CN204718896U

CN204718896U - 一种再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置

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Publication number: CN204718896U
Application number: CN201520389847.3U
Authority: CN
Inventors: 刘超; 白国良; 朱超; 陈诚诚; 王保实; 韩玉岩
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2015-10-21
Anticipated expiration: 2025-06-05

Abstract

本实用新型公开了一种再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置，包括异形承台，所述异形承台上方设置有两个可相对于异形承台沿水平方向滑动的定位柱，两个所述定位柱的上方支撑一个构件，所述构件的上方设置加载装置。本实用新型调节定位柱与构件整体的位置，使得加载装置可根据不同的加载要求对构件的不同位置进行加载，实现三分点加载或偏加载，从而提高了加载及测量装置的使用范围；利用杠杆原理可将配重块的总重量放大一定倍数施加在待测构件上，整个装置形成一个自平衡系统，保证构件在长期荷载作用下荷载恒定不变，操作方法方便可行，使得测量结果更加接近实际情况，得出的结论更具有说服力。

Description

一种再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置

技术领域

本实用新型涉及一种加载装置，具体涉及一种再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置。

背景技术

再生混凝土作为混凝土材料的重要组成部分，由于其自重轻、耐火性能强、来源广泛、环保节能等优势特点，越来越多的受到建材企业、科研院所的关注，由于再生混凝土中再生粗骨料表面存在的水泥胶凝体微细孔与微裂纹，使得再生混凝土梁在长期恒定荷载作用下的裂缝变化规律与普通混凝土梁存在差异，而裂缝的变化规律对再生混凝土梁长期性能与耐久性有着十分重要的影响，目前国内外学者对再生混凝土开展了较为全面系统的研究与工程应用探索，但是对于再生混凝土构件在长期恒定荷载的作用下的裂缝规律等方面的研究仍然不足，因此再生混凝土梁在长期恒定荷载作用下的裂缝的研究便显得尤为重要。

目前再生混凝土梁在长期恒定荷载作用下裂缝的加载方法有千斤顶加压法、大弹簧施力法和重物直接堆积法等几种常见测法。对于千斤顶加压法，由于千斤顶自身结构的局限性导致在长期加压过程中容易出现“回油”的现象，而且当构件发生变形后，千斤顶的支撑距离变长，使千斤顶压力值发生变化，从而满足不了构件在长期荷载作用下荷载恒定这一关键要求。对于大弹簧施力法，由于构件发生形变后，使大弹簧的长度发生变化，从而同样不能保证给构件施加的荷载保持恒定。对于重物直接堆积法，堆积加载为了达到巨大的压力值，对堆积配重块的密度要求很高，对试验场地的要求非常严格，实施过程非常困难，加载方式不灵活，在构件上堆积大量重物给试验过程带来了很大的安全隐患等诸多问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题或缺陷，本实用新型的目的在于，提供一种再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置，包括异形承台，所述异形承台上方设置有两个可相对于异形承台沿水平方向滑动的定位柱，两个所述定位柱的上方共同支撑一个构件，所述构件的上方设置加载装置。

进一步地，所述异形承台上沿其宽度方向设置有滑槽，所述定位柱可沿滑槽滑动。

具体地，所述加载装置包括水平设置且与所述构件垂直的钢梁，所述钢梁上标有刻度；所述钢梁一端通过竖直设置的钢臂与异形承台连接，钢梁与钢臂活动式连接；

所述钢梁的另一端下方安装可沿钢梁长度方向滑动的加载平台。

具体地，所述钢梁上安装有滑轮，所述滑轮可沿钢梁长度方向滑动，所述滑轮下方连接所述加载平台。

进一步地，所述钢梁与构件之间设置有一个分配梁；所述分配梁与构件之间设置有圆轴支座和三角支座，所述圆轴支座和三角支座关于分配梁中间位置对称设置。

进一步地，所述定位柱与构件之间设置有三角支座。

可选地，所述钢梁与钢臂通过销钉连接。

可选地，所述异形承台为对称的多边形。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

1、设置定位柱用于支撑上方的构件，其位置可根据不同构件的尺寸进行调整，使得两个定位柱分别位于构件两端的下方以支撑构件；调节定位柱与构件整体的位置，使得加载装置可根据不同的加载要求对构件的不同位置进行加载，实现三分点加载或偏加载，从而提高了加载及测量装置的使用范围。

