CN206095167U - 试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置，包括不锈钢拉伸棒，固定用螺栓，环形固定器，水泥基复合材料试件，不锈钢圆盘，环形夹片，刻度指针杆，矩形刻度条，浇筑试件用试模，光纤光栅应变计，其中不锈钢拉伸杆具有不同的直径，代表不同的约束力，可以根据需要调换，本装置安装简单，使用方便，且能跟随试件放进所需环境中，不变形且依然发挥作用，能比较直观的得出试件在不同龄期时膨胀所产生的应力和变形。

Description

试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于测量水泥基复合材料在外界环境下发生膨胀时所产生的应力，以及横向和纵向应变的装置。

背景技术

混凝土和砂浆是当代主要的水泥基土木工程材料，被普遍应用在房建工程、桥梁工程、还有水利及其它工程中。但是近几十年以来，国内外屡次发生因混凝土结构耐久性不足而造成的结构功能提前失效甚至破坏崩塌的事故，给人类造成了巨大的经济损失和生命财产安全问题。所以国内外许多学者着力于研究混凝土或者砂浆发生破坏的原因，发现其中一个重要的原因就是：在外界环境的长期作用下，混凝土会发生结晶、膨胀、开裂，而逐渐失去强度。所以许多学者致力于研究混凝土或者砂浆发生膨胀的原因以及所产生的后果。

将水泥基复合材料试件置于一定的环境中，观察它在一定的时期所产生的应力和变形，再与现代微观表征技术相结合，可以研究混凝土发生膨胀的原因。但是目前用于研究水泥基复合材料膨胀的仪器大多测试不稳定，或者仪器本身在腐蚀环境下产生变形而不能准确测出变形数据。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种研究水泥基复合材料发生膨胀时所用到的装置，可以通过调节仪器来调节约束力，并能测量所产生的膨胀应力和应变，用于评价水泥基复合材料的各项性能。

为实现上述目的，本实用新型公开了如下技术方案：

一种试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置，包括不锈钢拉伸杆、固定螺栓、环形固定器、水泥基复合材料试件、不锈钢圆盘、环形夹片、刻度指针杆、矩形刻度条、浇筑试件用试模和光纤光栅应变计：

不锈钢拉伸杆通过环形固定器与两个不锈钢圆盘固定连接在一起；水泥基复合材料试件通过固定螺栓被夹紧在两个不锈钢圆盘之间；环形固定器将设有螺纹的不锈钢拉伸杆固定在不锈钢圆盘上；不锈钢圆盘上设有便于固定螺栓穿过而固定试件的螺纹孔；环形夹片具有弹性，中间有缝隙，环形夹片套在试件外面，并且随着试件的膨胀而张开，缝隙的两边分别固定有刻度指针杆和矩形刻度条；浇筑试件用试模的尺寸与整套装置相匹配，中间部分为空心，浇筑得到水泥基复合材料试件；光纤光栅应变计固定在不锈钢拉伸杆的表面。

进一步的，所述刻度指针杆固定在环形夹片的裂缝边缘，并随着环形夹片的膨胀而垂直移动，与矩形刻度条一起显示膨胀量。

进一步的，所述矩形刻度条固定在环形夹片的裂缝的另一侧，并随着环形夹片的膨胀而垂直移动，并且有刻度。

进一步的，所述矩形刻度条设有支撑部分和垂直于支撑部分的刻度部分，刻度部分中部镂空，刻度指针杆处于镂空处。

进一步的，所述光纤光栅应变计焊接或胶结在不锈钢拉伸杆的表面。

进一步的，所述环形夹片由铜制成。

进一步的，所述不锈钢圆盘上设有用于卡进水泥基复合材料试件的卡槽。

本实用新型公开的一种试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置，具有以下有益效果：

1.本实用新型提供了一种实验时测量水泥基复合材料应力应变的装置，安装方便，操作简单，可以更换不同直径的拉伸杆来获取不同的约束力，纵向应变可以通过应变计得到，横向变形可以通过指针杆直接观察到。

2.本实用新型提供的装置所用材料可以浸水且不发生变形，所以在进行实验时，试件可以连同装置一起置于需要的环境中，哪怕是酸性或碱性环境，这样就方便不同环境下研究实验的进行。

