CN112098304A - 测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置及系统，属于混凝土试验领域，加载试验装置包括外挡圈、内压圈、锥形压套、多个楔形压块和压紧装置，内压圈具有弹性，混凝土试件紧固于内压圈与外挡圈之间以约束氯离子溶液的渗透方向，锥形压套同轴地穿设在内压圈中，锥形压套内设置有轴向穿孔，多个楔形压块周向均匀分布在内压圈与锥形压套之间，且多个楔形压块的楔形侧壁所围成的承压锥孔与锥形压套相适配，压紧装置用于将锥形压套压入承压锥孔内从而施加径向载荷；加载试验系统还包括应变片和信号测试分析系统。本发明结构简单，通过简单的操作即可对混凝土试件进行加压，方便进行混凝土试件中氯离子渗透规律的试验。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土试验领域，特别涉及测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置及系统。
背景技术
混凝土的加载是对其进行研究和评价的基础。现有技术中，混凝土加载装置为保证加载效果和准确性，通常采用千斤顶、液压管、液压泵、液压油缸等装置对混凝土试件施加拉-压应力。
但是以上的混凝土加载装置存在结构复杂、部件较多、操作步骤不够间捷的缺点，而且这些混凝土加载装置无法约束氯离子在混凝土试件中的渗透方向。
发明内容
针对现有技术存在的混凝土加载试验装置结构复杂、部件较多、操作繁琐以及不适应氯离子渗透测试的问题，本发明的目的在于提供一种测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置及系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置，包括，
外挡圈和内压圈，所述内压圈具有弹性，所述混凝土试件紧固于所述内压圈与所述外挡圈之间以约束所述混凝土试件中氯离子溶液的渗透方向；
锥形压套，所述锥形压套同轴地穿设在所述内压圈中，所述锥形压套内设置有轴向穿孔；
多个楔形压块，多个所述楔形压块周向均匀分布在所述内压圈与所述锥形压套之间，且多个所述楔形压块的楔形侧壁所围成的承压锥孔与所述锥形压套相适配；
压紧装置，所述压紧装置用于将所述锥形压套压入所述承压锥孔内，使得所述楔形压块向所述混凝土试件施加径向载荷。
优选的，所述压紧装置包括拉杆、限位台和锁紧螺母，所述限位台和所述锁紧螺母分别位于所述内压圈的轴向两侧，且所述限位台的直径大于所述内压圈的直径；所述拉杆的一端与所述限位台固定连接，所述拉杆的另一端从所述锥形压套的小端侧穿入所述轴向穿孔并从所述锥形压套的大端侧穿出后与所述锁紧螺母螺纹连接。
进一步的，所述外挡圈的内侧设置有拓展压圈，所述拓展压圈覆盖所述混凝土试件的外侧壁。
进一步的，所述拓展压圈的内侧设置有弹性垫圈。
优选的，所述内压圈覆盖所述混凝土试件的内侧壁
优选的，所述楔形压块至少有三个。
优选的，所述锥形压套的锥角为3-10°。
进一步的，所述外挡圈具有缺口以使得所述外挡圈具有两个端部，两个所述端部通过松紧螺栓连接。
又一方面，本发明还提供一种测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验系统，包括，如上所述的测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置；
应变片，所述应变片有多个且使用时分散布置在所述混凝土试件上；
信号测试分析系统，所述信号测试分析系统与所述应变片电性连接。
优选的，所述应变片贴于所述混凝土试件的上端面、下端面和侧面。
进一步的，还包括电位计，所述电位计与所述信号测试分析系统电性连接，且所述电位计用于检测所述混凝土试件中的钢筋的电压差。
采用上述技术方案，使用时，内压圈和外挡圈覆盖混凝土试件的内侧壁和外侧壁，从而使混凝土试件只有上底面和下底面与氯离子溶液接触，从而控制了氯离子的渗透方向；再通过操作压紧装置迫使锥形压套相对楔形压块轴向运动，即可通过楔形压块向混凝土试件施加径向的压力，并在外挡圈的作用下，确保混凝土试件受压；可见本专利申请技术方案具有结构简单、部件少、操作简便、可约束氯离子渗透方向的特点。
附图说明
图1为本发明实施例一中测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置的俯视图；
