CN212539953U - 侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试装置，四根预应力精轧螺纹钢筋依次穿过两块正方形钢板，两块正方形钢板的外侧端分别设有与对应预应力精轧螺纹钢筋旋接的精轧螺母；所述圆柱形钢套筒位于左侧正方形钢板与混凝土受压试件左端面之间，所述圆柱形钢套筒的外表面贴有应变片，该应变片通过连接导线与电阻应变仪相连接，所述混凝土受压试件的两端分别设有千分表。在正常使用状态下的持续荷载通过装置一端的拉拔仪施加，拉拔仪推动正方形钢板对试件施加压力，再紧固精轧螺母实现持荷。持续荷载大小通过电阻应变仪得出，轻微旋转精轧螺母实现对荷载的微调。同时持荷装置也可兼做测试装置，用于测试侵蚀服役环境下试件的徐变性能和受压持荷。
Description
技术领域
本实用新型属于土木工程测试领域，具体涉及侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试装置，尤其适用于研究混凝土受压试件在荷载与侵蚀环境耦合作用下受压持荷与徐变性能测试试验装置。
背景技术
混凝土结构因性能优越、造价低、施工简单而被广泛应用于城市建筑、道路桥梁、港口堤坝、海底隧道等建设项目中，是目前应用最为广泛的结构形式之一。然而，随着混凝土结构应用范围和服役时间的不断增长，混凝土材料发生徐变、力学性能下降，部分结构或构件由于各种各样的原因发生过早破坏，达不到预定的设计使用寿命，除了结构设计抗力不足之外，更多的原因则是由于结构的耐久性不足导致。混凝土结构的耐久性是指结构及其各组成部分，在所处的自然环境和使用条件等因素的长期作用下，能够抵抗材料性能劣化且不需花费大量资金维修，仍能维持结构安全性、适用性和外观要求的能力。影响混凝土结构耐久性下降的因素主要包括：混凝土的碳化、化学腐蚀、冻融循环破坏、碱集料反应等。海工混凝土结构服役环境恶劣，不仅遭受海洋环境因素如温度、湿度变化、氯离子侵蚀，而且还承受一些长期荷载的作用。在侵蚀环境服役下的混凝土结构，力学性能下降致使结构承载能力下降，混凝土材料发生徐变使结构产生内力重布、预应力混凝土结构产生预应力损失。这些荷载与侵蚀环境的耦合作用，导致混凝土结构在设计使用期内出现保护层剥落、钢筋锈蚀和预应力损失等问题，结构过早发生材料劣化、承载能力下降，最终丧失结构的耐久性能，已成为影响混凝土结构使用寿命的重要问题。
侵蚀服役环境混凝土结构因耐久性不足而破坏情况十分普遍，造成了巨大的工程损失，特别是海工混凝土结构的耐久性问题导致的损失更为明显，并且表现出逐年加剧的趋势。随着我国对外贸易和海洋经济的快速发展，港口、近岸工程及海洋工程建设中发挥了越来越重要的作用，处于海洋环境下的港口码头、跨海跨江大桥、海底隧道、石油钻井平台等海工结构基本仍以钢筋混凝土结构为主要结构形式。因此，需要对荷载与侵蚀环境的耦合作用下混凝土结构、构件的耐久性进行研究。
近些年来，人们对混凝土受压试件在持续荷载下的长期性能尤其是在侵蚀服役环境（荷载与侵蚀环境耦合作用）下的力学性能与耐久性进行了一些研究，但是不同研究者选用的试验方法与试验设备各不相同，难以进行横向比较。已有的持荷装置虽然能够实现持荷加载，但也存在着很多缺点有待研究解决。如运用杠杆加载方式进行加载，用于加载的重物容易受环境影响而变化，不够安全；试验装置需要用到反力架，所占空间较大。在以往研究中，对混凝土受压试件在荷载长期作用下耐久性研究的持荷装置体积大、长期占用实验室常用设备，如荷载传感器等。因此亟需制定一套简便快捷的侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试试验装置。
实用新型内容
本实用新型针对已有混凝土受压持荷装置，加载时需要同时拧动端部的四个螺母、需要两人配合完成导致试验操作过程较为复杂的问题，提供了一种采用拉拔仪的方法。通过拉拔仪对试件施加荷载，降低了试验操作难度，节省了人力。该套持荷装置能提供稳定、有效的持续荷载。同时持荷装置也可兼做测试装置，用于测试侵蚀服役环境下试件的徐变性能和受压持荷。
