体外应变测量引到腐蚀溶液以外，能够获得可靠、准确的试验数据；具有重要的工程应用价值和广阔的市场应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
由图1可知，一种腐蚀作用下混凝土徐变测试机构，它包括安装在试验试件6上部的受力钢板5及压力传感器4，所述试验试件6安装在盛有腐蚀溶液20的开口容器中央；腐蚀溶液20内设有导电金属网18，试验试件6中的钢筋与恒压直流电源12的正极连接，导电金属网18与恒压直流电源12的负极连接，由腐蚀溶液20、恒压直流电源12、导电金属网18及试验试件6组成一个电化学腐蚀电路；千分表14安装在试验试件6上。
为方便观察，本发明所述开口容器包括底槽15，底槽15上安装有高强玻璃16，高强玻璃16之间用密封胶密封严实，外围通过固定支架17进行固定。
本发明所述开口容器还可采用不锈钢等材料制作。
为使检测仪器千分表14避开腐蚀溶液20，本发明所述千分表14通过安装杆13安装在试验试件6的侧面；所述受力钢板5及压力传感器4之间设有定位钢板19，安装杆13安装在定位钢板19上，安装杆13可在定位钢板19上上下移动。
本发明所述腐蚀溶液20为氯盐溶液或硫酸盐溶液或氯盐溶液与硫酸盐溶液的混合溶液。
本发明所述导电金属网18中的导电金属为化学活跃性比铁低的导电金属，即导电金属网18中的导电金属的金属性比铁低。
为方便加载时对中，本发明所述开口容器放置在垫板8上，垫板8下设有钢珠21。
一种如上所述腐蚀作用下混凝土徐变测试机构在腐蚀作用下混凝土徐变测试装置中的应用，即由3～4根竖向T形螺纹丝杆7连接组成一个稳定的整体框架，整体框架上部设有包括反力板1、液压千斤顶2、上承压板3的加载机构，整体框架下部设有包括下承压板9、蝶形弹簧10、底座板11的持荷机构；所述徐变测试机构的压力传感器4与加载机构的上承压板3联接，开口容器与持荷机构的下承压板9联接。
本实施例采用4根竖向T形螺纹丝杆7连接组成一个稳定的整体框架，同时对2个试验试件6进行加载，2个试验试件6先用原石胶连接成一个整体，为防止生锈及被腐蚀，所述底槽15、安装杆13、导电金属网18均采用不锈钢材料制作，安装杆13通过原石胶固定在试验试件6上，标距为300㎜，为防止安装杆13左右晃动影响测量结果，在受力钢板5及压力传感器4之间设有定位钢板19，安装杆13穿插在定位钢板19上，使安装杆13只能上下移动；所述腐蚀溶液20为5﹪质量分数的NaCl溶液，由腐蚀溶液20、恒压直流电源12、导电金属网18及试验试件6组成一个电化学腐蚀电路，根据试验要求，如预计腐蚀率、腐蚀时间等调整电流的大小；为使试验试件6加载时受力均匀，在试验试件6与底槽15间抹一层水泥浆体；同时，为方便对试验试件6加载时对中，在放置开口容器的垫板8下设有钢珠21，使试验试件6承受轴心受力。
本发明试验时，先对试验试件6加载，荷载一般为标准棱柱体抗压强度的20﹪～40﹪，然后，加入配制的NaCl溶液，开启电源，根据试验要求，调整电流大小，加载过程中注意千分表14、压力传感器4、钢弦式应变计10的读数变化，检测记录试验试件6在腐蚀作用下的徐变特性。
一种腐蚀作用下混凝土徐变测试方法，它包括以下步骤：
⑴制作试验试件：首先将恒压直流电源12的正极与试验试件6的钢筋连接，并且从试验试件模型中引出，钢弦式应变计10预埋在试验试件6中，然后，将混凝土浇筑入模型，养护后拆模，再将试验试件6表面打磨光滑，去除表面浮渣和凹凸不平；
