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軸拉荷載作用下水泥基材料滲透性測試方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種軸拉荷載作用下水泥基材料滲透性測試裝置，其包括底板、主承力框架、上支撐板、荷載傳感器、球鉸、位移傳感器、活動夾頭、傳動齒輪、蝸旋減速器。該測試裝置適用于研究水泥基材料在不同拉應(yīng)力水平及不同拉應(yīng)變水平作用下滲透性能的變化規(guī)律，可以克服傳統(tǒng)拉應(yīng)力作用下拉伸過程中試件容易偏心，無法精確施加拉應(yīng)力，并且會出現(xiàn)應(yīng)力松弛現(xiàn)象等缺陷。
【專利說明】軸拉荷載作用下水泥基材料滲透性測試方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于研究水泥基材料在軸拉荷載作用下滲透性能的測試方法及裝置，該方法及裝置適用于研究水泥基材料在不同拉應(yīng)力水平及不同拉應(yīng)變水平作用下滲透性能的變化規(guī)律。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，水泥基材料已成為當(dāng)代最大宗的人造材料，更是最主要的建筑材料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)今世界水泥產(chǎn)量已經(jīng)超過15億噸，折合成混凝土超過60億m3。水泥基材料的用量之多，社會與經(jīng)濟(jì)意義之大，是人所共知的。普通的水泥基材料(普通混凝土)具有脆性大、抗拉強(qiáng)度低、韌性差、易開裂等缺點(diǎn)，在實(shí)際工程中，往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)劣化甚至不能使用。水泥基材料剔除了普通水泥基材料中的粗骨料，使材料內(nèi)部缺陷減少到最小，摻入鋼纖維以提高韌性和抗拉強(qiáng)度，并通過熱水養(yǎng)護(hù)來加速水泥水化反應(yīng)、改善微觀結(jié)構(gòu)與界面粘結(jié)力，從而提高各項(xiàng)性能。
[0003]在水泥基材料應(yīng)用于土木工程的150多年問，大量的水泥基材料構(gòu)件由于各種各樣的原因提前失效，達(dá)不到預(yù)期的服役年限。分析其原因，有的是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗力不足引起的，有的是由于使用荷載的不利變化造成的，但更多的是由于結(jié)構(gòu)的耐久性不足導(dǎo)致的。特別是沿海及近海地區(qū)，混凝土結(jié)構(gòu)長期受海水的腐蝕，導(dǎo)致鋼筋銹蝕，從而使結(jié)構(gòu)提前失效。這已成為實(shí)際工程中的一個重要問題。
[0004]在造成水泥基材料耐久性破壞的的眾多方式當(dāng)中，氯鹽滲入到水泥基材料內(nèi)部引起鋼筋銹蝕是主要破壞方式之一。國內(nèi)外雖然在有關(guān)氯鹽侵蝕環(huán)境作用下水泥基材料的滲透性能研究已有數(shù)十年，但研究內(nèi)容大多都是水泥基材料在單一氯鹽侵蝕環(huán)境作用下的滲透性能。然而在實(shí)際工程中，混凝土結(jié)構(gòu)均處于承載狀態(tài)。在氯鹽侵蝕環(huán)境作用下實(shí)際工程中的水泥基材料滲透性應(yīng)是在荷載與氯鹽侵蝕共同作用下測得的。因此，將荷載與氯鹽侵蝕環(huán)境作用進(jìn)行耦合，系統(tǒng)研究拉伸荷載作用下水泥基材料的滲透性能對水泥基材料耐久性設(shè)計(jì)及壽命預(yù)測具有重要。CN 101482477B公開了一種拉應(yīng)力作用下混凝土滲透系數(shù)測試裝置及測試方法，該裝置由拉伸裝置和電加速氯離子快速滲透裝置兩部分組成。該裝置能夠?qū)崟r調(diào)整荷載，并能保持拉應(yīng)力穩(wěn)定，并能使拉伸應(yīng)力與滲透作用進(jìn)行耦合，但測試時間較長、傳感器造價較高。CN 201266163Y公開了一種拉應(yīng)力下混凝土滲透性測試裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，但拉伸過程中試件容易偏心，無法精確施加拉應(yīng)力，并且會出現(xiàn)應(yīng)力松弛現(xiàn)象。
