CN218496628U - 一种测定混凝土三轴徐变的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，包括横轴加载架、纵轴加载架及竖轴加载架，三种加载架结构相同，纵轴加载架包括设置在混凝土试件上方的上压板和中压板及设置在混凝土试件下方的下压板，上压板、中压板及下压板相对应的四个角分别通过各自丝杆连接，上压板和中压板之间设有用于向混凝土试件施加荷载的千斤顶，中压板和混凝土试件上表面之间及下压板和混凝土试件下表面之间分别设有用于向混凝土试件传递荷载的加载块。本实用新型的试验装置，能够测定混凝土试件三轴形变，操作简单，荷载稳定，测读方便准确，体积小，价格便宜，适于长期测量使用。

Description

一种测定混凝土三轴徐变的试验装置

技术领域

本实用新型属于混凝土三轴徐变性能研究技术领域，具体涉及一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，该试验装置采用持载装置对混凝土试件施加恒定荷载并测定混凝土试件随时间变化的三个方向变形。

背景技术

混凝土三轴徐变加载装置主要目的是对混凝土试件施加长期三轴压力荷载，来测定混凝土试件在持续荷载下随时间的变形。试验过程中持荷不但要稳定，且使用的量测仪器，在量程和精度都满足要求的同时，还要考虑价格、试件大小、形状等问题，最重要的是要适应长期测量使用。目前徐变试验的加载装置主要有杠杆式徐变装置、弹簧式徐变仪等，都是基于规范采取的单轴徐变试验装置，并不能满足试验的需要，且这种试验装置采用液压装置进行加载，所以稳定性难以保证，采用应变片或电子位移计进行变形测量，通过IMC采集数据，所以不适合长期使用，因一旦出现断电或仪器发生故障时，将无法完成测量工作，保证不了测量数据的完整性，而且价格贵，成本高，所以在长期试验中，不适宜采用这种电子类测量仪器。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，操作简单，荷载稳定，测读方便准确，体积小，价格便宜，适于长期测量使用。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，横轴加载架、纵轴加载架及竖轴加载架，三种加载架结构相同，所述纵轴加载架包括设置在混凝土试件上方的上压板和中压板及设置在混凝土试件下方的下压板，上压板、中压板及下压板对应的四个角分别通过独立的丝杆连接，所述上压板和中压板之间设有用于向混凝土试件施加荷载的千斤顶，中压板和混凝土试件上表面之间及下压板和混凝土试件下表面之间分别设有用于向混凝土试件传递荷载的加载块。

进一步地，如上述所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，所述中压板为叠置的三层板，其从上至下依次包括第一层子中压板、第二层子中压板和第三层子中压板，所述第一层子中压板和第二层子中压板之间设有用于测量荷载变化的传感器。

进一步地，如上述所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，所述第二层子中压板和第三层子中压板之间设有用于矫正装置偏心的球铰。

进一步地，如上述所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，所述下压板为叠置的二层板，其从上至下依次包括第一层子下压板和第二层子下压板，所述第一层子下压板和第二层子下压板之间设有起缓冲和减震作用的碟簧。

进一步地，如上述所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，所述加载块和混凝土试件之间设有保证混凝土试件受力均匀的减磨片。

进一步地，如上述所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，所述千斤顶、传感器、球铰、加载块、混凝土试件及碟簧的中心处于同一轴线上。

进一步地，如上述所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，还包括变形测量装置，该变形测量装置包括用于测定混凝土试件长度方向变形量的第一子变形测量装置、宽度方向变形量的第二子变形测量装置及厚度方向变形量的第三子变形测量装置。

进一步地，如上述所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，所述第一子变形测量装置包括第一不锈钢杆、第一千分表和两个第一夹具，两个第一夹具分别固定在混凝土试件长度方向的两个加载块上，用于固定第一不锈钢杆和第一千分表；第二子变形测量装置包括第二不锈钢杆、第二千分表、两个第二夹具及两个第二连接件，两个所述第二夹具分别通过两个第二连接件固定在混凝土试件宽度方向的两个加载块上，用于固定第二不锈钢杆和第二千分表；第三子变形测量装置包括两个第三不锈钢杆、两个第三千分表、两个第三夹具及两个第三连接件，两个第三夹具分别通过两个第三连接件固定在混凝土试件厚度方向的两个加载块上，用于固定第三不锈钢杆和第三千分表。