⑵安装：将3～4根竖向T形螺纹丝杆7连接组成一个稳定的整体框架，整体框架上部设有包括反力板1、液压千斤顶2、上承压板3的加载机构，整体框架下部设有包括下承压板9、蝶形弹簧10、底座板11的持荷机构；试验试件6放入盛有腐蚀溶液20的开口容器中央，开口容器与持荷机构的下承压板9联接，试验试件6上面放受力钢板5及压力传感器4，压力传感器4与加载机构的上承压板3联接；腐蚀溶液20内设有导电金属网18，试验试件6中的钢筋与恒压直流电源12的正极连接，导电金属网18与恒压直流电源12的负极连接，由腐蚀溶液20、恒压直流电源12、导电金属网18及试验试件6组成一个电化学腐蚀电路；千分表14安装在试验试件6上；
本发明在步骤⑵中，所述开口容器包括底槽15，底槽15上安装有高强玻璃16，高强玻璃16之间用密封胶密封严实，外围通过固定支架17进行固定；所述受力钢板5及压力传感器4之间设有定位钢板19，安装杆13安装在定位钢板19上，安装杆13可在定位钢板19上上下移动；所述开口容器放在垫板8上，垫板8下设有钢珠并与持荷机构的下承压板9联接。
本发明在步骤⑵中，所述腐蚀溶液20为氯盐溶液或硫酸盐溶液或氯盐溶液与硫酸盐溶液的混合溶液；所述导电金属网18中的导电金属为化学活跃性比铁低的导电金属，即导电金属网18中的导电金属的金属性比铁低。
⑶加载：对试验试件6加载，加载荷载一般为标准棱柱体抗压强度的20﹪～40﹪，然后，加入配制的腐蚀溶液，开启电源，根据试验要求，调整电流大小；加载过程中观察千分表14、压力传感器4、钢弦式应变计10的读数变化，检测记录试验试件6在腐蚀作用下的徐变特性。
本实施例采用4根竖向T形螺纹丝杆7连接组成一个稳定的整体框架，同时对2个试验试件6进行加载，2个试验试件6先用原石胶连接成一个整体，为防止生锈及被腐蚀，所述底槽15、安装杆13、导电金属网18均采用不锈钢材料制作，安装杆13通过原石胶固定在试验试件6上，标距为300㎜，为防止安装杆13左右晃动影响测量结果，在受力钢板5及压力传感器4之间设有定位钢板19，安装杆13穿插在定位钢板19上，使安装杆13只能上下移动；所述腐蚀溶液20为5﹪质量分数的NaCl溶液，由腐蚀溶液20、恒压直流电源12、导电金属网18及试验试件6组成一个电化学腐蚀电路，根据试验要求，如预计腐蚀率、腐蚀时间等调整电流的大小；为使试验试件6加载时受力均匀，在试验试件6与底槽15间抹一层水泥浆体；同时，为方便对试验试件6加载时对中，在放置开口容器的垫板8下设有钢珠21，使试验试件6承受轴心受力。
本发明试验时，先对试验试件6加载，荷载一般为标准棱柱体（尺寸150×150×300㎜，标准棱柱体与试验试件6同时浇筑，同条件养护）抗压强度的20﹪～40﹪，然后，加入配制的NaCl溶液，开启电源，根据试验要求，调整电流大小，加载过程中注意千分表14、压力传感器4、钢弦式应变计10的读数变化，检测记录试验试件6在腐蚀作用下的徐变特性。
本发明考虑腐蚀与荷载耦合作用下混凝土的徐变特性，更加符合实际工程结构所处的环境状态，使试验更具工程价值；徐变测试装置体积小、操作方便、加载简单、传力明确，能有效防止试验试件偏载，受力均匀；同时，通过不锈钢金属细杆将体外应变测量引到腐蚀溶液以外，能够获得可靠、准确的试验数据；具有重要的工程应用价值和广阔的市场应用前景。
实施例2：
由图2可知，本实施例2的试验试件6为钢﹣混凝土组合结构，钢架与混凝土之间通过栓钉连接；千分表14的表体安装在钢架上，为防止腐蚀溶液20腐蚀及混凝土表面不平，在其测头与试验试件6上部的混凝土部份之间设有玻璃垫块22。因为千分表14没有安装在腐蚀溶液20中，因此，不需要安装杆将千分表14引测到腐蚀溶液20外安装，所述腐蚀溶液20为5﹪质量分数的硫酸钠溶液。
余同实施例1。
Claims (10)
