CN111982775A - 一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置及测试方法，该装置包括用于夹持试件的混凝土试件应变保持装置和用于测试试件水渗透性的混凝土试件测试装置；混凝土试件应变保持装置包括两个分别用于夹持试件两端的夹持装置，两个夹持装置之间滑动连接，两个夹持装置之间设有位移传感器；混凝土试件测试装置包括两个承台和两个水箱，两个夹持装置分别置于两个承台上，试件中部置于两个水箱之间，两个水箱的开口边缘分别与试件中部的顶面和底面密封连接，与试件中部顶面密封连接的水箱上设有用于向水箱中注水的竖管；本发明可准确实现混凝土试件在不同拉伸应变状态下的水渗透性测试，测试过程快速高效。

Description

一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及混凝土水渗透性测试技术领域，具体是一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置及测试方法。
背景技术
渗透性被认为是影响混凝土结构耐久性的关键问题之一，水在混凝土结构中的渗透会引起混凝土内部应力状态的变化，从而增加结构破坏的风险。此外，混凝土材料中过多的孔隙水也更容易引入侵蚀性离子引起钢筋锈蚀，从而导致结构的损坏。目前，我国主要采用定性的抗渗标号法来评价混凝土的抗渗性能，即按照规范要求制作6个标准的抗渗试件，对其侧面进行密封后，将其安置在抗渗试验机上，水压从0.1Mpa开始，每隔8小时增加0.1Mpa水压，直至六个试件中的三个试件表面发生渗水时停止试验，并依据渗水时的水压标定其抗渗等级。由于现实状态下的混凝土结构大都受到一定的荷载作用，采用该方法的最大局限性在于不能反映不同应力状态下混凝土结构的抗渗性。
目前，国内外学者对压应力作用下混凝土的渗透性能进行了一定的研究，认为当压荷载低于60%极限荷载时，混凝土的渗透系数随应力比的近似按负指数函数关系衰减；荷载达到70%极限荷载后，混凝土的渗透性随应力比的增大而急剧增大。在实际工程中混凝土结构除了受到压应力作用也可能受到拉应力的作用，但现阶段对拉应力作用下混凝土渗透性能的测试装置研究还比较缺乏。
公开号为CN101387597的中国发明专利申请公开了一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置及测试方法，装置由上下两块钢板组成，在上下钢板的四角处各设有一个孔，在中心处呈十字交叉的设有四个小孔，在上钢板的中心处还设有一个中心孔，中心孔设有台阶，下部孔的直径与试样上预留的盲孔的直径相等，上部孔的直径和可拆卸铜管的直径匹配，上下钢板由四根钢柱连接，上下两钢板能够沿钢柱平行移动，在钢柱上还套有弹簧，弹簧位于上下两钢板之间，上钢板的中心孔与一可拆卸铜管连接。方法为：将混凝土试样装配到混凝土水渗透性测试装置上，将电阻应变仪接到应变片上，通过抗渗仪调节水压力，在不同的时间间隔内测量集水区的渗流量；然后换另一组具有不同特征参数的弹簧，重复测试步骤；该发明专利申请实现了混凝土水渗透性的测定。但是，在改变拉应力时需要更换弹簧，若需测试多组拉应力时，则需要多种不同劲度系数的弹簧，且要想得到预设的劲度系数，需要定制不同的弹簧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置及测试方法，以解决现有技术中不能实现预设拉应力值下混凝土试件的水渗透性测定的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置，包括用于夹持试件的混凝土试件应变保持装置和用于测试试件水渗透性的混凝土试件测试装置；混凝土试件应变保持装置包括两个分别用于夹持试件两端的夹持装置，两个夹持装置之间滑动连接，两个夹持装置之间设有位移传感器；混凝土试件测试装置包括两个承台和两个水箱，两个夹持装置分别置于两个承台上，试件中部置于两个水箱之间，两个水箱的开口边缘分别与试件中部的顶面和底面密封连接，与试件中部顶面密封连接的水箱上设有用于向水箱中注水的竖管。
进一步的，两个夹持装置之间设有两个相互平行的第一调节螺杆，每个第一调节螺杆一端与一个夹持装置螺纹连接，另一端与另一个夹持装置滑动连接，每个第一调节螺杆上均螺纹连接有第一螺母，位移传感器设有两个，且分别设置于两个第一调节螺杆上。