附图说明

图1为本实用新型测量混凝土试件纵向应变装置的剖面结构示意图。

图2为本实用新型装置所用不锈钢拉伸杆，为不同直径的不锈钢拉伸杆结构示意图。

图3为不锈钢圆盘的平面图。

图4为包括环形夹片、刻度指针杆和矩形刻度条的结构示意图。

图5为浇筑试件所用试模。

各附图标记为：1、不锈钢拉伸杆，2、固定螺栓，3、环形固定器，4、水泥基复合材料试件，5、不锈钢圆盘，6、环形夹片，7、刻度指针杆，8、矩形刻度条，9、试模，10、光纤光栅应变计。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步描述。

请参见图1-图5。本实用新型为水泥基复合材料膨胀应力应变装置的剖面图，用于对试件产生约束力，并通过测量拉伸杆的长度变化计算产生的应力和应变。

实施例1

一种试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置，包括不锈钢拉伸杆1、固定螺栓2、环形固定器3、水泥基复合材料试件4、不锈钢圆盘5、环形夹片6、刻度指针杆7、矩形刻度条8、浇筑试件用试模9和光纤光栅应变计10：

不锈钢拉伸杆1通过环形固定器3与两个不锈钢圆盘5固定连接在一起，环形固定器3的尺寸与不锈钢拉伸杆1尺寸配套，不锈钢拉伸杆1的两端设有螺纹，穿过不锈钢圆盘5，由环形固定器3固定在一起；水泥基复合材料试件4通过固定螺栓2被夹紧在两个不锈钢圆盘5之间；环形固定器3将设有螺纹的不锈钢拉伸杆1固定在不锈钢圆盘5上；不锈钢圆盘5上设有便于固定螺栓2穿过而固定试件的螺纹孔；环形夹片6具有弹性，中间有缝隙，环形夹片6套在试件4外面，并且随着试件4的膨胀而张开，缝隙的两边分别固定有刻度指针杆7和矩形刻度条8；浇筑试件用试模9的尺寸与整套装置相匹配，中间部分为空心，浇筑得到水泥基复合材料试件4；光纤光栅应变计10固定在不锈钢拉伸杆1的表面。

实施例2

本实施例中，所述刻度指针杆7固定在环形夹片6的裂缝边缘，并随着环形夹片6的膨胀而垂直移动，与矩形刻度条8一起显示膨胀量。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。

实施例3

本实施例中，所述矩形刻度条8固定在环形夹片6的裂缝的另一侧，并随着环形夹片6的膨胀而垂直移动，并且有刻度。本实施例的其余技术方案与实施例2一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。

实施例4

本实施例中，所述矩形刻度条8设有支撑部分和垂直于支撑部分的刻度部分，刻度部分中部镂空，刻度指针杆7处于镂空处，刻度指针杆7可以在矩形刻度条8内自由移动，在水泥基复合材料试件4发生膨胀时准确指出数据。本实施例的其余技术方案与实施例3一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。

实施例5

本实施例中，所述光纤光栅应变计10焊接或胶结在不锈钢拉伸杆1的表面，可做长期监测。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。

实施例6

本实施例中，所述环形夹片6由铜制成，既有一定的形状，又具有弹性，在水泥基复合材料试件4发生膨胀时能随着一起膨胀。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。

实施例7

本实施例中，所述不锈钢圆盘5上设有用于卡进水泥基复合材料试件4的卡槽。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。

本实用新型中所述装置的不锈钢拉伸杆1弹性模量已知，且有多个不同直径的拉伸杆，方便更换，不同的直径代表不同的约束力，产生的应力由拉伸杆的应变进行计算。

本装置中的两个不锈钢圆盘完全相同，具有八个螺纹孔，并具有卡槽，成型好的水泥基复合材料试件4卡进卡槽内，并且两边有固定螺栓穿过螺纹孔，将水泥基复合材料试件4牢牢加载两个圆盘之间。