图2为沿图1中A-A线的剖视图；
图3为本发明实施例六中测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置的俯视图；
图4为沿图3中B-B线的剖视图；
图5为本发明实施例七中测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置的俯视图；
图6为沿图5中C-C线的剖视图；
图7为本发明实施例八中测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验系统的示意图。
图中:1-外挡圈、2-内压圈、3-锥形压套、4-楔形压块、5-混凝土试件、6-拉杆、7-限位台、8-锁紧螺母、9-拓展压圈、10-弹性垫圈、11-缺口、12-松紧螺栓、13-应变片、14-信号测试分析系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。
另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
一种测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置，用于对混凝土试件5施加压应力，如图1及图2所示，其包括外挡圈1、内压圈2、锥形压套3、楔形压块4和压紧装置。
其中，外挡圈1为刚性构件，例如铝制或者钢制，其环绕包裹混凝土试件5，使混凝土试件5被限制在外挡圈1所围成的区域内。
内压圈3置于外挡圈1的内部，两者通常同轴布置且位于同一平面内，而上述的混凝土试件5则置于内压圈3与外挡圈1之间，并通过以下构件紧固于其中。本实施例中，配置内压圈3具有弹性，例如为弹性塑料制造。
锥形压套3为截顶圆台状，并且该锥形压套同轴地穿设在内压圈2中，同时本实施例中，锥形压套3内设置有轴向穿孔。锥形压套3为刚性构件，由铝或者钢制造。
本实施例中，在内压圈2与锥形压套3之间设置有多个楔形压块4，并且多个楔形压块4周向均匀分布，并设置楔形压块4至少有三个，例如三个。同时，配置上述的多个楔形压块4的楔形侧壁所共同围成的承压锥孔与锥形压套3相适配。即，承压锥孔的锥度和锥形压套3的锥度相同，并且，锥形压套3的大端直径大于承压锥孔的小端直径，以使得锥形压套3能够与承压锥孔相配合使用。
而压紧装置则用于将上述的锥形压套3压入到承压锥孔内，以使得楔形压块4向混凝土试件5施加径向载荷。本实施例中，通过压紧装置向锥形压套3施加轴向力，并通过锥形压套3和承压锥孔4，将压紧装置施加的轴向力转为对混凝土试件5的径向力，使得的外侧在被外挡圈1所阻挡的情况下受到内压圈2给予的多个方向的压应力，以便于进行各种试验研究和分析，例如复杂应力条件下氯离子在混凝土结构中的渗透规律的试验。
具体在本实施例中，设置该压紧装置包括拉杆6、限位台7和锁紧螺母8。其中，限位台7和锁紧螺母8分别位于内压圈2的轴向两侧，并且限位台7的直径大于内压圈2的直径；拉杆的6一端与上述的限位台7固定连接，而拉杆6的另一端从锥形压套3的小端侧穿入其内部的轴向穿孔，并从锥形压套3的大端侧穿出轴向穿孔后与上述的锁紧螺母8螺纹连接。
可以理解的是，旋拧锁紧螺母8后，由于限位台7被限制在混凝土试件5的另外一侧无法窜动，即拉杆6也无法轴向窜动，因此只能够是锁紧螺母8轴向窜动并靠近限位台7，锁紧螺母8则带动锥形压套3一同窜动，在限位台7将楔形压块4堵死的情况下，锥形压套3则不断的挤压伸入到由多个锥形压块4的楔形侧壁所围成的承压锥孔内，从而迫使多个锥形压块4发生径向移动，给予内压圈2以及混凝土试件5以径向压力。
本实施例中，在锁紧螺母8位于锥形压套3的锁紧力一定的情况下，混凝土试件5所受到的来自于楔形压块4的压力，其大小与锥形压套3的锥角，即楔形压块4的楔形侧壁所围成的承压锥孔的锥角有关。同时，锁紧螺母8的轴向运动距离与楔形压块4的径向扩展范围也有关联。综上，为了使锁紧螺母8运动合适的距离即可对混凝土试件5施加合适的压力，可以配置锥形压套3的锥角为3-10°，例如在本实施例中，设置其为3°，该角度较小，使得锥形压套3工作时具有较为明显的运动行程，从而方便直观的判断是否有卡滞。
另外可以理解的是，由于混凝土试件5的内侧壁和外侧壁分别被内压圈2和外挡圈1所包围，因此能够迫使混凝土试件5的内侧壁和外侧壁无法接触氯离子，使混凝土试件5只有上底面和下底面可以与氯离子溶液接触，进而约束和控制氯离子在混凝土试件5内的渗透方向，使氯离子溶液只能够在上下底面的方向上进行渗透，从而方便进行相关实验。通常，在混凝土试件5的尺寸(内侧壁和外侧壁的面积)较小的情况下，优选内压圈2和外挡圈1的面积适于分别能够完全覆盖混凝土试件5的内侧壁和外侧壁。