2、设置加载装置，利用杠杆原理可将配重块的总重量放大一定倍数施加在待测构件上，整个装置形成一个自平衡系统，保证构件在长期荷载作用下荷载恒定不变，操作方法方便可行，使得测量结果更加接近实际情况，得出的结论更具有说服力。

3、利用滑轮带动加载平台沿钢梁长度方向滑动，从而在配重块的重量不变的情况下，改变配重块总重量的放大倍数，从而改变施加在构件上的压力的大小，从而使得构件的受力更加灵活；且钢梁上标有刻度，用于准确读取加载平台所在位置，便于计算构件所受压力。

4、设置异形承台为多边相接的异形钢筋混凝土承台，保证定位柱在异形承台上具有足够长的移动距离，使得定位柱能够支撑不同尺寸的构件；且异形承台沿钢梁长度方向部分延伸，从而使异形承台能够承受加载过程中带来的弯矩，保证整个实验装置的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的正视图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是本实用新型的侧视图；

图4是加载平台结构示意图；

图中标号代表：1—钢肋，2—滑轮，3—加载平台，4—钢梁，5—异形承台，6—定位柱，7—钢臂，8—光圆钢筋，9—构件，10—分配梁，11—滑槽，12—圆轴支座，13—三角支座，14—三角支座，15—钢板，16—螺栓，17—竖直钢筋，18—U形钢筋。

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的方案做进一步详细地解释和说明。

具体实施方式

遵从上述技术方案，参见图1-4，本实用新型的再生混凝土恒定荷载裂缝试验加载装置，包括异形承台5，所述异形承台5上方设置有两个可相对于异形承台5沿水平方向滑动的定位柱6，两个所述定位柱6的上方共同支撑一个构件9，所述构件9的上方设置加载装置。

所述构件9为一条形混凝土梁，其长度方向平行于所述两个定位柱6的连线。

所述加载装置用于向构件9施加压力；所述两个定位柱6用于支撑上方的构件9，其位置可根据不同构件9的尺寸进行调整，使得两个定位柱6分别位于构件9两端的下方以支撑构件9。

当两个定位柱6与构件9的相对位置固定后，可调节定位柱6与构件9整体的位置，使得加载装置可根据不同的加载要求对构件9的不同位置进行加载，实现三分点加载或偏加载，从而提高了加载及测量装置的使用范围。

具体地，所述异形承台5上沿其宽度方向设置有滑槽11，所述定位柱6可沿滑槽11滑动。所述滑槽11平行设置有两个。所述异形承台5上滑槽11的横截面积20mm×20mm，长度为2200mm,采用相同规格的型钢制作而成。所述定位柱6沿滑槽11滑动，使得2个定位柱6之间的间距变化灵活，操作方便。

具体地，所述加载装置包括水平设置且与所述构件9垂直的钢梁4，所述钢梁4上标有刻度；所述钢梁4一端通过竖直设置的钢臂7与异形承台5固连，钢梁4与钢臂7活动式连接，所述钢梁4的另一端下方安装可沿钢梁4长度方向滑动的加载平台3。所述钢梁4的纵截面为工字型。

具体地，所述钢梁4的底面上方位于钢梁4的两侧分别竖直设置一个滑轮2，两个所述的滑轮2下方通过一个U形钢筋18连接，所述U形钢筋18 的上方位于滑轮2的外侧固连一个竖直钢筋17，所述竖直钢筋17上端水平设置一个螺栓16；所述U形钢筋18的下方连接所述的加载平台3。进一步地，所述钢梁4的底面下方水平设置有一钢板15，用于增加钢梁4的刚度。

所述的滑轮2可在钢梁4上沿钢梁4的长度方向滑动，且带动所述U形钢筋18和其下方的加载平台3滑动，当滑轮2移动到钢梁4上所需位置时，通过旋紧螺栓16的方式来固定滑轮2。

上述加载装置利用杠杆原理可将配重块的总重量放大一定倍数施加在构件9上，整个装置形成一个自平衡系统，保证构件9在长期荷载作用下荷载恒定不变，操作方法方便可行，使得测量结果更加接近实际情况，得出的结论更具有说服力。