[0005]軸拉荷載作用下水泥基材料滲透性測試裝置能夠?yàn)樗嗷牧辖Y(jié)構(gòu)耐久性評價提供科學(xué)的依據(jù)，因此，研制軸拉荷載作用下水泥基材料滲透性測試裝置具有重要意義，前景十分廣闊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于研究水泥基材料在軸拉荷載作用下滲透性能的測試方法及裝置，該方法及裝置適用于研究水泥基材料在不同拉應(yīng)力水平及不同拉應(yīng)變水平作用下滲透性能的變化規(guī)律，可以克服傳統(tǒng)拉應(yīng)力作用下拉伸過程中試件容易偏心，無法精確施加拉應(yīng)力，并且會出現(xiàn)應(yīng)力松弛現(xiàn)象等缺陷。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種軸拉荷載作用下水泥基材料滲透性測試裝置，其包括底板、主承力框架、上支撐板、荷載傳感器、定位支架、球鉸、位移傳感器、活動夾頭、傳動齒輪、蝸旋減速器。
[0008]其中，所述主承力框架為四個高強(qiáng)度的支撐桿，構(gòu)成四面鏤空的腔體，四個支撐桿各自和上支撐板和底板相連。
[0009]其中，所述活動夾頭為兩個，分別為上活動夾頭，下活動夾頭，下活動夾頭通過球鉸連接于底板，上活動夾頭通過球鉸連接于荷載傳感器。
[0010]其中，所述荷載傳感器與所述定位支架和所述蝸輪減速器的作用軸相連。
[0011]其中，所述兩個活動夾頭分別設(shè)有兩個主螺栓，六個輔助螺栓，主螺栓位于每個夾頭兩側(cè)中間位置，輔助螺栓呈三角形排列位于每個夾頭兩側(cè)。
[0012]其中，所述位移傳感器通過粘貼式固定支座粘貼于測試試件上。
[0013]其中，所述測試試件可以是啞鈴形、長條形板材或I字形板材。
[0014]其中，所述水泥基材料滲透性測試裝置裝有腐蝕物質(zhì)的腐蝕器皿。
[0015]其中，所述腐蝕器皿由兩部分組成，內(nèi)側(cè)為一側(cè)敞開的長方體容器，用以增大腐蝕液與試件的接觸面積，中間設(shè)有圓孔，外側(cè)容器形狀類似于煙斗，管口向上，刻有刻度，粘貼于內(nèi)側(cè)容器中間的圓孔上，該器皿能夠避免對實(shí)驗(yàn)裝置自身的腐蝕。
[0016]本發(fā)明還提供了采用上述水泥基材料滲透性測試裝置的進(jìn)行水泥基材料滲透性測試的方法，具體為通過搖動蝸輪減速器的把手給試件施加拉力，通過荷載傳感器精確采集試件受力情況，通過固定于試件上的位移傳感器精確采集其變形情況，通過上、下夾頭內(nèi)的凹槽使試件位于夾頭中間位置，并通過上、下活動夾頭上的球鉸與受力試件在同一軸線上的精密配合，避免拉伸過程中試件的偏心，確保實(shí)施單軸拉伸載荷。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
[0018]該測試方法及裝置適用于研究水泥基材料在不同拉應(yīng)力水平及不同拉應(yīng)變水平作用下滲透性能的變化規(guī)律，可以克服傳統(tǒng)拉應(yīng)力作用下拉伸過程中試件容易偏心，無法精確施加拉應(yīng)力，并且會出現(xiàn)應(yīng)力松弛現(xiàn)象等缺陷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)立面示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明夾頭立面示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明夾頭側(cè)面示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明腐蝕器皿立面示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明腐蝕器皿側(cè)面示意圖。
[0025]1-底板；2-球鉸；3_主承力框架；4_上支撐板；5_定位支架；6_荷載傳感器；7-粘帖式固定支座；8_位移傳感器；9_下活動夾頭；10_上活動夾頭；11_腐蝕器皿；12_傳動齒輪；13-蝸旋減速器；14-搖動把手；15-主螺栓；16_輔助螺栓；17_凹槽；18_長方體容器； 19-外側(cè)容器。