此装置不需要采用单独的荷载传感器，采用圆柱形钢套筒外贴应变片的方法使其用做荷载传感器，简化了试验装置，降低了长期持荷需占用大量荷载传感器的成本问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试装置，其特征是，包括混凝土受压试件、两块平行布置的正方形钢板、圆柱形钢套筒、四根预应力精轧螺纹钢筋；四根预应力精轧螺纹钢筋依次穿过两块正方形钢板，两块正方形钢板的外侧端分别设有与对应预应力精轧螺纹钢筋旋接的精轧螺母；所述混凝土受压试件位于两块正方形钢板之间，所述圆柱形钢套筒位于左侧正方形钢板与混凝土受压试件左端面之间；所述圆柱形钢套筒的外表面贴有应变片，该应变片通过连接导线与电阻应变仪相连接，所述混凝土受压试件的两端分别设有千分表。
进一步的，位于右侧的正方形钢板，其右侧还设有一块正方形钢板，四根预应力精轧螺纹钢筋穿过该最右侧的正方形钢板，且最右侧正方形钢板的右侧设有与对应预应力精轧螺纹钢筋旋接的精轧螺母，两块右侧的正方形钢板之间夹持有拉拔仪。
进一步的，所述圆柱形钢套筒的两端分别设有钢垫板，以与左侧的正方形钢板、混凝土受压试件左端面接触。
进一步的，所述千分表有四块，分别两两对称布置在混凝土受压试件两端的钢垫板、正方形钢板的上端。
进一步的，所述钢垫板为正方形，其面积大于混凝土受压试件横截面积。
进一步的，所述正方形钢板四角设有供预应力精轧螺纹钢筋穿过的预留孔，预留孔的直径大于预应力精轧螺纹钢筋直径。
本实用新型中，所述钢板采用不锈钢的钢材制作；在正常使用状态下的持续荷载通过装置一端的拉拔仪施加，拉拔仪推动正方形钢板对试件施加压力，再紧固精轧螺母实现持荷。持续荷载大小通过电阻应变仪得出，轻微旋转精轧螺母实现对荷载的微调。
本的有益效果在于：
1.本实用新型构造简单、易于操作；
2.本实用新型可以兼做混凝土受压持荷装置和测试装置，比较便捷；
3.本实用新型不需要用到反力架即可对试件施加可靠、稳定的持续荷载，并用贴应变片的圆柱形钢套筒做荷载传感器，极大的减小了持荷和测试装置所占的空间；
4.本实用新型通过拉拔仪对试件施加荷载，可以保证钢板平稳推进、降低了试验操作难度，节省了人力；
5.本实用新型采用耐腐性不锈钢料制作，不易锈蚀；将试件持荷后放入侵蚀环境模拟装置（如冻融试验箱、碳化箱，氯盐、硫酸盐侵蚀溶液环境等），使试件处于荷载与侵蚀环境耦合作用状态，模拟侵蚀环境服役受力状态，测试试件的力学性能及耐久性能。
附图说明
图1为本实用新型的俯视图；
图2为正方形钢板的示意图；
图3为钢垫圈的示意图；
图4为精轧螺母示意图；
图中：1为正方形钢板，2为钢垫圈，3为精轧螺母，4为预应力精轧螺纹钢筋，5为钢垫板，6为圆柱形钢套筒，7为混凝土受压试件，8为拉拔仪，9为应变片，10为电阻应变仪，11为连接导线，12为千分表。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试装置，包括正方形钢板1、钢垫圈2、精轧螺母3、预应力精轧螺纹钢筋4、钢垫板5、圆柱形钢套筒6、混凝土受压试件7、拉拔仪8、应变片9、电阻应变仪10、连接导线11、千分表12。
如图2所示，所述正方形钢板1共有三块，分别设置在装置两端以及混凝土受压试件7与拉拔仪8之间，且钢板四角设置四个圆形预留孔；如图3所示，所述钢垫圈2设置在正方形钢板1与精轧螺母3之间；如图4所示，所述精轧螺母3为六角螺母，设置在正方形钢板1的外侧；所述预应力精轧螺纹钢筋4有四根，分别穿过三块正方形钢板1四角的预留孔，并通过精轧螺母3拧紧；所述钢垫板5有两块，为正方形，分别设置在圆柱形钢套筒6两端，用于保证混凝土受压试件7受压面的平整；所述圆柱形钢套筒6内外表面均光圆，通过外贴应变片9做荷载传感器，可用于测量混凝土受压试件7所受荷载；所述拉拔仪设置在右侧的两块正方形钢板中间。所述混凝土受压试件7，试件浇筑成型24h后拆模，拆模后放入标准养护室进行养护；所述拉拔仪8设置在两块正方形钢板1中间。
进一步，所述正方形钢板1四角预留孔的直径大于预应力精轧螺纹钢筋4的直径；所述钢垫圈2的外直径大于精轧螺母3的外接圆直径、内直径大于预应力精轧螺纹钢筋4的直径；所述圆柱形钢套筒6两端通过两个钢垫板5分别与正方形钢板1和混凝土受压试件7相连。
再进一步，所述钢垫板5的面积大于混凝土受压试件7的横截面积。以保证混凝土受压试件7受压面受压平整，受力均匀。