所述滑轮用于改变加载平台3在钢梁4上的位置，从而在配重块的重量不变的情况下，改变配重块重量的放大倍数，改变施加在构件9上的压力的大小，从而使得构件9的受力更加灵活；且钢梁4上标有刻度，用于准确读取加载平台3所在位置，便于采用公式1计算构件9所受压力。

可选地，所述钢梁4与构件9之间设置有一分配梁10；所述分配梁10与构件9之间设置有圆轴支座12和三角支座14，所述圆轴支座12和三角支座14关于分配梁10中间位置对称设置。所述钢梁4通过分配梁10、圆轴支座12和三角支座14将合力分为大小相等的分力对构件9进行加载。

所述圆轴支座12与三角支座14共同形成对分配梁10的简支支撑，使得分配梁10承担的竖向荷载被平分并向下方竖直传递。

进一步地，所述分配梁10的中间位置位于构件9的中间位置的正上方，所述圆轴支座12和三角支座14分别位于构件9的三分点位置的正上方，保证所述钢梁4对构件9进行三分点加载。

进一步地，所述钢梁4内部给构件9施力处设置有钢肋1，以保证钢梁4的刚度。所述分配梁10内部设置有钢肋1，以保证分配梁10的刚度。

进一步地，所述定位柱6与构件9之间设置有三角支座13。所述三角支座13的设置便于准确确定构件9的受力位置。

进一步地，所述钢梁4与钢臂7通过销钉连接。使得钢梁4可相对于钢臂7转动，便于在钢梁4下方放置构件9和分配梁10。

具体地，所述定位柱6底面沿滑槽11长度方向设置有两根光圆钢筋8，所述光圆钢筋8可沿滑槽11滑动。

所述定位柱6的尺寸为400mm×400mm×450mm，其制作过程如下：采用四根型号为φ10，长度为450mm的螺纹钢筋以菱形竖直分布，采用压力焊法将上述钢筋底端焊接在尺寸为400mm×400mm×10mm的钢板上，再沿钢板边缘之模板，模板高度为450mm，再向模板内部浇铸混凝土使其成型；最后，在钢板底部沿滑槽方向用压力焊法焊接两根型号为φ20，长度为400mm的光圆钢筋，光圆钢筋置于滑槽11内保证定位柱6可沿滑槽11滑动。

所述异形承台5底面设置有多根抗弯钢筋，所述抗弯钢筋十字交错，呈网状分布，所述抗弯钢筋用于承担加载过程中，给异形承台5带来的巨大的弯矩内力，保证异形承台5正常工作。

所述异形承台5为对称的多边形，可选地，设置有10条边，分别为a1～a10，参见图3，所述边a3和a9的连线上设置所述的滑槽11，保证定位柱6在异形承台5上具有足够长的移动距离，使得定位柱8能够支撑不同尺寸的构件6；所述边a5、a6和a7围成的异形承台5的部分，使得异形承台5沿钢梁4长度方向得以延长，从而使异形承台5能够承受加载过程中带来的弯矩，保证整个实验装置的稳定性。

所述异形承台5单边尺寸分别为400mm×1000mm×400mm×1000mm×600mm×400mm×600mm×1000mm×400mm×1000mm的多边相接的异形钢筋混凝土承台，便于支模制作，且在满足了测量要求的同时节省了大量的空间。

本实用新型的装置整体高度为1800mm，最宽处宽度为2200mm，最窄处为400mm、长度为3300mm。

本实用新型的再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置，其具体加载步骤如下：

(1)本次试验设计对比试件天然骨料混凝土梁1个，取代率50％再生混凝土梁1个，100％再生混凝土梁2个，其中1个100％再生混凝土试件进行短期加载以确定该批试件承载力极限状态及正常使用阶段极限状态。试验方法严格按照《混凝土结构试验方法标准》GB50152-92要求执行，制作三根尺寸均为400mm×400mm×2000mm，配筋方式均为纵筋4B12，箍筋φ8125,将三个试件浇筑后放入标准养护室养护28d后开始进行长期加载试验研究。