本实用新型的实验原理如下：

水泥基复合材料在硬化成型之后具有一定的强度，但是在周围硫酸盐腐蚀环境的长期作用下，会发生不同程度的膨胀，并且在不同的约束力下，发生膨胀或者破坏的程度也有所不同，如同在混凝土内部设置预应力钢筋就会减缓混凝土的开裂。本实用新型可以通过换取不同直径的拉伸杆，来给水泥基复合材料试件不同的约束力，通过光纤光栅应变计的变形结果，来确定混凝土的纵向应变，并且通过计算得到应力，通过环形夹片上指针杆的刻度来确定混凝土试件的横向变形，从而方便的得到在不同龄期混凝土的应变。

本实用新型在使用时采取如下步骤：

第一步，将所需水泥基复合材料配制搅拌均匀，注入到模具内，模具内壁涂有均匀的油，以方便成型后脱模，然后按照相关规范振动捣实，密封存放在20℃下，24小时后，成型后的试件使用液压机脱模。

第二步，脱模后的试件4两端用研磨机研磨光滑，标准养护到28天龄期，然后取出待用。

第三步，选择所需拉伸杆，通过测量由拉伸载荷为5kN试验机的应用所产生的弹性变形，对拉伸杆进行校准，校准合格后的不锈钢拉伸杆1待用。

第四步，将带有光纤光栅应变计10的不锈钢拉伸杆1，穿过试件4，并将光纤光栅应变计10的尾纤从两端拉出，然后将不锈钢圆盘5卡在试件4一端，再用另一个圆盘卡在试件4的另一端，用固定螺栓2通过不锈钢圆盘5将试件牢牢固定在圆盘之间。

第五步，将尾纤嵌入拉伸杆的凹槽内，加上环形固定器3，将不锈钢拉伸杆1与圆盘紧紧锁住，并将封口处进行滴蜡或者油封处理，确保外界环境中的液体无法进入内部。

第六步，将试件完全固定在装置中后，检查刻度指针杆7与矩形刻度条8之间是否可以任意滑动，然后将环形夹片6套在试件的中间位置。

第七步，整套装置安装完毕，可以将装置连同试件放置在实验所需的环境中进行腐蚀，在需要的时间可以通过光纤光栅应变计10得到纵向拉伸的应变，和环形夹片6上指针的刻度，从而得到膨胀产生的应变，并且通过计算得到应力。

本装置结构简单，稳定性好，安装方便，易于携带，能节省大量人力，物力，适用于实验研究和科学研究。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置，其特征在于，包括不锈钢拉伸杆、固定螺栓、环形固定器、水泥基复合材料试件、不锈钢圆盘、环形夹片、刻度指针杆、矩形刻度条、浇筑试件用试模和光纤光栅应变计：

不锈钢拉伸杆通过环形固定器与两个不锈钢圆盘固定连接在一起；水泥基复合材料试件通过固定螺栓被夹紧在两个不锈钢圆盘之间；环形固定器将设有螺纹的不锈钢拉伸杆固定在不锈钢圆盘上；不锈钢圆盘上设有便于固定螺栓穿过而固定试件的螺纹孔；环形夹片具有弹性，中间有缝隙，环形夹片套在试件外面，并且随着试件的膨胀而张开，缝隙的两边分别固定有刻度指针杆和矩形刻度条；浇筑试件用试模的尺寸与整套装置相匹配，中间部分为空心，浇筑得到水泥基复合材料试件；光纤光栅应变计固定在不锈钢拉伸杆的表面。

2.根据权利要求1所述的试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置，其特征在于，所述刻度指针杆固定在环形夹片的裂缝边缘，并随着环形夹片的膨胀而垂直移动，与矩形刻度条一起显示膨胀量。

3.根据权利要求2所述的试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置，其特征在于，所述矩形刻度条固定在环形夹片的裂缝的另一侧，并随着环形夹片的膨胀而垂直移动，并且有刻度。

4.根据权利要求3所述的试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置，其特征在于，所述矩形刻度条设有支撑部分和垂直于支撑部分的刻度部分，刻度部分中部镂空，刻度指针杆处于镂空处。

5.根据权利要求1所述的试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置，其特征在于，所述光纤光栅应变计焊接或胶结在不锈钢拉伸杆的表面。

6.根据权利要求1所述的试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置，其特征在于，所述环形夹片由铜制成。

7.根据权利要求1所述的试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置，其特征在于，所述不锈钢圆盘上设有用于卡进水泥基复合材料试件的卡槽。