进一步地，如上述所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，两个所述第一夹具设置在同一条水平线上，且第一不锈钢杆的自由端与第一千分表的测量头对准接触；两个第二夹具设置在同一条水平线上，且第二不锈钢杆自由端与第二千分表测量头对准接触；两个第三夹具设置在同一条垂直线上，且第三不锈钢杆的自由端与第三千分表对准接触。

进一步地，如上述所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，还包括综合采集模块与显示部分，综合采集模块与传感器连接，用于采集传感器的压力示数，显示部分与综合采集模块连接，用于接收综合采集模块压力示数并通过显示终端显示。

本实用新型的有益技术效果在于：

(1)本实用新型通过在混凝土试件三轴上分别设置加载架，从而可完成三轴徐变测量，加载架上各部件采用可拆卸的方式连接，使用灵活方便，当某个部件出现故障时，可及时更换，不受其他部件影响。

(2)本实用新型采用千斤顶加载，荷载稳定，加载及补载简单，高度可调控范围大，通用性强，操作方便，价格便宜。

(3)本实用新型通过在加载方向设置球铰，当装置有一定程度的偏心时，可以通过球铰来抵消，所以装置容错率较好，允许装置之间制作误差的存在。

(4)本实用新型通过设置加载块，加载块与压板通过螺栓连接，可以通过更换加载块的尺寸以满足不同混凝土试件大小的持载需求。

(5)本实用新型的变形测量装置采用千分表，其数值变化稳定，跳动小，且满足精度要求，价格便宜，能重复使用，长期测量性能可靠，在外部断电条件下仍可正常工作，保证了测量数据的完整性，准确地反映了混凝土试件的徐变。

(6)本实用新型的试验装置，体积小，节省空间，环境适应性强，可适应不同条件下的加载要求，满足多种工程测试。

附图说明

图1为本实用新型试验装置的主视图；

图2为本实用新型试验装置的俯视图；

图3为本实用新型试验装置的左视图；

图4为球铰延直径的截面图；

图5为千斤顶的安装图；

图6为球铰的安装图；

图7为碟簧的安装图；

图8a为变形测量装置的主视图；

图8b为变形测量装置的俯视图；

图8c为变形测量装置的左视图；

图9为第一夹具的结构示意图；

图10为第二夹具的结构示意图。

图中：1、13螺母；2千斤顶；3丝杆；4传感器；5球铰；6加载块；7中压板；8混凝土试件；9碟簧；10第三层子中压板；11上压板；12下压板；14第一不锈钢杆；15第一千分表；16第一夹具；

17第二不锈钢杆；18第二千分表；19第二夹具；20第三不锈钢杆；

21第三千分表；22第三夹具；23第二连接件；24第三连接件

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

需要说明的是，本申请的说明书、权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1-3所示，是本实用新型提供的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，其包括加载架、变形测量装置及综合采集模块与显示部分。加载架包括设置在混凝土试件8纵轴上的纵轴加载架、设置在混凝土试件8横轴上的横轴加载架及设置在混凝土试件8竖轴上的竖轴加载架，三种加载架结构完全相同，分别用于向混凝土试件三轴施加恒定荷载。变形测量装置包括6个夹具、3个不锈钢杆及3个千分表，用于测量混凝土试件8在施加恒定荷载后三个方向的位移量。综合采集模块与显示部分与传感器连接，用于采集荷载变化信息并通过显示终端显示。

如图2所示，纵轴加载架包括设置在混凝土试件8上方的上压板11和中压板7及设置在混凝土试件8下方的下压板12，上压板11、中压板7及下压板12对应的四个角分别通过独立丝杆3螺纹连接，丝杆3上端通过螺母1紧固，丝杆3下端通过螺母13紧固，上压板11、中压板7及下压板12均通过螺母1调节固定，上压板11和中压板7之间设有千斤顶2，用于向混凝土试件8施加恒定荷载，中压板7和混凝土试件8上表面之间及下压板12和混凝土试件8下表面之间分别设有加载块6，用于向混凝土试件传递荷载。

其中，中压板7为叠置的三层板，其从上至下依次包括第一层子中压板、第二层子中压板和第三层子中压板10，第一层子中压板和第二层子中压板之间设有传感器4，用于测量载荷变化。