进一步的，两个夹持装置呈镜像对称设置，夹持装置包括两个呈镜像对称的楔形块，两个楔形块之间设有两个相互平行的用于调节间距的第二调节螺杆，每个第二调节螺杆两端分别设有螺纹方向相反的第一螺纹段和第二螺纹段，每个第二调节螺杆一端通过第一螺纹段与一个楔形块螺纹连接，另一端通过第二螺纹段与另一个楔形块螺纹连接。
进一步的，两个水箱的开口边缘与试件中部的顶面和底面接触处分别设有橡胶密封圈。
进一步的，两个水箱之间通过四根螺纹杆连接，四根螺纹杆分别从一个水箱底部的四个顶角处穿入，从另一个水箱顶部的四个顶角处穿出，四根螺纹杆穿出另一个水箱的一端分别螺纹连接有第二螺母。
进一步的，四根螺纹杆与两个水箱接触处分别设有腻子或硅胶。
另一方面，本发明提供了一种根据上述拉应力下混凝土水渗透性测试装置的测试方法，其特征在于，包括：
将试件的两端分别夹持于两个夹持装置上，将位移传感器安装于两个夹持装置之间；
放置于万能试验机上，将一个夹持装置远离试件的一端固定于万能试验机的固定端，将另一个夹持装置远离试件的一端固定于万能试验机的移动端，开启万能试验机，万能试验机的移动端带动另一个夹持装置沿移动轴移动，试件被拉伸，位移传感器对试件的应变值进行测定，待试件的应变值达到预设值时，关闭万能试验机；
将两个夹持装置分别放置于两个承台上，试件中部位于两个水箱之间，将两个水箱的开口边缘分别与试件中部的顶面和底面密封连接；
通过竖管向与试件中部顶面密封连接的水箱内注水，直至注满并溢入竖管中，根据预设的不同时间间隔内竖管中水面的变化，得到试件在拉应力下的水渗透性测试数据。
进一步的，该拉应力下混凝土水渗透性测试装置的测试方法还包括：待试件的应变值达到预设值时，将第一调节螺杆上的第一螺母旋至与另一个夹持装置接触。
进一步的，该拉应力下混凝土水渗透性测试装置的测试方法还包括：将两个水箱的开口边缘分别与试件中部的顶面和底面密封连接之前，于两个水箱的开口边缘与试件中部的顶面和底面接触处分别设置橡胶密封圈。
进一步的，该拉应力下混凝土水渗透性测试装置的测试方法还包括：将两个水箱的开口边缘分别与试件中部的顶面和底面密封连接之后，将四根螺纹杆分别从一个水箱底部的四个顶角处穿入，从另一个水箱顶部的四个顶角处穿出，并分别拧紧四根螺纹杆穿出另一个水箱一端的第二螺母。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置及测试方法，包括用于夹持试件的混凝土试件应变保持装置和用于测试试件水渗透性的混凝土试件测试装置；试件的两端分别夹持于两个夹持装置上，采用万能试验机对试件进行拉伸，混凝土试件应变保持装置限制拉伸状态下的试件的收缩，实现保持试件应变值为预设值的目的，两个夹持装置分别置于两个承台上，试件中部置于两个水箱之间，两个水箱的开口边缘分别与试件中部的顶面和底面密封连接，通过竖管向与试件中部顶面密封连接的水箱内注水，直至注满并溢入竖管中，与试件中部顶面密封连接的水箱中的水与试件接触，与试件中部底面密封连接的水箱在实验开始时是空的，用于盛放通过试件渗透下去的水，根据预设的不同时间间隔内竖管中水面的变化，得到试件在拉应力下的水渗透性测试数据；本发明相对于现有技术改变了拉力加载方式，能更好的实现任意预设拉应力值下混凝土的水渗透性测定，本发明可准确实现混凝土试件在不同拉伸应变状态下的水渗透性测试，测试过程快速高效。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置中水渗透性测试装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置中夹持有试件的混凝土试件应变保持装置固定于万能试验机上时的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置中夹持有试件的混凝土试件应变保持装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置中第一楔形块的结构示意图。
