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一種用于混凝土耐久性試驗(yàn)的電磁加載裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于混凝土耐久性試驗(yàn)的電磁加載裝置，包括上壓板、直流線圈、鐵芯、鐵芯支架、上部螺栓、下部螺栓、下壓板、混凝土試件、墊棒和直流電源，所述混凝土試件設(shè)置在上壓板與下壓板之間，上壓板與混凝土試件之間、各混凝土試件之間、混凝土試件與下壓板之間均設(shè)有墊棒，所述混凝土試件的兩側(cè)分別設(shè)有鐵芯支架，鐵芯支架的下部通過下部螺栓固定在下壓板上，鐵芯支架的上部通過上部螺栓與鐵芯連接，兩個(gè)鐵芯分別繞設(shè)有直流線圈，直流線圈與直流電源連接。本實(shí)用新型適用于混凝土材料在荷載和腐蝕環(huán)境因素耦合作用下的耐久性試驗(yàn)，能實(shí)現(xiàn)荷載的精確施加，并保持長期持荷過程中無應(yīng)力松弛。
【專利說明】一種用于混凝土耐久性試驗(yàn)的電磁加載裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水泥和混凝土基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，涉及一種利用電磁原理的加載裝置，具體涉及一種用于混凝土耐久性試驗(yàn)的電磁加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年以來，混凝土結(jié)構(gòu)由于耐久性不足而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)過早失效破壞、壽命縮短的事故不斷增多，尤其是大壩、道路、橋梁、港口等重大工程以及高層建筑物未達(dá)到設(shè)計(jì)年限就破壞的事故時(shí)有發(fā)生，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。雖然有關(guān)混凝土耐久性的研究已有幾十年，但研究工作多考慮單一環(huán)境破壞因素作用下的耐久性；然而事實(shí)上，實(shí)際工程混凝土的耐久性應(yīng)該是在應(yīng)力與不同環(huán)境共同作用下運(yùn)行的，單一因素作用下的耐久性研究難以真實(shí)地反映客觀實(shí)際，混凝土的耐久性是多因素共同作用下的結(jié)果?？紤]到在實(shí)際工程中，結(jié)構(gòu)混凝土均是在承載狀態(tài)下工作和運(yùn)行的。因此，研究荷載與其他環(huán)境破壞因素共同作用下混凝土耐久性，系統(tǒng)開展多重破壞因素作用下混凝土耐久性研究，是當(dāng)前混凝土學(xué)科的重大科學(xué)技術(shù)與理論難題。
[0003]研究荷載與其他環(huán)境破壞因素共同作用下混凝土耐久性，首要任務(wù)就是要建立能夠同時(shí)考慮多個(gè)破壞因素的試驗(yàn)裝置。此類試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)有2個(gè)關(guān)鍵技術(shù)必須解決:①試驗(yàn)加載系統(tǒng)能夠長期、精確控制施加的荷載值；②試驗(yàn)加載裝置具有耐腐蝕性。
[0004]國內(nèi)外對(duì)應(yīng)力作用下混凝土耐久性研究不多，綜合已有的文獻(xiàn)資料不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的試驗(yàn)加載多采用根據(jù)虎克定律的彈簧加載裝置。裝置原理簡單、體積小，適用于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)碳化箱等耐久性儀器，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)力-環(huán)境的多因素耦合，而且一次可以實(shí)現(xiàn)對(duì)3個(gè)試塊同時(shí)加載，大大提高了效率；其缺點(diǎn)在于:①用取樣的彈簧彈性系數(shù)作為所有彈簧的彈性系數(shù)，彈簧系數(shù)的微小變化會(huì)造成很大的荷載變化，使彈簧裝置施加的力在個(gè)體上有很大偏差，導(dǎo)致無法進(jìn)行精確加載；②彈簧加載裝置在長期持荷過程中存在應(yīng)力松弛問題在荷載與腐蝕環(huán)境耦合作用下的混凝土耐久性試驗(yàn)中，彈簧加載裝置受到銹蝕的影響，彈簧有效面積不斷減小，導(dǎo)致加載裝置失效。