第二层子中压板和第三层子中压板之间设有球铰5，用于调整装置偏心，即当装置有一定程度的偏心时，可以通过球铰5来抵消，所以装置容错率较好，如图4所示。

下压板12为叠置的二层板，其从上至下依次包括第一层子下压板和第二层子下压板，第一层子下压板和第二层子下压板之间设有碟簧9，起缓冲和减震作用，即当千斤顶向混凝土试件施加荷载时，确保装置的稳定性。

在加载块6与混凝土试件8之间加入减磨片(图中未示出)，来消除混凝土试件包装后产生的不良影响，保证混凝土试件受力均匀(混凝土试件8在加载期间为避免水分损失，其表面可以用四层铝箔纸包裹)。减磨片优选三片(但不限三片，视情况而定)，减磨片之间涂抹润滑油来减小摩擦。

另外，千斤顶2、传感器4、球铰5、加载块6、混凝土试件8及碟簧9的中心处于同一轴线上，保证整个设备的稳定性以及更换设备的便捷性。千斤顶2、传感器4、球铰5、碟簧9和加载块6分别通过螺栓固定在对应的压板上，这样拆卸方便，当一个部件出现问题时，其他部件不受影响。如，千斤顶通过螺栓固定在第一层子中压板上，如图5所示；球铰通过螺栓固定在第三层子中压板上，如图6所示；碟簧通过螺栓固定在第二层子下压板上，如图7所示。

变形测量装置包括设置在混凝土试件8长度方向的第一子变形测量装置，用于测定混凝土试件长度方向变形量；设置在混凝土试件8宽度方向的第二子变形测量装置，用于测定混凝土试件宽度方向变形量；设置在混凝土试件8厚度方向的第三子变形测量装置，用于测定混凝土试件厚度方向变形量。需要说明的是，由于本实用新型在混凝土试件三轴上分别设置加载架，所以不能将变形测量装置直接固定在混凝土试件表面上，只能安装在加载块上，通过测量加载块的变形间接反映混凝土试件在持载下的变形。加载块采用钢质材料，因钢的弹性模量远远大于混凝土的弹性模量，可以忽略在持载下钢的变形。

如图8a所示，第一子变形测量装置包括第一不锈钢杆14、第一千分表15和两个第一夹具16，两个第一夹具16分别固定在混凝土试件8长度方向的两个加载块上，第一不锈钢杆14固定在其中一个第一夹具上，第一千分表15固定在另一个第一夹具上。为了保证测量的准确性，两个所述第一夹具16设置在同一条水平线上，且第一不锈钢杆14的自由端与第一千分表15的测量头对准接触。

如图8b所示，第二子变形测量装置包括第二不锈钢杆17、第二千分表18、两个第二夹具19及两个第二连接件23，两个第二夹具19分别通过两个第二连接件23固定在混凝土试件8宽度方向的两个加载块上，第二不锈钢杆17固定在其中一个第二夹具上，第二千分表18固定在另一个第二夹具上。为了保证测量的准确性，两个第二夹具设置在同一条水平线上，且第二不锈钢杆17自由端与第二千分表18测量头对准接触。

如图8c所示，第三子变形测量装置包括第三不锈钢杆20、第三千分表21、两个第三夹具22及两个第三连接件24，两个第三夹具22分别通过两个第三连接件24固定在混凝土试件8厚度方向的两个加载块上，第三不锈钢杆20固定在其中一个第三夹具上，第三千分表21固定在另一个第三夹具上。为了保证测量的准确性，两个第三夹具22设置在同一条垂直线上，且第三不锈钢杆20的自由端与第三千分表21对准接触。

本实用新型的第一夹具、第二夹具及第三夹具均由刚度大、重量小且不易变形的材料制成。第二连接件和第三连接件采用钢管或钢板制成，其宽度为对应夹具的宽度，长度根据需要确定。

综合采集模块与显示部分(图中未示出)，包括综合采集模块部分与显示部分，综合采集模块部分与传感器连接，用于采集传感器的压力示数，并传递给显示部分，显示部分与综合采集模块连接，用于接收综合采集模块部分压力示数并通过显示终端显示。综合采集模块优选长沙金码JMZX-32A综合采集模块，连接JMZX-3105HAT智能弦式锚索计。