实施例二
其与实施例一的区别在于，本实施例中，配置锥形压套3的锥角为10°，该角度相对较大，这使得锥形压套3工作时只需要较小的行程即可向混凝土试件5施加预定的压力，进一步降低操作要求。
实施例三
其与实施例一的区别在于，本实施例中，配置锥形压套3的锥角为7°，该角度介于实施例一和实施例二中锥形压套3的锥角之间，使得在该锥角下进行操作时，锁紧螺母8既能够具有可察的运动行程，又能够提供混凝土试件5需要的预定压力。
实施例四
其与实施例一的区别在于，本实施例中，配置楔形压块4的数量为四个，四个楔形压块4间隔90°周向均匀分布在锥形压套3和内压圈2之间，使得锁紧螺母8锁紧时，锥形压套3通过四个楔形压块4，从4个方位向混凝土试件5施加压力。
实施例五
其与实施例一的区别在于，本实施例中，配置楔形压块4的数量为六个，六个楔形压块4间隔60°周向均匀分布在锥形压块3和内压圈2之间，使得锁紧螺母8锁紧时，锥形压套3通过六个楔形压块4，从6个方位向混凝土试件5施加压力。
实施例六
由于混凝土试件5的外侧面积通常较大，而外挡圈1的内侧壁如要完全覆盖混凝土试件5，则要求外挡圈1的尺寸增加，导致材料的浪费以及结构重量的增加。但是如果外挡圈1无法覆盖混凝土试件5，则混凝土试件5一方面受力不均匀，影响试验数据，另一方面无法阻隔氯离子溶液从混凝土试件5的外侧壁进行渗透。
因此，在上述任一实施例的基础上，如图3及图4所示，本实施例设置外挡圈1的内侧设置有拓展压圈9，该拓展压圈9使用时位于混凝土试件5外侧壁与外挡圈1的内侧壁之间，拓展压圈9的覆盖面积大于外挡圈1的覆盖面积，并且优选拓展压圈9的覆盖面积不低于(通常两者面积相同)混凝土试件5外侧壁的面积，从而在使用时能够将混凝土试件5的外侧壁完全覆盖。实际使用中，配置拓展压圈9具有多个规格，用于对不同外壁面积的混凝土试件5进行覆盖。本实施例中，设置拓展压圈9为PC、PET等硬质塑料，在保持一定硬度不易变形的同时，还具有重量轻、价格便宜等特点。
同时，为了使拓展压圈9与混凝土试件5之间的压力传递更加的均匀，本实施例中，在拓展压圈9的内侧，即，在拓展压圈9的内侧壁与混凝土试件5的外侧壁之间设置有弹性垫圈10，例如橡胶圈，该弹性垫圈10的尺寸与拓展压圈9相同，并且两者使用时对齐。
同样的道理，在内压圈2与混凝土试件5之间也可以配置一个较小尺寸的拓展压圈9，或者，由于内压圈2的尺寸通常较小，因此，还可以直接将内压圈2的尺寸配置为与混凝土试件5内侧壁的尺寸相同，从而省去两者之间拓展压圈9的使用，以降低零部件数量。相应的，为了提高内压圈2与混凝土试件5之间的压力传递均匀性，在另一个实施例中，设置内压圈2与混凝土试件5之间设置一个尺寸较小的弹性垫圈10，其也为橡胶圈。
如此设置，既能够迫使混凝土试件5的内侧壁和外侧壁无法接触氯离子，使混凝土试件5只有上底面和下底面可以与氯离子溶液接触，进而约束和控制氯离子在混凝土试件5内的渗透方向，又能够节约外挡圈1的材料使用。
实施例七
上述六个实施例都对混凝土试件5的尺寸有一定的限制要求，例如要求混凝土试件5的外径大小需要与外挡圈1的直径相适配，这导致混凝土试件5的尺寸受到限制，从而影响了混凝土试验进行。
因此，在上述任一实施例的基础上，如图5及图6所示，本实施例设置外挡圈1具有缺口11以使得该外挡圈1具有两个端部，两个端部通过松紧螺栓12连接。
具体而言，是在本为封闭环形的外挡圈1上设置缺口11，使外挡圈1不再封闭，该缺口11的存在，使得外挡圈1在缺口11处形成了两个端部，本实施例中，两个端部均连接有耳，耳上均设置有连接孔，经由松紧螺栓12穿过两个耳上的连接孔，将该缺口11封闭，使得外挡圈1再次成为一个封闭的环形。
并且在此时，当混凝土试件5的外径尺寸变大或者变小时，只需要松开或者收紧松紧螺栓12，使缺口11相应的变大或者变小，即可将混凝土试件5放入到外挡圈1中，之后拧紧松紧螺栓12，使混凝土试件5被紧固在外挡圈1之中即可。
实施例八
一种测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验系统，如图7所示，其包括上述7个实施例中任一个实施例所提供的测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置、应变片13和信号测试分析系统14。