[0005]上述諸多缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了彎拉應(yīng)力加載裝置在混凝土多因素耐久性試驗(yàn)中的廣泛應(yīng)用。因此，研制適用于混凝土腐蝕性試驗(yàn)，能精確施加荷載，并保持長期持荷過程中無應(yīng)力松弛的加載裝置，具有重要的應(yīng)用價(jià)值，前景十分廣闊，為研究荷載與其他環(huán)境破壞因素共同作用下混凝土耐久性，系統(tǒng)開展多重破壞因素作用下混凝土耐久性研究提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足和缺陷，利用電磁原理，研制一種適用于混凝土材料在荷載和腐蝕環(huán)境耦合作用下的耐久性試驗(yàn)，能實(shí)現(xiàn)精確施加荷載，并保持長期持荷過程中無應(yīng)力松弛的加載裝置。
[0007]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種用于混凝土耐久性試驗(yàn)的電磁加載裝置，包括上壓板、直流線圈、鐵芯、鐵芯支架、上部螺栓、下部螺栓、下壓板、混凝土試件、墊棒和直流電源，所述混凝土試件設(shè)置在上壓板與下壓板之間，上壓板與混凝土試件之間、各混凝土試件之間、混凝土試件與下壓板之間均設(shè)有墊棒，所述混凝土試件的兩側(cè)分別設(shè)有鐵芯支架，鐵芯支架的下部通過下部螺栓固定在下壓板上，鐵芯支架的上部通過上部螺栓與鐵芯連接，兩個(gè)鐵芯分別繞設(shè)有直流線圈，直流線圈與直流電源連接。
[0008]本實(shí)用新型的特點(diǎn):
[0009]1、精確加載問題的解決
[0010]原有的彈簧加載系統(tǒng)中，用取樣的彈簧彈性系數(shù)作為所有彈簧的彈性系數(shù)，而彈簧系數(shù)的微小變化會(huì)造成很大的荷載變化，使彈簧裝置施加的力個(gè)體上有很大偏差，導(dǎo)致無法進(jìn)行精確加載。為進(jìn)行荷載的精確施加，本加載裝置改用電磁鐵產(chǎn)生的磁力代替彈簧裝置產(chǎn)生的機(jī)械力。電磁鐵所產(chǎn)生的磁場與電流大小、線圈圈數(shù)及中心的鐵磁體有關(guān)，選定合適的線圈分布和鐵磁體后，磁場的強(qiáng)弱與電流大小成正比，從而可以通過調(diào)節(jié)電流對(duì)磁力大小進(jìn)行精確控制，易于操作。
[0011]2、彈簧加載裝置在長期持荷過程中的應(yīng)力松弛問題的解決
[0012]原有的彈簧加載系統(tǒng)在長期持荷過程中，雖然彈簧的壓縮量沒有變，恢復(fù)力卻不斷降低。本加載裝置利用電磁原理，鐵芯一旦被通電線圈磁化，只需維持線圈內(nèi)電流的大小，電磁鐵將長期保持磁性而不退磁，從而使加載裝置在長期耐久性試驗(yàn)中始終維持初始加載值，避免了應(yīng)力松弛的問題。
[0013]3、加載裝置受腐蝕而失效問題的解決
[0014]荷載與腐蝕環(huán)境共同作用下的混凝土耐久性試驗(yàn)中，彈簧加載裝置受到銹蝕的影響，彈簧有效面積不斷減小，導(dǎo)致加載裝置失效。本加載裝置對(duì)電磁鐵裝置經(jīng)過密封處理后，可將加載裝置放入腐蝕性溶液、氣體中用于荷載和腐蝕環(huán)境耦合作用下的混凝土材料的耐久性試驗(yàn)。
[0015]作為優(yōu)選，為避免電磁鐵的磁場對(duì)金屬墊棒產(chǎn)生磁力，從而干擾加載過程，電磁加載裝置中采用砂漿墊棒代替金屬墊棒。
[0016]本實(shí)用新型根據(jù)電磁原理，利用上壓板受到的電磁力對(duì)混凝土試件進(jìn)行加載，通過調(diào)節(jié)直流線圈中電流的強(qiáng)弱，實(shí)現(xiàn)對(duì)荷載大小的精確控制。本實(shí)用新型適用于混凝土材料在荷載和腐蝕環(huán)境因素耦合作用下的耐久性試驗(yàn)，能實(shí)現(xiàn)荷載的精確施加，并保持長期持荷過程中無應(yīng)力松弛。
[0017]有益效果:
[0018]1、本實(shí)用新型加載裝置占用體積小，可利用現(xiàn)有碳化箱、化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)箱等，實(shí)現(xiàn)荷載和腐蝕環(huán)境耦合作用下的混凝土材料的耐久性試驗(yàn)，并滿足短期內(nèi)大批量試驗(yàn)的要求。