1.一种腐蚀作用下混凝土徐变测试机构，它包括安装在试验试件上部的受力钢板及压力传感器，其特征是所述试验试件安装在盛有腐蚀溶液的开口容器中央；腐蚀溶液内设有导电金属网，试验试件中的钢筋与恒压直流电源的正极连接，导电金属网与恒压直流电源的负极连接，由腐蚀溶液、恒压直流电源、导电金属网及试验试件组成一个电化学腐蚀电路；千分表安装在试验试件上。
2.根据权利要求1所述的腐蚀作用下混凝土徐变测试机构，其特征是所述开口容器包括底槽，底槽上安装有高强玻璃，高强玻璃之间用密封胶密封严实，外围通过固定支架进行固定。
3.根据权利要求1所述的腐蚀作用下混凝土徐变测试机构，其特征是所述千分表通过安装杆安装在试验试件的侧面；所述受力钢板及压力传感器之间设有定位钢板，安装杆安装在定位钢板上，安装杆可在定位钢板上上下移动。
4.根据权利要求1所述的腐蚀作用下混凝土徐变测试机构，其特征是所述腐蚀溶液为氯盐溶液或硫酸盐溶液或氯盐溶液与硫酸盐溶液的混合溶液。
5.根据权利要求1所述的腐蚀作用下混凝土徐变测试机构，其特征是所述导电金属网中的导电金属为化学活跃性比铁低的导电金属，即导电金属网中的导电金属的金属性比铁低。
6.根据权利要求1所述的腐蚀作用下混凝土徐变测试机构，其特征是所述开口容器放置在垫板上，垫板下设有钢珠。
7.一种如权利要求1或2或3或4或5或6所述腐蚀作用下混凝土徐变测试机构在腐蚀作用下混凝土徐变测试装置中的应用，即由3～4根竖向T形螺纹丝杆连接组成一个稳定的整体框架，整体框架上部设有包括反力板、液压千斤顶、上承压板的加载机构，整体框架下部设有包括下承压板、蝶形弹簧、底座板的持荷机构；所述徐变测试机构的压力传感器与加载机构的上承压板联接，开口容器与持荷机构的下承压板联接。
8.一种腐蚀作用下混凝土徐变测试方法，其特征是它包括以下步骤：
⑴制作试验试件：首先将恒压直流电源的正极与试验试件的钢筋连接，并且从试验试件模型中引出，钢弦式应变计预埋在试验试件中，然后，将混凝土浇筑入模型，养护后拆模，再将试验试件表面打磨光滑，去除表面浮渣和凹凸不平；
⑵安装：将3～4根竖向T形螺纹丝杆连接组成一个稳定的整体框架，整体框架上部设有包括反力板、液压千斤顶、上承压板的加载机构，整体框架下部设有包括下承压板、蝶形弹簧、底座板的持荷机构；试验试件放入盛有腐蚀溶液的开口容器中央，开口容器与持荷机构的下承压板联接，试验试件上面放受力钢板及压力传感器，压力传感器与加载机构的上承压板联接；腐蚀溶液内设有导电金属网，试验试件中的钢筋与恒压直流电源的正极连接，导电金属网与恒压直流电源的负极连接，由腐蚀溶液、恒压直流电源、导电金属网及试验试件组成一个电化学腐蚀电路；千分表安装在试验试件上；
⑶加载：对试验试件加载，加载荷载一般为标准棱柱体抗压强度的20﹪～40﹪，然后，加入配制的腐蚀溶液，开启电源，根据试验要求，调整电流大小；加载过程中观察千分表、压力传感器、钢弦式应变计的读数变化，检测记录试验试件在腐蚀作用下的徐变特性。
9.根据权利要求4所述的腐蚀作用下混凝土徐变测试方法，其特征是在步骤⑵中，所述开口容器包括底槽，底槽上安装有高强玻璃，高强玻璃之间用密封胶密封严实，外围通过固定支架进行固定；所述受力钢板及压力传感器之间设有定位钢板，安装杆安装在定位钢板上，安装杆可在定位钢板上上下移动；所述开口容器放在垫板上，垫板下设有钢珠并与持荷机构的下承压板联接。
10.根据权利要求4所述的腐蚀作用下混凝土徐变测试方法，其特征是在步骤⑵中，所述腐蚀溶液为氯盐溶液或硫酸盐溶液或氯盐溶液与硫酸盐溶液的混合溶液；所述导电金属网中的导电金属为化学活跃性比铁低的导电金属，即导电金属网中的导电金属的金属性比铁低。
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