【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明提供了一種軸拉荷載作用下水泥基材料滲透性測試裝置，其包括底板、主承力框架、上支撐板、荷載傳感器、球鉸、位移傳感器、活動夾頭、傳動齒輪、蝸旋減速器。
[0027]所述主承力框架為四個高強(qiáng)度的支撐桿，構(gòu)成四面鏤空的腔體，四個支撐桿各自和上支撐板和底板相連，鏤空的腔體使待測試的測試試件暴露在大氣中承受大氣環(huán)境的腐蝕。
[0028]所述活動夾頭為兩個,分別為上活動夾頭,下活動夾頭,下活動夾頭通過球鉸連接于底板，上活動夾頭通過球鉸連接于荷載傳感器。
[0029]所述上、下兩個活動夾頭精確對齊，確保其只發(fā)生軸向位移。
[0030]所述荷載傳感器與所述定位支架和所述蝸輪減速器的作用軸相連。
[0031]所述兩個活動夾頭分別各自設(shè)有兩個主螺栓，六個輔助螺栓，主螺栓位于每個夾頭兩側(cè)中間位置，輔助螺栓呈三角形排列位于每個夾頭兩側(cè)。
[0032]待測試的測試試件由所述兩個活動夾頭的主螺栓及輔助螺栓分別固定，上下活動夾頭刻有使測試試件處于活動夾頭中間位置的凹槽。
[0033]所述位移傳感器通過粘貼式固定支座粘貼于測試試件上。
[0034]所述測試試件可以是啞鈴形、長條形板材或I字形板材。
[0035]當(dāng)需要做其它有害液體物質(zhì)的直拉應(yīng)力下滲透性能試驗(yàn)時，在試件上固定一個裝有腐蝕物質(zhì)的腐蝕器皿。
[0036]所述腐蝕器皿由兩部分組成，內(nèi)側(cè)為一側(cè)敞開的長方體容器，用以增大腐蝕液與試件的接觸面積，中間設(shè)有圓孔，外側(cè)容器形狀類似于煙斗，管口向上，刻有刻度，粘貼于內(nèi)側(cè)容器中間的圓孔上，該器皿能夠避免對實(shí)驗(yàn)裝置自身的腐蝕。
[0037]本發(fā)明還提供了采用上述水泥基材料滲透性測試裝置的進(jìn)行水泥基材料滲透性測試的方法，具體為通過搖動蝸輪減速器的把手給試件施加拉力，通過荷載傳感器精確采集試件受力情況，通過固定于試件上的位移傳感器精確采集其變形情況，通過上、下活動夾頭內(nèi)的凹槽使試件位于夾頭中間位置，并通過上、下活動夾頭上的球鉸與受力試件在同一軸線上的精密配合，避免拉伸過程中試件的偏心，確保實(shí)施單軸拉伸載荷。
[0038]進(jìn)一步，使用時，先將測試試件安裝在上活動夾頭和下活動夾頭之間，并使試件兩端分別位于上、下活動夾頭中間位置的凹槽內(nèi)，固定好位置后，擰緊上、下活動夾頭兩側(cè)的主螺栓及輔助螺栓，在固定過程中應(yīng)注意上、下夾活動頭兩側(cè)的螺栓應(yīng)同時同步用力均勻的擰緊，測試試件在安裝完畢后在試件兩側(cè)通過粘貼式固定支座粘貼位移傳感器，然后進(jìn)行加載，搖動蝸輪減速器的把手使上活動夾頭向上移動，給試件施加拉力，試件應(yīng)力的大小通過荷載傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行確定，應(yīng)變的大小通過位移傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行確定，荷載傳感器和位移傳感器同時連接到電腦上，當(dāng)荷載傳感器采集到的數(shù)據(jù)或位移傳感器采集到的數(shù)據(jù)達(dá)到目標(biāo)應(yīng)力或者目標(biāo)應(yīng)變時，停止搖動把手，此時在蝸旋減速器的作用下，試件就處于持載狀態(tài)，這樣就可以將此裝置整體置于室外，進(jìn)行自然環(huán)境下的應(yīng)力腐蝕滲透性能實(shí)驗(yàn)。
[0039]需要在腐蝕液的條件下進(jìn)行腐蝕滲透性試驗(yàn)，則可以在試件的中部粘帖一個專用玻璃器皿作為腐蝕器皿，器皿由兩部分組成，內(nèi)側(cè)為一側(cè)敞開的長方體容器，用以增大腐蝕液與試件的接觸面積，中間設(shè)有圓孔，外側(cè)容器形狀類似于煙斗，管口向上，刻有刻度，粘貼于內(nèi)側(cè)容器中間的圓孔上。該器皿可以同時觀測記錄腐蝕液的滲入時間與滲入量。試驗(yàn)可長期進(jìn)行，這對于研究材料的耐久性能是十分重要的。
[0040]以下采用實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
