[实用新型]一种使混凝土产生均匀受拉损伤的装置

说明书

一种使混凝土产生均匀受拉损伤的装置，所述装置加载系统、球铰对中系统、钢筋混凝土试件、多功能自适应约束系统和感应系统，所述感应系统均匀对称粘贴在钢筋混凝土试件上，再将多功能自适应约束系统均匀固定在钢筋混凝土试件上；所述球铰对中系统对称安装在钢筋混凝土试件两端，所述球铰对中系统与加载系统连接。本实用新型提供一种操作简便、测试稳定性高且能够实现混凝土试件在反复加载后产生均匀受拉损伤的试验装置。

技术领域

本实用新型涉及带损伤混凝土材料性能研究技术领域，尤其涉及一种使混凝土产生均匀受拉损伤的试验装置。

背景技术

服役过程中的混凝土结构都是在荷载和环境共同作用下工作的，无荷载作用下混凝土耐久性的研究成果不能合理反映结构所处的实际状态。混凝土结构在承受荷载作用的同时，往往经受海水、除冰盐和二氧化碳等侵蚀，在荷载与环境双重或多重因素耦合作用下，混凝土构筑物往往未达到设计年限就破坏的事故时有发生，由此带来的巨大经济损失和人员伤亡，已引起国内外的广泛关注。混凝土是典型的多孔材料，侵蚀介质正是通过混凝土孔隙侵入混凝土内部，由此导致钢筋锈蚀、混凝土保护层开裂，进而影响混凝土的服役性能。荷载作用对侵蚀介质向混凝土内传输的影响主要体现在：荷载损伤使混凝土内部产生微裂纹，从而加速了侵蚀介质在混凝土中的传输速率。

研究荷载作用对介质传输的影响，目前主要考虑持续荷载作用。又由于弯曲荷载加载容易，被广泛采用，并陆续出现了两根混凝土梁试件背对背持续加载、基于杠杆原理的持续加载等试验方法，以进行荷载作用下氯盐传输试验研究。然而，由于沿着钢筋混凝土梁截面高度荷载损伤程度不同，难以将荷载损伤对介质传输速率的影响进行定量分析，研究结果也只能得到一些定性的结论。从荷载作用对介质传输的影响来看，拉伸荷载对介质传输的影响最为突出。轴拉荷载作用下，混凝土试件中荷载损伤均匀，可以结合耐久性试验，有效的建立荷载作用与介质传输之间的关系为耐久性预测、结构设计提供参考。

跟轴心受压试验不同，直接拉伸试验由于需要将混凝土两端夹持存在很大困难，且难以实现试件轴心与试验机夹具中心对中，基于轴心受拉荷载施加的报道较为少见，目前主要采用的方法是将混凝土试件做成两端大头的“狗骨”试件以利于夹持，在试件与试验机交界处设置球铰来减少试件与试验机不能有效对中带来的误差。例如，中国专利公告号CN104330314A，申请公布日是2015年2月4日，名称为“用于超高温陶瓷高温直接拉伸强度测试装置的装夹机构”，中国专利授权公告号CN103175733B，授权公告日是2015年7月2日，名称为“不可压缩材料的直接拉伸试验夹具”，中国专利申请公布号CN103267682A，申请公布日是2013年8月28日，名称为“拉应力与环境耦合作用下材料徐变的测试装置及测试方法”，以及中国专利授权公告号CN2014 2 0400110.2，申请公布日是2015年1月14日，名称为“轴拉荷载作用下水泥基材料渗透性测试装置”。而中国专利申请公布号CN201510863028.2，申请公布日是2016年3月23日，名称为“混凝土构件施加轴向拉伸荷载的试验装置”发明了一种能够方便施加持续荷载，且可以将试验装置与试件同时置于盐水、盐雾等严酷环境同时进行试验的装置。随着科学研究的深入，科研工作需要面对和解决更加复杂、更接近于工程实际的科学问题，例如，钢筋混凝土桥梁要承受车辆反复加载而产生混凝土损伤累积，从而导致耐久性劣化。我国海岸线长、桥梁多，跨海大桥建设动辄上百亿投入，高速铁路建设中也大量采用了高架桥方式以利于列车平稳运行。要研究钢筋混凝土在反复加载条件下的损伤劣化过程，试验研究不可避免。然而，在查阅大量国内外文献和相关实用新型专利基础上，采用已有的轴拉试验装置进行混凝土反复拉伸加载，尤其是施加轴拉荷载较大时，往往经过较少的加载次数后混凝土试件即出现断裂破坏，与200万次反复加载目标相差甚远。经过反复查找原因发现，混凝土是一种非均匀材料，在浇筑成型过程中即会出现骨料分布不均、微裂缝等缺陷随机分布等问题。另外，由于混凝土试件几何中心与物理中心不重合的问题以及设备加载时出现偏心荷载，即便一次加载试验都难以获得有效的试验结果，而反复加载试验更难以成功。