[发明专利]混凝土试件耐久性试验长期加载装置系统

说明书

技术领域

本发明主要应用于混凝土耐久性试验工作中，对混凝土试件施加长期的各种类似实际混凝土构件的荷载，包括压荷载、弯矩荷载等。 

背景技术

混凝土作为建筑行业重要的材料其耐久性越来越受到人们的关心，其质量的优劣，不仅仅体现在强度、短期稳定性等方面，长期性能也是关键指标，特别对于交通行业中的码头、桥梁等建筑物。混凝土这些耐久性指标主要包括抗碳化能力、抗氯离子渗透能力、抗硫酸盐侵蚀能力等等。除了混凝土本身性能和腐蚀环境等因素影响耐久性指标外，其受力条件也对其产生重要影响，例如，混凝土荷载条件与本身性能的耦合作用下耐久性变化，混凝土荷载条件与腐蚀环境的耦合作用下耐久性变化，需要进行大量、长时间的相关研究。 

目前关于荷载作用下混凝土耐久性研究国内外已经有不少的学者和研究人员正在进行，并设计使用了各具特色的加载装备，该类设备大都放置在高校和科研院所的试验室中。例如，同济大学发明的专利，混凝土长期恒定单轴压应力加载仪。是一种混凝土长期恒定单轴压应力加载仪。由加载螺杆、球支座、压力支架连杆等组成，是针对单轴压缩作用进行专门设计，使1-5组混凝土试样能在同一装置中，在加载一定压应力同时可以测试其耐久性指标。河海大学发明的专利，水工混凝土在荷载作用下的渗透性能测试装置及测试方法。其包括加压装置和试件室两部分。其原理为，将压力试验机通过钢板对弹簧加压，达到规定压力后立即用螺栓拧紧，并撤掉压力机，此时外部压荷载就由弹簧提供；弹簧产生的压力通过钢板、球座、上压钢垫板传递到混凝土试件上。另外深圳大学、浙江大学也有类似的发明专利。该类试验装置各具自己的特点，但都不同时具备随处可以加载，加载后试件可以变换试验位置、环境，之后可以随时再对加载力进行重测量和重加载的功能。 

国内外对一定腐蚀环境下的混凝土耐久性进行过大量研究，并取得许多研究成果，其中进行该方面研究的一个重要平台为“暴露试验站”。“暴露试验站”是以一定的工程结构物为依托，选定某个能代表特定腐蚀环境的区域作为放置混凝土试件的区域，例如中交四航研究院的湛江暴露试验站、山东高速集团的青岛海湾大桥暴露试验站、南京水利科学研究院海南八所暴露试验站等等。目前在这些暴露试验站中放置的混凝土试件大都是没有荷载作用下的混凝土试件，经过暴露得到的数据反映的仅仅是混凝土特性与腐蚀环境耦合作用下的耐久性问题，荷载作用下混凝土耐久性一系列问题得不到体现。因此需要一套用于混凝土耐久性试验的混凝土试件长期加载装置系统，该系统可以把大批试件在工地、暴露试验站等地现场加载，现场随混凝土试件一并移入“暴露试验站”中，在不用埋设监测设备的情况下，需要 进行测量荷载保留值时搬出试件和加载装置进行随时测量。因此结合实际情况，研制一种兼具几种功能于一身的试验加载装置显得很必要。 

发明内容

混凝土试件的加荷装置必须满足以下三个要求，才能用于试验研究：①由于受荷试件将长期置于氯盐腐蚀环境下，所以首先需要考虑加载装置的耐腐蚀性；②能够较为精确地控制外加荷载的大小，以便调整混凝土负荷水平，并保证不同试件的试验结果之间具有可比性；③由于本试验需要开展长期耐久性试验，而考虑到加荷装置的应力松弛现象，还需要保证能够在试验现场较为简便的调节外加荷载。 

(1)加压装置 

加载装置可提供的最大压强需达到20MPa。试件大小尺寸为100mm×100mm×100mm，加载装置需提供的力大小在10～20t。 

整个结构属于类“活塞结构系统”，由钢外壳、钢铁滑动板、蝶形弹簧、反力螺母和滑动螺栓组成。把2～3块100mm×100mm×100mm混凝土试件放入钢外壳内(不同试件数量可以调节滑动螺栓的长度)，由外力加载使滑动螺栓推动钢铁滑板，挤压混凝土试件，此时蝶形弹簧发生相应的压缩变形。加力时外界设测力装置，当力达到指定大小时停止加载，把反力螺母向外拧紧，使测力装置读数变化。然后卸载千斤顶荷载。 

钢外壳两侧是10mm厚钢板，两侧是敞开方便外界环境对混凝土进行侵蚀，两端头是30mm厚钢板；钢铁滑动板分为两块，一块中间设有中轴方便固定碟型弹簧，是固定弹簧承接试件与滑动螺栓的构件；碟型弹簧在这里的作用为位移缓冲，当反力螺栓或某个部位发生一定的松弛，产生一定位移时保证施加在试件上的力损失不会太大；滑动螺栓用于传递外界的力到整个系统，反力螺栓用来保留住外界传递的力。