[实用新型]混凝土疲劳荷载与环境耦合实验装置有效

专利信息
申请号: 201120351282.1 申请日: 2011-09-19
公开(公告)号: CN202433285U 公开(公告)日: 2012-09-12
发明(设计)人: 王彩辉;孙伟;蒋金洋;韩建德;孙国文 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: G01N17/00 分类号: G01N17/00;G01N3/00
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 柏尚春
地址: 210096 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 混凝土 疲劳 荷载 环境 耦合 实验 装置
【说明书】:

技术领域

实用新型涉及一种混凝土疲劳荷载与环境耦合实验装置。 

背景技术

许多混凝土结构,如机场跑道、街道、公路与桥梁的路面、吊车梁、铁路轨枕等在服役过程中将承受周期重复的交通荷载,而一些新型结构如高层建筑、重力式海洋平台、核电站混凝土保护层等还将承受地震荷载、风荷载、波浪荷载等的作用。除了这些外加荷载的作用外,环境因素的作用(如氯盐、硫酸盐侵蚀、温度的变化、冻融循环等)都会加速材料或结构内部发生损伤(如氯盐渗入混凝土当中可使钢筋发生锈蚀,一方面钢筋的承载力下降,另一方面钢筋的锈蚀膨胀,当膨胀力大于混凝土所能承受的拉力时,混凝土就会发生破坏)。在这些重复荷载作用下,结构(或结构构件)的各部位将承受重复应力和应变,以致在低于静载强度下发生疲劳失效。在先前的研究中只是将环境与荷载交替作用后简单叠加来处理,这样与实际工况有相对较大的差别,难以准确检测混凝土结构在环境因素与荷载耦合作用下发生疲劳失效的情况。 

实用新型内容

实用新型目的:针对上述现有存在的问题和不足,本实用新型的目的是提供一种能够较为准确评估混凝土结构在环境因素与荷载耦合作用下的疲劳失效的耦合实验装置。 

技术方案:为实现上述实用新型目的,本实用新型采用的技术方案为一种混凝土疲劳荷载与环境耦合实验装置,包括设在混凝土试件(以下简称“试件”)上部的第一支点和第二支点,设在混凝土试件下部的第三支点和第四支点,所述第一支点和第二支点的间距大于第三支点和第四支点的间距,还包括设在混凝土试件上部的第一支点和第二支点之间的耐腐蚀容器。 

所述耐腐蚀容器可为无盖容器。所述耐腐蚀容器的底部可开有一孔。所述耐腐蚀容器与混凝土试件可通过胶粘接固定。所述胶可为硅胶。所述硅胶的厚度可为1mm至2mm。 

所述混凝土试件的表面除了与所述耐腐蚀容器接触的部分可设有保水层。 

有益效果:本实用新型可适用于通用的材料疲劳试验机(如美国MTS810系列金属及非金属材料疲劳试验系统),打破传统做法,分别调整上下支点间的间距,将试件在四点弯曲试验中上部受弯,将腐蚀液作为环境因素置于受拉部位,来模拟环境与荷载双重因素对混凝土的破坏作用机理。 

附图说明

图1为混凝土疲劳荷载与环境耦合实验装置结构示意图; 

图2为混凝土中钢筋锈蚀的三阶段示意图; 

图3为疲劳荷载-位移关系曲线图; 

图4为氯离子浓度随应力水平及深度变化趋势图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实例,进一步阐明本实用新型,应理解这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围,在阅读了本实用新型之后,本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 

如图1所示,利用疲劳试验机(如美国MTS810)为平台,首先调整试验参数,主要参数如应力水平S(S定义为:循环荷载产生的应力与静载强度的比值S=σ/f,在每个循环荷载中分为Smax和Smin)一般为0.45~0.9之间、循环应力比R(R=Smin/Smax)为0.1(可据实际情况而定)、采用正弦波加载,一般应力水平>0.75时频率为2~3Hz;而当应力水平≤0.75时频率为10Hz。接下来根据试件的尺寸来确定四点弯曲实验中四个支点的距离,较为关键的是将下部两支点(即第三支点3和第四支点4)的距离调小,而上部两支点(即第一支点5和第二支点6)的距离较大,各支点分别连接疲劳试验机(图中未示出)。图1中试件尺寸的单位为“mm”。 

耐腐蚀容器1置于试件2上部。根据试件尺寸加工配套耐腐蚀容器,容器特征为透明、无盖且底部有一圆孔;将容器置于试件上部,并用硅胶NQ-704将容器与试件胶黏在一起,注意硅胶的厚度要适度,可取1mm至2mm,本例为1mm,尽量避免胶层对试件力学性能的影响;加入所选腐蚀液,开始实验,实验时将腐蚀液(如NaCl、Na2SO4溶液等,本实例选择NaCl溶液)装置底部的圆孔封住,避免溶剂流失,影响溶液浓度,间隔一定时间更换腐蚀液并搅拌,以保持证实验过程中溶液浓度不发生变化且均匀。 

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