应变片13有多个且使用时分散布置在混凝土试件5上，应变片13用于采集混凝土试件5各处的变形量；信号测试分析系统14与上述的应变片13电性连接，以根据应变片13采集的数据分析混凝土试件5的应力状态，从而方便进行后续的试验和分析，例如进行氯离子渗透规律的研究。
应变片13通常可以贴在混凝土试件5的上端面、下端面和外侧壁上，其具体位置和数量根据使用情况而定。例如在本实施例中，配置应变片13有六个，在混凝土试件5的上端面设置两个、下端面设置两个、外侧壁设置两个，同时优选混凝土试件5外侧壁上的两个应变片13中心对称分布。例如在另一实施例中，配置应变片13有十二个，在混凝土试件5的上端面、下端面、外侧壁各有四个。
实施例九
其与实施例八的区别在于，本实施例还包括有电位计，该电位计与信号测试分析系统电性连接，该电位计用于检测混凝土试件5中的钢筋的电压差，从而通过钢筋的电压差变化量判断钢筋的伸缩变形量，进而得到混凝土试件5的变形量和应力状态。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置，其特征在于：包括，
外挡圈和内压圈，所述内压圈具有弹性，所述混凝土试件紧固于所述内压圈与所述外挡圈之间以约束所述混凝土试件中氯离子溶液的渗透方向；
锥形压套，所述锥形压套同轴地穿设在所述内压圈中，所述锥形压套内设置有轴向穿孔；
多个楔形压块，多个所述楔形压块周向均匀分布在所述内压圈与所述锥形压套之间，且多个所述楔形压块的楔形侧壁所围成的承压锥孔与所述锥形压套相适配；
压紧装置，所述压紧装置用于将所述锥形压套压入所述承压锥孔内，使得所述楔形压块向所述混凝土试件施加径向载荷。
2.根据权利要求1所述的测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置，其特征在于：所述压紧装置包括拉杆、限位台和锁紧螺母，所述限位台和所述锁紧螺母分别位于所述内压圈的轴向两侧，且所述限位台的直径大于所述内压圈的直径；所述拉杆的一端与所述限位台固定连接，所述拉杆的另一端从所述锥形压套的小端侧穿入所述轴向穿孔并从所述锥形压套的大端侧穿出后与所述锁紧螺母螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置，其特征在于：所述外挡圈的内侧设置有拓展压圈，所述拓展压圈覆盖所述混凝土试件的外侧壁。
4.根据权利要求3所述的测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置，其特征在于：所述拓展压圈的内侧设置有弹性垫圈。
5.根据权利要求1所述的测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置，其特征在于：所述楔形压块至少有三个。
6.根据权利要求1所述的测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置，其特征在于：所述锥形压套的锥角为3-10°。
7.根据权利要求1-6任一项所述的测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置，其特征在于：所述外挡圈具有缺口以使得所述外挡圈具有两个端部，两个所述端部通过松紧螺栓连接。
8.一种测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验系统，其特征在于：包括，
如权利要求1-7任一项所述的测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验装置；
应变片，所述应变片有多个且使用时分散布置在所述混凝土试件上；
信号测试分析系统，所述信号测试分析系统与所述应变片电性连接。
9.根据权利要求8所述的测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验系统，其特征在于：所述应变片贴于所述混凝土试件的上端面、下端面和侧面。
10.根据权利要求8所述的测试混凝土试件中氯离子渗透规律的加载试验系统，其特征在于：还包括电位计，所述电位计与所述信号测试分析系统电性连接，且所述电位计用于检测所述混凝土试件中的钢筋的电压差。
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