[发明专利]测试土工合成材料蠕变性能的试验设备及试验方法

说明书

本发明公开了一种测试土工合成材料蠕变性能的试验设备及试验方法，属于土工合成材料测试技术领域，该试验设备包括主控箱、试样夹持装置、杠杆加载装置和温控箱，试样夹持装置在温控箱内能夹持多个试验样条；设于温控箱外部的杠杆加载装置的前部与试样夹持装置相连、尾部与加载托盘相连；温控箱设于底座上，底座内设有多个测量元件；主控箱与温控箱、测量元件电连接。该试验方法通过将试验样条夹持在温控箱内试验测试温度下静置12‑24h，并对试验样条加载并分级提升温控箱内温度，通过计算机完成数据的传输与处理。利用本发明能够实现分级等温法测试土工合成材料的蠕变变形，缩短土工合成材料蠕变试验时间，降低能耗及试验成本，提高精度。

技术领域

本发明属于土工合成材料测试技术领域，尤其涉及一种测试土工合成材料蠕变性能的试验设备及试验方法。

背景技术

在加筋土结构中，由于受到加筋结构物沉降变形的影响，置于土体中的土工合成材料长期处于拉伸状态。土工合成材料的应变会随着时间增加而增长，这种现象我们称之为蠕变。当土工合成材料蠕变变形过大，会使加筋土结构内部的应力重新分布，可能造成加筋土结构的变形过大而失稳或无法继续使用。因此，将土工合成材料的蠕变变形控制在设计使用年限内，对结构稳定至关重要。目前测试土工合成材料蠕变特性的试验方法主要包括两种：一种是依据规范在常规条件下测试土工合成材料蠕变变形试验方法，另一种是基于温度加速聚合物蠕变的时温叠加法试验方法。

常规条件下测试土工合成材料蠕变变形试验方法，是将土工合成材料在恒定静荷载下进行拉伸，拉伸时间由加筋结构物使用年限决定。由于土工合成材料多数为黏弹性材料，其物理性能强烈的依赖于时间，在外推长期蠕变变形时，规范规定不允许进行超过一个数量级的外推。因此，若加筋结构物使用年限为50~100年，则需要测试加筋材料在恒定静荷载下拉伸5~10年的蠕变变形，即使加筋结构物使用年限为10年，也需要测试10000h。显然，常规条件下测试土工合成材料蠕变变形试验，耗时长，能耗高，试验要求较高，一旦试验中间发生停电或者其他突发情况，便无法进行试验，与现有的快速的材料开发和运用计划不兼容。

时温叠加法是升高温度能够加速聚合物材料蠕变，此试验方法是将多组加筋材料试样放置在不同温度环境下，进行恒定静载下的短期拉伸蠕变试验，然后通过移动不同温度下的测试蠕变变形曲线来构建在基准温度下的蠕变主曲线。与常规条件下的蠕变试验相比，时温叠加法能够大幅度的减少蠕变试验时间，缩短试验周期。但是，时温叠加法测试蠕变变形需要多组试样，若每个温度下为一组，一组至少需要三个样本，这样就会引起较大的测量误差，较长的试验持续时间和较高的成本。

因此，需要研发一种快速测试土工合成材料蠕变特性的设备和方法解决以下技术问题：

1、现有土工合成材料蠕变试验持续时间长，能耗和成本高问题，与现有的快速的材料开发和运用计划不兼容问题。

2、采用时温叠加法和常规测试法时样本多，测量时间长而引起的较大测量误差。

3、现有试验设备精度低，无法满足分级等温法的试验的温度控制加载条件等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测试土工合成材料蠕变性能的试验设备及试验方法，能够快速测试土工合成材料的蠕变性能,也可以测试不同温度下的土工合成材料蠕变特性, 操作简单方便，成本低,测试效率高，测试精度高。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种测试土工合成材料蠕变性能的试验设备，包括主控箱、试样夹持装置、杠杆加载装置和用于控制土工合成材料试验样条温度的温控箱，所述试样夹持装置能够夹持多个试验样条并设置于温控箱内，所述杠杆加载装置设置于温控箱的外部，所述杠杆加载装置的前部与试样夹持装置相连、尾部与用于对试验样条加载的加载托盘相连；所述温控箱设置于底座上，所述底座内设有多个用于检测试验样条蠕变性能的测量元件；所述主控箱与温控箱、测量元件电连接。