图中：1-夹持装置、2-位移传感器、3-承台、4-水箱、5-竖管、6-第一调节螺杆、7-第一螺母、8-楔形块、9-第二调节螺杆、10-橡胶密封圈、11-螺纹杆、12-第二螺母、13-试件、14-万能试验机、15-固定端、16-移动端、17-移动轴。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至4所示，是本发明实施例提供的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置，包括用于夹持试件13的混凝土试件应变保持装置和用于测试试件13水渗透性的混凝土试件测试装置；混凝土试件应变保持装置包括两个分别用于夹持试件13两端的夹持装置1，试件13为骨状，两个夹持装置1之间滑动连接，两个夹持装置1之间设有位移传感器2，位移传感器2为线性可变位移传感器；混凝土试件测试装置包括两个承台3和两个水箱4，水箱4为有机玻璃水箱，两个夹持装置1分别置于两个承台3上，试件13中部置于两个水箱4之间，两个水箱4的开口边缘分别与试件13中部的顶面和底面密封连接，与试件13中部顶面密封连接的水箱4上设有用于向水箱4中注水的竖管5。
两个夹持装置1之间设有两个相互平行的第一调节螺杆6，每个第一调节螺杆6一端与一个夹持装置1螺纹连接，另一端与另一个夹持装置1滑动连接，每个第一调节螺杆6上均螺纹连接有第一螺母7，位移传感器2设有两个，且分别设置于两个第一调节螺杆6上，两个位移传感器2分别位于试件13的两侧，位移传感器2用于测量试件13的平均应变值。
两个夹持装置1呈镜像对称设置，夹持装置1包括两个呈镜像对称的楔形块8，两个楔形块8之间设有两个相互平行的用于调节间距的第二调节螺杆9，每个第二调节螺杆9两端分别设有螺纹方向相反的第一螺纹段和第二螺纹段，每个第二调节螺杆9一端通过第一螺纹段与一个楔形块8螺纹连接，另一端通过第二螺纹段与另一个楔形块8螺纹连接，拧动两个第二调节螺杆9调节两个楔形块8之间的距离，以适应不同尺寸的试件13。
两个水箱4的开口边缘与试件13中部的顶面和底面接触处分别设有橡胶密封圈10，用于密封水箱4与试件13之间的缝隙。
两个水箱4之间通过四根螺纹杆11连接，四根螺纹杆11分别从一个水箱4底部的四个顶角处穿入，从另一个水箱4顶部的四个顶角处穿出，四根螺纹杆11穿出另一个水箱4的一端分别螺纹连接有第二螺母12。
四根螺纹杆11与两个水箱4接触处分别设有腻子或硅胶，防止渗漏。
本发明实施例还提供了一种根据上述拉应力下混凝土水渗透性测试装置的测试方法，其特征在于，包括：
步骤1：在骨形混凝土模具中浇筑混凝土试件13，混凝土试件13采用分层振捣的方式成型，混凝土试件13成型一天后拆模，放入23±3℃的室温下于水中养护28天，以确保进行水渗透性测试时混凝土试件13的完全饱和；
步骤2：拧动两个第二调节螺杆9调节两个楔形块8之间的距离，以适应不同尺寸的试件13，将试件13的两端分别夹持于两个夹持装置1上，将两个位移传感器2安装于两个第一调节螺杆6上；
步骤3：放置于万能试验机14上，万能试验机14可选用当地实验室原有的机器，将一个夹持装置1远离试件13的一端固定于万能试验机14的固定端15，将另一个夹持装置1远离试件13的一端固定于万能试验机14的移动端16，开启万能试验机14，万能试验机14的移动端16带动另一个夹持装置1沿移动轴17移动，试件13被拉伸，位移传感器2对试件13的应变值进行测定，待试件13的应变值达到预设值时，将第一调节螺杆6上的第一螺母7旋至与另一个夹持装置1接触，限制拉伸状态下的试件13的收缩，实现保持试件13应变值为预设值的目的，关闭万能试验机14；
步骤4：将两个夹持装置1分别放置于两个承台3上，试件13中部位于两个水箱4之间，于两个水箱4的开口边缘与试件13中部的顶面和底面接触处分别设置橡胶密封圈10，并进行密封连接；
步骤5：将四根螺纹杆11分别从一个水箱4底部的四个顶角处穿入，从另一个水箱4顶部的四个顶角处穿出，并分别拧紧四根螺纹杆11穿出另一个水箱4一端的第二螺母12；
步骤6：通过竖管5向与试件13中部顶面密封连接的水箱4内注水，直至注满并溢入竖管5中，与试件13中部顶面密封连接的水箱4中的水与试件13接触，与试件13中部底面密封连接的水箱4在实验开始时是空的，用于盛放通过试件13渗透下去的水，竖管5内的水面在整个实验过程中始终保持在超过竖管5底部一定范围（远未达到竖管5顶部），竖管5带刻度，根据预设的不同时间间隔内竖管5中水面的变化，得到试件13在拉应力下的水渗透性测试数据；
步骤7：更换不同拉应力下的试件13，重复上述测试步骤，即可得到不同拉应力下的试件13的水渗透性测试数据。
