[发明专利]一种高温环境下的混凝土受压徐变试验装置

说明书

技术领域

本发明属于混凝土室内试验技术领域，具体涉及一种高温环境下的混凝土受压徐变试验装置。

背景技术

徐变是混凝土在长期应力作用下，其应变随时间而持续增长的特性。混凝土的徐变可以缓解早龄期混凝土的收缩温度应力，也可能造成结构混凝土长期预应力损失。准确的预估结构混凝土的徐变变形，有着重要的学术意义和工程应用价值。

目前，国内外用于测定混凝土受压徐变的试验装置都至于常温下进行，或在短期高温条件，尚无长期高温环境条件下的混凝土受压徐变试验装置。而某些特殊混凝土结构则长期位于80~300℃的高温试验环境下，例如存放核废料等的核容器结构，位于地热环境的地下混凝土结构等。（更高的温度下，混凝土将发生分解破坏，没有长期徐变试验的可能性与必要性）混凝土的长期高温徐变对结构的耐久性有着重要影响。

混凝土徐变系统由加载持荷系统和变形量测系统组成，而加载系统分为杠杆式、弹簧式、和液压伺服式等三种方法，其中以弹簧式最为常见。如果给混凝土受压徐变试验装置装配上高温环境是一个难题。首先，混凝土徐变装置本身较为庞大，并且在试验过程中可能对混凝土进行多次加载或卸载等人工操作。如何在高温环境下完成应力施加，并保证试验人员在高温环境下的安全，是第一个难点。其次，混凝土徐变时，混凝土在轴向承受着较大的压应力。如何在混凝土轴向进行高压力、高温度环境下进行保温处理，也是难点。因为普通有机保温材料在300℃下将发生燃烧，散失工作性能；岩棉等柔性材料在高压力作用下将产生大体积形变，也丧失工业性能；而金属材料虽然能够承受压力，但不具备保温特性。再次，大部分混凝土徐变的变形量测系统只能在常温常压下工作。

因此，研究一种能够在高温环境下进行混凝土受压徐变的试验装置已经成为本领域众多研究人员的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温环境下的混凝土受压徐变试验装置，用于高温下的混凝土受压徐变测试，是一种用于实验室的测试技术。

本发明提出的高温环境下的混凝土受压徐变试验装置，由传统徐变试验装置，以及大理石垫块13、上盖14、烘箱外壳15、烘箱加热设备16、下盖17、开盖孔18和脚座19组成，所述传统徐变试验装置由作动器1、球跤2、混凝土试件3、力传感器4、碟形弹簧5、反力板6、上压板7、螺杆8、下压板9、底板10和垫板11组成，反力板6、上压板7、下压板9和底板10通过两根竖杆连接组成框架结构，所述作动器1位于反力板6和上压板7之间，所述混凝土试件3位于上压板7和下压板9之间，混凝土试件3顶部通过球跤2和垫板连接上压板7，底部通过力传感器4和垫板连接下压板9，下压板9和底板10之间设有若干根碟形弹簧5；烘箱加热设备16呈柱体结构，其中部设有柱形通孔，所述通孔的结构与混凝土试件3相匹配，所述混凝土试件3放置于所述通孔部位，烘箱加热设备16顶部设有上盖14，底部设有下盖17，起密封作用，一块大理石垫块13穿过上盖14，所述大理石垫块13位于大垫板11与上压板7之间，同时另一块大理石垫块13穿过下盖17，所述大理石垫块13位于垫板和力传感器4之间。

本发明的基本原理：通过类似于烘箱的试验装置，仅仅把棱柱型或圆柱形的混凝土试件置于高温环境。这样蓄能弹簧、力传感器、反力板等徐变试验装置均置于常温环境，利于试验人员进行加荷卸荷试验操作，大部分设备也可工作在常温环境，而且仅仅给混凝土试件提供高温环境，这样最小化的加热空间也有利于节约能源。

难点在于“烘箱”结构的上下盖部分。这部分材料必须在高温下保证保温性能，同时还要传递来自反力板和弹簧的较高压力。本方法的提供的思路是将上下“盖子”开孔，开设与混凝土试件横截面相当的方孔（100*100m）或圆孔（φ100），在开孔处放置同截面高度为50mm的大理石块体。大理石块体一端抵住混凝土试件，一端通过球跤与反力板相连，起到了传递轴向荷载，并保持烘箱内部温度的作用。

采用大理石块体的原因是：1、大理石的受压强度在50MPa以上，而混凝土受压徐变的应力水平最高为40%，假设进行C100的超高强混凝土受压徐变试验，其轴向力为40MPa，也能满足要求。2、大理石的分解温度接近900℃，远高于300℃的高温徐变环境温度。3、大理石的导热系数仅为2W/m.K，远低于奥氏体合金等金属材料，能够提供较好的保温性能。

本发明保留了传统弹簧式徐变仪提供荷载试件及保持、位移及力数据监测等常规混凝土徐变试验功能。同时采用烘箱加热设备给混凝土试件提供高温环境，上下盖及大理石垫块等解决了高温下试件轴向力的传递，以及高温环境的保持等功能。