所述应变片9贴在圆柱形钢套筒6的外表面，应变片9通过连接导线11与电阻应变仪10相连接。持荷时，圆柱形钢套筒6受压，其压应变的大小可借助电阻应变仪10显示，并通过计算转换为圆柱形钢套筒6所受的压力，圆柱形钢套筒6处的压力即为混凝土受压试件7所受的持续荷载。
所述千分表12有四块，分别设置在混凝土受压试件7两端的钢垫板5和正方形钢板1内侧的上端，用于测量加载端和自由端位移。在钢垫板5和正方形钢板1上端的左右两边各放置一个千分表12，计算时取两个千分表12的平均值，用于消除加载过程中的倾斜偏差。
所述装置采用耐腐性不锈钢料制作，在侵蚀环境作用下耐久性不降低。
在正常使用状态下，持续荷载通过装置一端的拉拔仪8施加，拉拔仪8推动其左侧的正方形钢板1对混凝土受压试件7施加压力，再紧固此正方形钢板1外侧的精轧螺母3实现持荷。将拉拔仪8卸载，持续荷载的大小通过做荷载传感器的圆柱形钢套筒6测得。若测得的荷载大小没有达到目标，则推动右侧的正方形钢板1顶住拉拔仪8，并用精轧螺母3紧固。再次用拉拔仪8按上述方法加载，至荷载达到目标大小，轻微旋转混凝土受压试件7右侧的精轧螺母3实现对荷载的微调。在持荷过程中，必须保证两端正方形钢板面的平行。然后，将试件持荷后整体放入侵蚀环境模拟装置，并保证千分表12露出侵蚀溶液。用电阻应变仪10进行实时监测，监测到的数值如有变化，要即时调整，保持稳定数值。
侵蚀时间每达到一定预定天数，取出试件，在压力试验机上进行受压性能试验。
混凝土受压徐变性能测试时，对侵蚀环境模拟装置中的持荷装置，每持荷一定预定天数，记录千分表12的读数，测量试件在侵蚀环境下的受压变形，以研究混凝土在侵蚀环境下的徐变性能。
最后，本实用新型/发明不限于上述实施方式，还可以在本实用新型/发明实质内容的基础上进行很多变形，本领域的技术人员能够在本实用新型/发明公开的内容基础上直接联想到的所有变形，均应认为是本实用新型/发明的保护范围。
Claims (6)
1.侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试装置，其特征是，包括混凝土受压试件、两块平行布置的正方形钢板、圆柱形钢套筒、四根预应力精轧螺纹钢筋；四根预应力精轧螺纹钢筋依次穿过两块正方形钢板，两块正方形钢板的外侧端分别设有与对应预应力精轧螺纹钢筋旋接的精轧螺母；所述混凝土受压试件位于两块正方形钢板之间，所述圆柱形钢套筒位于左侧正方形钢板与混凝土受压试件左端面之间；所述圆柱形钢套筒的外表面贴有应变片，该应变片通过连接导线与电阻应变仪相连接，所述混凝土受压试件的两端分别设有千分表。
2.根据权利要求1所述的侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试装置，其特征是，位于右侧的正方形钢板，其右侧还设有一块正方形钢板，四根预应力精轧螺纹钢筋穿过该最右侧的正方形钢板，且最右侧正方形钢板的右侧设有与对应预应力精轧螺纹钢筋旋接的精轧螺母，两块右侧的正方形钢板之间夹持有拉拔仪。
3.根据权利要求1所述的侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试装置，其特征是，所述圆柱形钢套筒的两端分别设有钢垫板，以与左侧的正方形钢板、混凝土受压试件左端面接触。
4.根据权利要求3所述的侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试装置，其特征是，所述千分表有四块，分别两两对称布置在混凝土受压试件两端的钢垫板、正方形钢板的上端。
5.根据权利要求3所述的侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试装置，其特征是，所述钢垫板为正方形，其面积大于混凝土受压试件横截面积。
6.根据权利要求1所述的侵蚀服役环境下混凝土受压持荷与徐变性能测试装置，其特征是，所述正方形钢板四角设有供预应力精轧螺纹钢筋穿过的预留孔，预留孔的直径大于预应力精轧螺纹钢筋直径。
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