[0041]如圖1所示，軸拉荷載作用下水泥基材料滲透性測試裝置，其包括底板1、主承力框架3、上支撐板4、荷載傳感器5、球鉸2、位移傳感器6、下活動夾頭7、上活動夾頭8、腐蝕器皿9、傳動齒輪10和蝸旋減速器11，主承力框架3為四個高強(qiáng)度的支撐桿，構(gòu)成四面鏤空的腔體，四個支撐桿各自和底板1、上支撐板4相連，鏤空的腔體使待測試的測試試件暴露在大氣中承受大氣環(huán)境的腐蝕，下活動夾頭7通過球鉸2連接于底板1，上活動夾頭8通過球鉸2連接于荷載傳感器5，所述上、下兩個活動夾頭精確對齊，確保其只發(fā)生軸向位移，所述荷載傳感器5與所述定位支架和所述蝸輪減速器的作用軸相連，所述兩個活動夾頭分別設(shè)有兩個主螺栓12，六個輔助螺栓13，主螺栓位于夾頭兩側(cè)中間位置，輔助螺栓呈三角形排列位于夾頭兩側(cè)，待測試的測試試件由所述兩個活動夾頭的主螺栓及輔助螺栓分別固定，上下活動夾頭刻有使測試試件處于活動夾頭中間位置的凹槽14，所述位移傳感器6通過粘貼式固定支座粘貼于測試試件上，所述測試試件可以是啞鈴形、長條形板材或I字形板材，所述腐蝕器皿9由兩部分組成，內(nèi)側(cè)為一側(cè)敞開的長方體容器15，用以增大腐蝕液與試件的接觸面積，中間設(shè)有圓孔，外側(cè)容器16形狀類似于煙斗，管口向上，刻有刻度，粘貼于內(nèi)側(cè)容器中間的圓孔上，該器皿能夠避免對實(shí)驗(yàn)裝置自身的腐蝕。
[0042]所有上述的首要實(shí)施這一知識產(chǎn)權(quán)，并沒有設(shè)定限制其他形式的實(shí)施這種新產(chǎn)品和/或新方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員將利用這一重要信息，上述內(nèi)容修改，以實(shí)現(xiàn)類似的執(zhí)行情況。但是，所有修改或改造基于本發(fā)明新產(chǎn)品屬于保留的權(quán)利。
[0043]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種軸拉荷載作用下水泥基材料滲透性測試裝置，其特征在于:包括底板、主承力框架、上支撐板、荷載傳感器、球鉸、位移傳感器、活動夾頭、傳動齒輪、蝸旋減速器。
2.如權(quán)利要求1所述的滲透性測試裝置，其特征在于:所述主承力框架為四個高強(qiáng)度的支撐桿，構(gòu)成四面鏤空的腔體，四個支撐桿各自和上支撐板和底板相連。
3.如權(quán)利要求1或2所述的滲透性測試裝置，其特征在于:所述活動夾頭為兩個，分別為上活動夾頭，下活動夾頭，下活動夾頭通過球鉸連接于底板，上活動夾頭通過球鉸連接于荷載傳感器。
4.如權(quán)利要求1至3所述的滲透性測試裝置，其特征在于:所述荷載傳感器與所述定位支架和所述蝸輪減速器的作用軸相連。
5.如權(quán)利要求1至4所述的滲透性測試裝置，其特征在于:所述兩個活動夾頭各自分別設(shè)有兩個主螺栓，六個輔助螺栓，主螺栓位于夾頭兩側(cè)中間位置，輔助螺栓呈三角形排列位于夾頭兩側(cè)。
6.如權(quán)利要求1至5所述的滲透性測試裝置，其特征在于:所述位移傳感器通過粘貼式固定支座粘貼于測試試件上。
7.如權(quán)利要求1至6所述的滲透性測試裝置，其特征在于:所述測試試件可以是啞鈴形、長條形板材或I字形板材。
8.如權(quán)利要求1至7所述的滲透性測試裝置，其特征在于:所述水泥基材料滲透性測試裝置裝有腐蝕物質(zhì)的腐蝕器皿。
9.如權(quán)利要求1至8所述的滲透性測試裝置，其特征在于:所述腐蝕器皿由兩部分組成，內(nèi)側(cè)為一側(cè)敞開的長方體容器，用以增大腐蝕液與試件的接觸面積，中間設(shè)有圓孔，夕卜側(cè)容器形狀類似于煙斗，管口向上，刻有刻度，粘貼于內(nèi)側(cè)容器中間的圓孔上，該器皿能夠避免對實(shí)驗(yàn)裝置自身的腐蝕。
10.權(quán)利要求1至9所述水泥基材料滲透性測試裝置的進(jìn)行水泥基材料滲透性測試的方法，其特征在于:具體為通過搖動蝸輪減速器的把手給試件施加拉力，通過荷載傳感器精確采集試件受力情況，通過固定于試件上的位移傳感器精確采集其變形情況，通過上、下夾頭內(nèi)的凹槽使試件位于夾頭中間位置，并通過上、下活動夾頭上的球鉸與受力試件在同一軸線上的精密配合，避免拉伸過程中試件的偏心，確保實(shí)施單軸拉伸載荷。
【文檔編號】G01N15/08GK104132878SQ201410346225
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】王鵬剛, 趙鐵軍, 姜福香, 姚小川 申請人:青島理工大學(xué)