[0019]2、本實(shí)用新型施力方法簡單，加載過程中無應(yīng)力松弛現(xiàn)象。
[0020]3、本實(shí)用新型加載裝置對(duì)電磁鐵裝置經(jīng)過密封處理，可避免在試驗(yàn)過程中出現(xiàn)加載裝置發(fā)生銹蝕而導(dǎo)致的應(yīng)力變化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖2是圖1的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0024]如圖1和圖2所示，電磁加載裝置的核心部件為電磁鐵裝置，電磁鐵由上壓板1、直流線圈3、鐵芯2、鐵芯支架4構(gòu)成。其中，上壓板I起到電磁鐵中銜鐵的作用，上壓板I為鋼板材質(zhì)。鐵芯4由鐵芯置片和不鎊鋼制鐵芯外殼構(gòu)成的。鐵芯置片為90度彎起的U形石夕鋼片疊壓而成，剛度較小，為了增加電磁鐵的整體剛度和防止銹蝕，在鐵芯疊片外包了一層不銹鋼制鐵芯外殼。鐵芯外殼為焊接結(jié)構(gòu)，用螺栓與鐵芯疊片固定，將鐵芯疊片壓緊壓實(shí)，鐵芯外殼的下部采用上部螺栓5固定于下壓板7。打開直流電源10，通電后的直流線圈3產(chǎn)生磁場,線圈中的鐵芯2被磁化，形成電磁鐵，對(duì)上壓板I產(chǎn)生電磁力。上壓板I作為電磁力的受力物體，對(duì)混凝土試件8施加荷載。
[0025]鐵芯支架4的上部采用上部螺栓5與鐵芯2連接，鐵芯支架4的下部利用下部螺栓6固定在下壓板7上。在上壓板I與下壓板7之間設(shè)有混凝土試件8，在各混凝土試件8之間以及混凝土試件8與上壓板I或下壓板7之間設(shè)有墊棒9。
[0026]為避免電磁鐵的磁場對(duì)金屬墊棒產(chǎn)生磁力，從而干擾加載過程，所以本電磁加載裝置中采用砂衆(zhòng)墊棒代替金屬墊棒。砂衆(zhòng)墊棒的制作方法為:制備水灰比小于0.36的砂衆(zhòng)試塊，養(yǎng)護(hù)28天后取出，待其干燥后，使用無齒鋸切出兩根砂漿墊棒，再打磨成試驗(yàn)所需的墊棒的形狀。
[0027]在進(jìn)行荷載和腐蝕環(huán)境耦合作用下的混凝土耐久性試驗(yàn)時(shí)，首先取同配合比的三個(gè)混凝土試件做四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，獲得平均抗彎強(qiáng)度；然后利用圖1所示的電磁加載裝置對(duì)混凝土試件施加荷載，使得混凝土試件上半部分承受彎壓應(yīng)力作用，下半部分承受彎拉應(yīng)力作用。加載裝置外側(cè)中心跨距為試件長度的3/4，內(nèi)側(cè)支點(diǎn)跨距為試件長度的1/4。施加荷載時(shí)，應(yīng)緩慢加大直流電源的電流大小，直至上壓板對(duì)混凝土試件施加的應(yīng)力達(dá)到規(guī)定的應(yīng)力比后，保持電流大小恒定。加載完畢后將帶有加載裝置的混凝土試件置于碳化箱、化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)箱等耐久性裝置的試驗(yàn)倉內(nèi)，進(jìn)行荷載、碳化和化學(xué)腐蝕等環(huán)境多重耦合作用下的耐久性試驗(yàn)。
[0028]應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于混凝土耐久性試驗(yàn)的電磁加載裝置，其特征在于:包括上壓板、直流線圈、鐵芯、鐵芯支架、上部螺栓、下部螺栓、下壓板、混凝土試件、墊棒和直流電源，所述混凝土試件設(shè)置在上壓板與下壓板之間，上壓板與混凝土試件之間、各混凝土試件之間、混凝土試件與下壓板之間均設(shè)有墊棒，所述混凝土試件的兩側(cè)分別設(shè)有鐵芯支架，鐵芯支架的下部通過下部螺栓固定在下壓板上，鐵芯支架的上部通過上部螺栓與鐵芯連接，兩個(gè)鐵芯分別繞設(shè)有直流線圈，直流線圈與直流電源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于混凝土耐久性試驗(yàn)的電磁加載裝置，其特征在于:所述墊棒為砂衆(zhòng)墊棒。
【文檔編號(hào)】G01N3/02GK203785951SQ201320736797
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】韓建德, 梁羽, 劉偉慶, 王曙光, 徐鋒 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)