本实用新型的安装过程如下：

首先，安装纵轴加载架，将四根丝杆3依次穿过六块压板(一块上压板、三块中压板及两块下压板)的螺孔中，调整好位置后，均通过螺母1调节固定；安装碟簧9，使其处于下压板12的中心位置，然后调整下部螺母13使下压板12与碟簧9处于水平位置；安装加载块6，调整加载块6和混凝土试件相对位置，使加载块与混凝土试件接触良好；安装球铰5，调整第三层子中压板与球铰5相对位置，使第三层子中压板与球铰5接触良好，避免发生偏心接触；安装传感器4，调整第二层子中压板与传感器4相对位置，使第二层子中压板与传感器接触良好；固定千斤顶2，将千斤顶2置于上压板11和中压板7的中心位置，调整螺母1，使上压板11和千斤顶2接触良好，保证上压板不会卡在丝杆上面，且与其接触良好；调整下压板12底部的四个螺母13，保证装置所需高度，四个螺母的位置应与丝杆末端距离保持相同，且下压板12与螺母13接触良好，不会产生偏心；为保证螺母紧固性，螺母1、13可配置垫片。横轴加载架和竖轴加载架与纵轴加载架的安装方式相同，此处不再赘述。

其次，安装变形测量装置，安装第一子变形测量装置，即在混凝土试件8长度方向的两个加载块上固定两个第一夹具16，第一夹具固定方式，如图10所示，通过螺栓固定；然后将第一不锈钢杆14和第一千分表15通过螺栓固定在对应的两个第一夹具16上。安装第二子变形测量装置，即在混凝土试件8宽度方向的两个加载块上固定两个第二连接件23，在两个第二连接件23的伸出端固定两个第二夹具19，固定方式，如图9所示，通过螺栓固定；然后将第二不锈钢杆17和第二千分表18通过螺栓固定在对应的第二夹具19上。安装第三子变形测量装置，即在混凝土试件8厚度方向的两个加载块上固定两个第三连接件24，在两个第三连接件24的伸出端固定两个第三夹具22，第三夹具22的固定方式，如图9所示，通过螺栓固定；然后将第三不锈钢杆20通过螺栓固定在其中一个第三夹具22上，将第三千分表21通过螺栓固定在另一个第三夹具22上；调整各不锈钢杆，保证各不锈钢杆与对应的千分表接触且千分表处于合适的刻度范围，为持载阶段的徐变变形做准备。

然后，连接综合采集模块与显示部分，将综合采集模块一端与传感器相连，另一端与显示部分相连。

安装完毕后，对待测混凝土试件进行预加载，待确定各部分正常工作后对混凝土试件进行正式加载。加载前，调整混凝土试件与减磨片接触良好，保证其能发挥作用，保证受力准确；加载采用加载杆通过千斤顶对待测混凝土试件进行施力，加载及持载过程中，传感器测量荷载的变化，综合采集模块捕捉荷载的大小，电脑显示荷载数值。另外，在持载过程中，由于混凝土试件的徐变和紧固件的松弛必然导致待测混凝土试件受力损失，所以必要时用加载杆进行补载，采用加载杆加载及补载，需要空间小、操作方便。

综上，本实用新型的试验装置，通过拧紧千斤顶，利用压板移动来进行加载，加载范围能够达到试验要求，在测试时间内通过调整千斤顶松紧来保持荷载恒定。

下面举例说明：

1.测试准备

持载装置：加载架的尺寸为1600×1600×300mm(长×高×宽)。

混凝土：采用水灰比为0.35的C50混凝土，混凝土试件尺寸为150×150×150mm。

传感器：每个加载架配单独的荷载传感器(传感器规格宜适当)，在使用前对传感器进行校对。

千分表：使用哈量集团产品，商品符合GB/T1219-2008国家标准。

信息获取：每天人工读数一次，读数精度应为0.001mm。

测试环境：温度为23℃，相对湿度为43％。

2.试件准备

1)准备试件：将养护好的混凝土试件从养护室取出，在室外放置一天，并将混凝土试件用四层锡箔纸包裹。

2)安放试件：待准备工作完成后，再检查一遍。在混凝土试件上确定出安放位置及加载位置，然后将混凝土试件放在加载架上，对中调平并调整支座位置，使混凝土试件与加载块接触良好。

3.加载

加载所选用传感器吨位要大于试验所需加载吨位，这样才能保证荷载施加到位。

1)加载：装置调整好后，接通传感器电源，记录各千分表初始读数。然后加载，均匀转动机械千斤顶进行加载，使加载速率尽量一致，利用综合采集仪通过电脑观察加载数值，直到规定值。

