[实用新型]一种用于混凝土耐久性试验的电磁加载装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水泥和混凝土基础研究领域,涉及一种利用电磁原理的加载装置，具体涉及一种用于混凝土耐久性试验的电磁加载装置。

背景技术

近年以来，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。虽然有关混凝土耐久性的研究已有几十年，但研究工作多考虑单一环境破坏因素作用下的耐久性；然而事实上，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共同作用下的结果。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，研究荷载与其他环境破坏因素共同作用下混凝土耐久性，系统开展多重破坏因素作用下混凝土耐久性研究，是当前混凝土学科的重大科学技术与理论难题。

研究荷载与其他环境破坏因素共同作用下混凝土耐久性，首要任务就是要建立能够同时考虑多个破坏因素的试验装置。此类试验装置设计有2个关键技术必须解决：①试验加载系统能够长期、精确控制施加的荷载值；②试验加载装置具有耐腐蚀性。

国内外对应力作用下混凝土耐久性研究不多，综合已有的文献资料不难发现，现有的试验加载多采用根据虎克定律的弹簧加载装置。装置原理简单、体积小，适用于现有的标准碳化箱等耐久性仪器，可实现应力-环境的多因素耦合，而且一次可以实现对3个试块同时加载，大大提高了效率；其缺点在于：①用取样的弹簧弹性系数作为所有弹簧的弹性系数，弹簧系数的微小变化会造成很大的荷载变化，使弹簧装置施加的力在个体上有很大偏差，导致无法进行精确加载；②弹簧加载装置在长期持荷过程中存在应力松弛问题；③在荷载与腐蚀环境耦合作用下的混凝土耐久性试验中，弹簧加载装置受到锈蚀的影响，弹簧有效面积不断减小，导致加载装置失效。

上述诸多缺点严重限制了弯拉应力加载装置在混凝土多因素耐久性试验中的广泛应用。因此，研制适用于混凝土腐蚀性试验，能精确施加荷载，并保持长期持荷过程中无应力松弛的加载装置，具有重要的应用价值，前景十分广阔，为研究荷载与其他环境破坏因素共同作用下混凝土耐久性，系统开展多重破坏因素作用下混凝土耐久性研究提供试验基础。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足和缺陷，利用电磁原理，研制一种适用于混凝土材料在荷载和腐蚀环境耦合作用下的耐久性试验，能实现精确施加荷载，并保持长期持荷过程中无应力松弛的加载装置。

本实用新型采用的技术方案为：一种用于混凝土耐久性试验的电磁加载装置，包括上压板、直流线圈、铁芯、铁芯支架、上部螺栓、下部螺栓、下压板、混凝土试件、垫棒和直流电源，所述混凝土试件设置在上压板与下压板之间，上压板与混凝土试件之间、各混凝土试件之间、混凝土试件与下压板之间均设有垫棒，所述混凝土试件的两侧分别设有铁芯支架，铁芯支架的下部通过下部螺栓固定在下压板上，铁芯支架的上部通过上部螺栓与铁芯连接，两个铁芯分别绕设有直流线圈，直流线圈与直流电源连接。

本实用新型的特点：

1、精确加载问题的解决

原有的弹簧加载系统中，用取样的弹簧弹性系数作为所有弹簧的弹性系数，而弹簧系数的微小变化会造成很大的荷载变化，使弹簧装置施加的力个体上有很大偏差，导致无法进行精确加载。为进行荷载的精确施加，本加载装置改用电磁铁产生的磁力代替弹簧装置产生的机械力。电磁铁所产生的磁场与电流大小、线圈圈数及中心的铁磁体有关，选定合适的线圈分布和铁磁体后，磁场的强弱与电流大小成正比，从而可以通过调节电流对磁力大小进行精确控制，易于操作。

2、弹簧加载装置在长期持荷过程中的应力松弛问题的解决

原有的弹簧加载系统在长期持荷过程中，虽然弹簧的压缩量没有变，恢复力却不断降低。本加载装置利用电磁原理，铁芯一旦被通电线圈磁化，只需维持线圈内电流的大小，电磁铁将长期保持磁性而不退磁，从而使加载装置在长期耐久性试验中始终维持初始加载值，避免了应力松弛的问题。

3、加载装置受腐蚀而失效问题的解决

荷载与腐蚀环境共同作用下的混凝土耐久性试验中，弹簧加载装置受到锈蚀的影响，弹簧有效面积不断减小，导致加载装置失效。本加载装置对电磁铁装置经过密封处理后，可将加载装置放入腐蚀性溶液、气体中用于荷载和腐蚀环境耦合作用下的混凝土材料的耐久性试验。

作为优选，为避免电磁铁的磁场对金属垫棒产生磁力，从而干扰加载过程，电磁加载装置中采用砂浆垫棒代替金属垫棒。