[发明专利]拉应力作用下混凝土渗透系数测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种拉应力作用下混凝土渗透系数测试装置，属于混凝土耐久性测试技术。主要用于建筑、交通、桥梁、水利、地下工程等领域。

背景技术

我国正处于国民经济高速发展的时期，建设规模空前，混凝土使用量占世界总产量的45％，但是混凝土结构未达到设计年限而过早失效及退出服役的事例频频发生，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。Metha教授对近几十年来国际上混凝土结构工程耐久性破坏案例进行总结和分析，提出由氯盐渗入到混凝土内部引起钢筋锈蚀是最主要和最重要的耐久性破坏方式。虽然有关氯盐环境下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氯盐环境作用下的耐久性；然而实事上，在氯盐环境下实际工程混凝土的耐久性应该是在应力与氯离子侵蚀共同作用下运行的，单一因素作用下的耐久性研究难以真实地反映客观实际。因此，根据工程实际中混凝土所处环境和荷载情况，将荷载与氯离子渗透合理组合，系统开展应力作用下混凝土的氯离子渗透行为研究，是当前混凝土学科的重大科学技术难题，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要的影响。

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，研究应力作用下混凝土的氯离子渗透行为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氯离子渗透行为研究对于混凝土结构耐久性设计与施工非常关键。在建立考虑应力作用下混凝土氯离子渗透试验方法时，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装置；第二，建立能够对加载的混凝土试件进行快速和准确的氯离子渗透试验。

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。对于氯离子渗透试验国内外进行了大量研究，但大多未考虑应力的影响，这使得测试的氯离子渗透系数与实际服役条件下的情况有较大差异，最终导致寿命预测结果偏差较大。

因此，研制拉应力作用下混凝土渗透系数的测试装置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，首先研制出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、简便小巧的拉伸装置；然后将电加速稳态氯离子渗透实验装置与拉伸状态下混凝土组合起来，实现拉应力作用下氯离子渗透系数快速与准确的测试。

技术方案：本发明涉及的拉应力作用下混凝土渗透系数测试装置包括拉伸装置和电加速氯离子快速渗透装置，哑铃型混凝土试件位于拉伸装置中，哑铃型混凝土试件与电加速氯离子快速渗透装置通过紧固螺栓相连接。其中，拉伸装置包括：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、球面拉杆、下拉板；拉伸装置中，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。电加速氯离子快速渗透装置包括：稳态直流电源、渗透室、不锈钢网片、橡胶密封圈、氯离子自动分析仪；稳态直流电源的正负极分别与两个不锈钢网片相连，两个不锈钢网片分别插入到左渗透室和右渗透室中，两个橡胶密封圈分别嵌在两个渗透室外侧的凹槽中，氯离子自动分析仪的测试电极插在渗透室内。

所述的拉应力作用下混凝土渗透系数测试装置的测试方法具体为：