2)补载：持载前几天，由于紧固件松弛和混凝土徐变荷载值会下降，当荷载值下降2％时进行补载。

4.测量与记录

每天测量一次，并记录。

5.卸载

试验结束后，松开千斤顶进行卸载，取出混凝土试件。

6.结论

通过试验发现，该装置可以很好的在混凝土三轴徐变试验中使用，长期测量稳定可靠。

以上所述仅为本实用新型的较佳具体实施方式，但是本实用新型的保护范围并不局限于此。本领域技术人员根据本实用新型所揭露的技术方案及其实用新型构思，进行等同替换或改变，所获得的技术方案都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，包括横轴加载架、纵轴加载架及竖轴加载架，三种加载架结构相同，其特征是：所述纵轴加载架包括设置在混凝土试件(8)上方的上压板(11)和中压板(7)及设置在混凝土试件(8)下方的下压板(12)，上压板(11)、中压板(7)及下压板(12)对应的四个角分别通过独立的丝杆(3)连接，所述上压板(11)和中压板(7)之间设有用于向混凝土试件(8)施加荷载的千斤顶(2)，中压板(7)和混凝土试件(8)上表面之间及下压板(12)和混凝土试件(8)下表面之间分别设有用于向混凝土试件(8)传递荷载的加载块(6)。

2.如权利要求1所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，其特征是：所述中压板(7)为叠置的三层板，其从上至下依次包括第一层子中压板、第二层子中压板和第三层子中压板，所述第一层子中压板和第二层子中压板之间设有用于测量荷载变化的传感器(4)。

3.如权利要求2所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，其特征是：所述第二层子中压板和第三层子中压板之间设有用于调整装置偏心的球铰(5)。

4.如权利要求3所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，其特征是：所述下压板(12)为叠置的二层板，其从上至下依次包括第一层子下压板和第二层子下压板，所述第一层子下压板和第二层子下压板之间设有起缓冲和减震作用的碟簧(9)。

5.如权利要求4所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，其特征是：所述加载块(6)和混凝土试件(8)之间设有保证混凝土试件(8)受力均匀的减磨片。

6.如权利要求5所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，其特征是：所述千斤顶(2)、传感器(4)、球铰(5)、加载块(6)、混凝土试件(8)及碟簧(9)的中心处于同一轴线上。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，其特征是：还包括变形测量装置，该变形测量装置包括用于测定混凝土试件(8)长度方向变形量的第一子变形测量装置、宽度方向变形量的第二子变形测量装置及厚度方向变形量的第三子变形测量装置。

8.如权利要求7所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，其特征是：所述第一子变形测量装置包括第一不锈钢杆(14)、第一千分表(15)和两个第一夹具(16)，两个第一夹具(16)分别固定在混凝土试件(8)长度方向的两个加载块上，用于固定第一不锈钢杆(14)和第一千分表(15)；第二子变形测量装置包括第二不锈钢杆(17)、第二千分表(18)、两个第二夹具(19)及两个第二连接件(23)，两个所述第二夹具(19)分别通过两个第二连接件(23)固定在混凝土试件(8)宽度方向的两个加载块上，用于固定第二不锈钢杆(17)和第二千分表(18)；第三子变形测量装置包括两个第三不锈钢杆(20)、两个第三千分表(21)、两个第三夹具(22)及两个第三连接件(24)，两个第三夹具(22)分别通过两个第三连接件(24)固定在混凝土试件(8)厚度方向的两个加载块上，用于固定第三不锈钢杆(20)和第三千分表(21)。

9.如权利要求8所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，其特征是：两个所述第一夹具(16)设置在同一条水平线上，且第一不锈钢杆(14)的自由端与第一千分表(15)的测量头对准接触；两个第二夹具(19)设置在同一条水平线上，且第二不锈钢杆(17)自由端与第二千分表(18)测量头对准接触；两个第三夹具(22)设置在同一条垂直线上，且第三不锈钢杆(20)的自由端与第三千分表(21)对准接触。

10.如权利要求9所述的一种测定混凝土三轴徐变的试验装置，其特征是：还包括综合采集模块与显示部分，综合采集模块与传感器连接，用于采集传感器的压力示数，显示部分与综合采集模块连接，用于接收综合采集模块压力示数并通过显示终端显示。

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