本发明可准确实现混凝土试件13在不同拉伸应变状态下的水渗透性测试，测试过程快速高效。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置，其特征在于：包括用于夹持试件的混凝土试件应变保持装置和用于测试试件水渗透性的混凝土试件测试装置；所述混凝土试件应变保持装置包括两个分别用于夹持试件两端的夹持装置，两个夹持装置之间滑动连接，两个夹持装置之间设有位移传感器；所述混凝土试件测试装置包括两个承台和两个水箱，两个夹持装置分别置于两个承台上，试件中部置于两个水箱之间，两个水箱的开口边缘分别与试件中部的顶面和底面密封连接，与试件中部顶面密封连接的水箱上设有用于向水箱中注水的竖管。
2.根据权利要求1所述的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置，其特征在于：两个夹持装置之间设有两个相互平行的第一调节螺杆，每个第一调节螺杆一端与一个夹持装置螺纹连接，另一端与另一个夹持装置滑动连接，每个第一调节螺杆上均螺纹连接有第一螺母，所述位移传感器设有两个，且分别设置于两个第一调节螺杆上。
3.根据权利要求1所述的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置，其特征在于：两个夹持装置呈镜像对称设置，所述夹持装置包括两个呈镜像对称的楔形块，两个楔形块之间设有两个相互平行的用于调节间距的第二调节螺杆，每个第二调节螺杆两端分别设有螺纹方向相反的第一螺纹段和第二螺纹段，每个第二调节螺杆一端通过第一螺纹段与一个楔形块螺纹连接，另一端通过第二螺纹段与另一个楔形块螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置，其特征在于：两个水箱的开口边缘与试件中部的顶面和底面接触处分别设有橡胶密封圈。
5.根据权利要求1所述的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置，其特征在于：两个水箱之间通过四根螺纹杆连接，四根螺纹杆分别从一个水箱底部的四个顶角处穿入，从另一个水箱顶部的四个顶角处穿出，四根螺纹杆穿出另一个水箱的一端分别螺纹连接有第二螺母。
6.根据权利要求5所述的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置，其特征在于：四根螺纹杆与两个水箱接触处分别设有腻子或硅胶。
7.一种根据权利要求1至6中任一项所述的拉应力下混凝土水渗透性测试装置的测试方法，其特征在于，包括：
将试件的两端分别夹持于两个夹持装置上，将位移传感器安装于两个夹持装置之间；
放置于万能试验机上，将一个夹持装置远离试件的一端固定于万能试验机的固定端，将另一个夹持装置远离试件的一端固定于万能试验机的移动端，开启万能试验机，万能试验机的移动端带动另一个夹持装置沿移动轴移动，试件被拉伸，位移传感器对试件的应变值进行测定，待试件的应变值达到预设值时，关闭万能试验机；
将两个夹持装置分别放置于两个承台上，试件中部位于两个水箱之间，将两个水箱的开口边缘分别与试件中部的顶面和底面密封连接；
通过竖管向与试件中部顶面密封连接的水箱内注水，直至注满并溢入竖管中，根据预设的不同时间间隔内竖管中水面的变化，得到试件在拉应力下的水渗透性测试数据。
8.根据权利要求7所述的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置的测试方法，其特征在于，还包括：待试件的应变值达到预设值时，将第一调节螺杆上的第一螺母旋至与另一个夹持装置接触。
9.根据权利要求7所述的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置的测试方法，其特征在于，还包括：将两个水箱的开口边缘分别与试件中部的顶面和底面密封连接之前，于两个水箱的开口边缘与试件中部的顶面和底面接触处分别设置橡胶密封圈。
10.根据权利要求7所述的一种拉应力下混凝土水渗透性测试装置的测试方法，其特征在于，还包括：将两个水箱的开口边缘分别与试件中部的顶面和底面密封连接之后，将四根螺纹杆分别从一个水箱底部的四个顶角处穿入，从另一个水箱顶部的四个顶角处穿出，并分别拧紧四根螺纹杆穿出另一个水箱一端的第二螺母。
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