(2)在异形承台5上的滑槽11内加入5mm深的润滑油，推动两个混凝土定位柱6，使其内侧间距为1600mm，然后将构件9移动至定位柱6上。

(3)将钢梁4压在分配梁10上把合力分为两个大小相等的分力对构件9实行三分点加载，然后往加载平台3上加载配重块，为防止加载配重块在长期试验过程中因吸水导致加载数值变化，对废弃2年以上的混凝土块进行重新称量标定作为加载配重。试验开始时先进行预加载，测试仪器正常后卸载，重新加载直至构件正截面裂缝宽度达0.2mm时停止，认定此时试件处于正常使用极限状态并维持荷载不变进入长期试验期。三个待测构件所加的配重块的总重量依次为G₁＝1320kg、G₂＝963kg、G₃＝832kg，长期加载过程中主要测量内容为：(1)试验环境温湿度。鉴于温湿度对试验构件长期性能的影响，试验测量中监控试验区温湿度变化，并采取措施保证其波动幅度小于最终平均值10％范围内；(2)再生混凝土构件正截面裂缝测量。试验前先将试件表面刷白，并分成5cm×5cm的方格网以便观察和记录裂缝情况。每次观测时记录裂缝发展与形态，记录裂缝宽度数值。

参见公式1：

F_合＝G×(L_读÷L₁) 公式1

F_合表示构件所受合力大小；G表示所加配重块的重量

L₁＝500mm，L_读为钢梁上的读数，本次试验L_读＝4000mm，

三个构件实际受的合压力分别为F_合1＝10560kg、F_合2＝7704kg、F_合3＝6656kg，上述合压力为配重块重量的8倍，将加载期分为1周、1个月、3个月、1年、2年共五个阶段。

上述加载装置在较长时间的加载中表现出稳定性和整体性好的优势，具体试验结果如表1所示：

表1 裂缝宽度对比表 (mm)

观测时间	1天	1周	1个月	3个月	1年	2年
							普通混凝土最大裂缝宽度	0.180	0.205	0.225	0.245	0.250	0.260
普通混凝土平均裂缝宽度	0.081	0.085	0.105	0.125	0.140	0.150
							50％再生混凝土最大裂缝宽度	0.190	0.210	0.235	0.265	0.270	0.280
50％再生混凝土平均裂缝宽度	0.090	0.102	0.108	0.125	0.130	0.140
							100％再生混凝土最大裂缝宽度	0.180	0.210	0.235	0.269	0.290	0.310
100％再生混凝土平均裂缝宽度	0.090	0.105	0.121	0.143	0.143	0.154

Claims

1.一种再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置，其特征在于，包括异形承台(5)，所述异形承台(5)上方设置有两个可相对于异形承台(5)沿水平方向滑动的定位柱(6)，两个所述定位柱(6)的上方共同支撑一个构件(9)，所述构件(9)的上方设置加载装置。

2.如权利要求1所述的再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置，其特征在于，所述异形承台(5)上沿其宽度方向设置有滑槽(11)，所述定位柱(6)可沿滑槽(11)滑动。

3.如权利要求1所述的再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置，其特征在于，所述加载装置包括水平设置且与所述构件(9)垂直的钢梁(4)，所述钢梁(4)上标有刻度；所述钢梁(4)一端通过竖直设置的钢臂(7)与异形承台(5)连接，钢梁(4)与钢臂(7)活动式连接；

所述钢梁(4)的另一端下方安装可沿钢梁(4)长度方向滑动的加载平台(3)。

4.如权利要求3所述的再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置，其特征在于，所述钢梁(4)上安装有滑轮(2)，所述滑轮(2)可沿钢梁(4)长度方向滑动，所述滑轮(2)下方连接所述加载平台(3)。

5.如权利要求3所述的再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置，其特征在于，所述钢梁(4)与构件(9)之间设置有一个分配梁(10)；所述分配梁(10)与构件(9)之间设置有圆轴支座(12)和三角支座(14)，所述圆轴支座(12)和三角支座(14)关于分配梁(10)中间位置对称设置。

6.如权利要求1所述的再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置，其特征在于，所述定位柱(6)与构件(9)之间设置有三角支座(13)。

7.如权利要求3至5任一所述的再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置，其特征在于，所述钢梁(4)与钢臂(7)通过销钉连接。

8.如权利要求1至6任一所述的再生混凝土长期裂缝试验多比例加载装置，其特征在于，所述异形承台(5)为对称的多边形。