[发明专利]拉应力与环境共同作用下混凝土多因素耐久性实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种混凝土在拉应力与环境共同作用下多因素耐久性实验方法及装置，属于混凝土耐久性测试技术。主要用于建筑、桥梁、水利和交通等领域。

背景技术

半个世纪以来，混凝土结构由于耐久性不足而导致混凝土结构过早失效破坏、寿命缩短的事故却不断增多，尤其是大坝、道路、桥梁、港口等重大工程以及高层建筑物未达到设计年限就破坏的事故时有发生造成巨大经济损失和人员伤亡。中国工程院调研报告显示，在中国由于钢筋锈蚀引起混凝土结构的直接经济损失高达1000亿元/年。虽然有关混凝土耐久性的研究已有几十年，但研究工作多是考虑单一环境破坏因素作用下的耐久性；然而实事上，实际工程混凝土的耐久性应该是在应力与不同环境共同作用下运行的，单一因素作用下的耐久性研究难以真实地反映客观实际，混凝土的耐久性是多因素，至少是双因素共同作用的结果。另外，混凝土内部损伤劣化程度也决不是各破坏因素单独作用引起损伤的简单加和值，而是诸因素相互影响、交互叠加。通常多重破坏因素作用下混凝土的劣化程度大于各损伤因素单独作用下引起损伤的总和，即产生1+1＞2、1+2＞3的损伤叠加规律和超叠加效应，导致混凝土工程性能快速降低和寿命缩短。因此，根据工程实际中混凝土所处环境、气候和荷载情况，将影响耐久性的主要因素进行合理组合，系统开展双重或多重破坏因素作用下混凝土耐久性研究，量化因素与因素间的交互作用，是当前混凝土学科的重大科学技术与理论难题，目前已引起国际学术界广泛和高度重视，其研究成果将对混凝土结构耐久性设计及其寿命预测产生重大影响。

研究混凝土在双重和多重破坏因素作用下的耐久性问题，首要任务就是要建立能够进行同时考虑2个或以上破坏因素的试验方法体系。考虑到在实际工程中，结构混凝土均是在承载状态下工作和运行的。因此，研究荷载与其它破坏因素共同作用下混凝土耐久性具有重要的理论研究意义和广泛的工程应用价值，特别是拉伸应力作用下混凝土的耐久性研究对于混凝土结构耐久性设计与施工非常关键。在建立考虑荷载的混凝土多因素耐久性试验方法时，有2个关键技术问题必须解决：第一，设计能够对混凝土试件施加准确荷载的试验加载系统；第二，建立能够对加载的混凝土试件进行连续、快速的无损试验方法和数据采集系统。

国内外对应力作用下混凝土的耐久性研究较少，综合已有的文献资料不难发现，现有的加载装置均是施加弯曲应力，尚未有直接施加轴向拉伸应力的试验装置。其主要原因有两个：①施加拉伸应力的试验装置设计加工非常困难，较难保证在试验中受拉试样的轴线与拉伸荷载作用线重合，特别容易出现偏心现象，致使试验结果具有很大的离散性；②受拉试样与拉伸夹头在夹持处容易产生应力集中，导致试样在夹持处破坏，而不是在中间拉断。

上述缺点严重限制了直接拉伸应力加载装置在混凝土多因素耐久性实验中广泛应用。因此，研制适用于混凝土试件，且能保持长期持荷过程中无应力松驰的简便小巧的拉伸应力实验装置在多因素耐久性研究中具有重要的应用价值，对于混凝土结构耐久性评价也提供了科学的实验仪器，前景十分广阔。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于针对现有耐久性测试技术中存在的不足和缺陷，利用弹簧加载原理和传感器技术，通过球形拉杆连接方式，研制一种适用于哑铃型混凝土试件，且能保持长期拉伸过程中无应力松驰、简便小巧的拉应力与环境共同作用下混凝土多因素耐久性实验装置。

技术方案：本发明的拉应力与环境共同作用下混凝土多因素耐久性实验装置包括：球面螺杆、螺帽、应力传感器、限位板、弹簧、锁紧螺母、上拉板、拉杆、拉伸夹头、哑铃型混凝土试件、恒力夹持仪、球面拉杆、下拉板、非金属超声测试仪；该装置中，拉杆的下部与下拉板连接，拉杆的上部穿过上拉板和限位板，上拉板穿在拉杆上通过锁紧螺母固定，螺帽将应力传感器通过球面螺杆压在限位板上，弹簧套在球面螺杆上并位于限位板与上拉板之间，在上拉板与下拉板之间设有上拉伸夹头、下拉伸夹头，上拉伸夹头与球面螺杆的球头部分连接，下拉伸夹头与球面拉杆的球头部分连接，哑铃型混凝土试件位于上拉伸夹头、下拉伸夹头之间，通过拉伸夹头夹持哑铃型混凝土试件，在哑铃型混凝土试件的两侧设有恒力夹持仪，恒力夹持仪与非金属超声测试仪相连接。恒力夹持仪包括支架、压簧，支架为U字形，压簧有两个，分别位于U字形支架内向对的两侧。

本发明的特点如下：

1、拉伸过程中偏心问题的解决