[发明专利]一种持续压力作用下混凝土耐久性多功能试验系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程混凝土材料与结构耐久性测试领域，具体涉及一种持续压力作用下混凝土耐久性多功能试验系统及方法。

背景技术

混凝土耐久性决定混凝土结构在整个使用周期中的安全性。国内外统计资料表明，因混凝土耐久性差带来的直接和间接损失巨大，无论是在发达国家还是发展中国家均已造成沉重的财政负担。

目前，我国正在开展大规模的基础设施建设，为世界瞩目，许多跨海大桥，连岛工程以及跨江越海隧道等大型工程不断上马，这些工程、特别是处于海洋环境中的大型工程对混凝土结构耐久性有着非常高的要求。

近几十年来，国内外开展了大量的混凝土耐久性研究，但是受试验方法等研究手段的限制，现有混凝土耐久性研究通常注重于环境腐蚀和化学反应所导致的材料性能变化，而忽视了混凝土承受的荷载与环境的协同作用。实际使用环境中的混凝土材料和混凝土结构要承受各种持续荷载和环境的协同作用，如跨海桥梁工程，其不仅要遭受氯离子等有害离子的侵蚀，而且还要承受着恒荷载以及车辆荷载等的作用。不考虑荷载作用不能合理反映混凝土材料与结构所处的真实状态，如将无荷载作用下混凝土的耐久性研究成果直接用于指导工程实践，会夸大混凝土结构的耐久性能。

目前有研究用卸载之后的混凝土渗透性来评价荷载作用下混凝土的耐久性，但是卸载之后混凝土的变形、损伤等有所恢复，结果不能够反映混凝土的真实耐久性。因此，需要根据实际持续荷载作用下混凝土的受力和变形特征，结合环境作用，建立完善的混凝土耐久性试验装置和方法，并将所得结果广泛用于指导工程实践，这无论是对混凝土结构耐久性设计，还是对正确评价混凝土结构耐久性寿命都具有重要意义。

综合现有研究资料发现，目前通过后张预应力法或者通过螺杆、钢板和扭矩扳手来对混凝土试件施加轴向荷载的方法，由于受长期荷载作用下混凝土徐变的影响，很难保持原有的荷载水平，且混凝土的变形无法实时监测和控制；在耐久性测试时，需要将装置放入含有氯离子、硫酸根离子等有害离子的侵蚀溶液，环境对装置的腐蚀对耐久性研究结果影响很大，试验结果不能准确反映真实荷载水平与耐久性之间的客观关系；同时测量指标单一，施加荷载方式或较为复杂或较为不便。

基于现有试验装置中对混凝土施加荷载时，荷载分布不均匀，且荷载无法实时监测和调整，混凝土形变无法实时测试，将装置放入侵蚀溶液中，测试耐久性时，环境对装置的腐蚀影响混凝土耐久性的测试结果，因此，需要提供一种能够真实反应混凝土耐久性的试验系统及测试方法。

发明内容

本发明提供了一种简单稳定的持续压力作用下混凝土耐久性多功能试验系统及方法，可以实现多种侵蚀环境下的混凝土耐久性的快速和长期测试，提供对混凝土耐久性的客观评价。

一种持续压力作用下混凝土耐久性多功能试验系统，包括：

上下相对分布的上端板和下端板；

固定在所述上端板和下端板之间，且竖直布置的钢拉杆；

位于所述上端板和下端板之间，且与所述钢拉杆滑动配合的第一传压板，该第一传压板的中心处设置有孔洞或者凸起物；

由上至下布置在所述上端板和第一传压板之间的千斤顶和压力传感器；

铰接在所述第一传压板底面的上铰板；

铰接在所述下端板顶面的下铰板；

受压在所述上铰板和下铰板之间的混凝土试件；

固定在所述混凝土试件上的位移传感器。

所述千斤顶对第一传压板施加所需荷载，通过铰接在第一传压板底面的上铰板将荷载传递给位于上铰板和下铰板之间的混凝土试件，在测试过程中，通过千斤顶调节混凝土试件所受荷载大小。

受徐变的影响，试验过程中混凝土试件上的荷载大小会发生变化，为了保持荷载恒定，由位于千斤顶和第一传压板之间的压力传感器实时测量混凝土试件承载的荷载大小，压力传感器与计算机或者配套的数显设备相连，一旦压力传感器测得混凝土试件受到的荷载值发生变化，则通过千斤顶调整荷载，使整个试验过程中混凝土试件承受的荷载值维持恒定。

作为优选，所述千斤顶的底面和压力传感器之间设有第二传压板，所述第二传压板的中心处设置有孔洞或者凸起物。

为了解决混凝土试件各部位受到千斤顶施加的压力分布不均匀，进而导致应力不均匀的问题，根据千斤顶和压力传感器尺寸在所述第二传压板和第一传压板的中心处设置孔洞或者凸起物，上铰板铰接在所述第一传压板的底面，下铰板铰接在所述下端板的顶面，保证千斤顶施加的荷载均匀分布于混凝土试件的各个部分。

作为优选，所述混凝土试件的顶部和底部分别固定有支撑钢板，所述位移传感器感应两块支撑钢板的间距变化。