[實(shí)用新型]混凝土疲勞荷載與環(huán)境耦合實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120351282.1
• 申請(qǐng)日: 2011-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN202433285U
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王彩輝;孫偉;蔣金洋;韓建德;孫國(guó)文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N17/00
• 分類號(hào): G01N17/00;G01N3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種混凝土疲勞荷載與環(huán)境耦合實(shí)驗(yàn)裝置。?

背景技術(shù)

許多混凝土結(jié)構(gòu)，如機(jī)場(chǎng)跑道、街道、公路與橋梁的路面、吊車梁、鐵路軌枕等在服役過程中將承受周期重復(fù)的交通荷載，而一些新型結(jié)構(gòu)如高層建筑、重力式海洋平臺(tái)、核電站混凝土保護(hù)層等還將承受地震荷載、風(fēng)荷載、波浪荷載等的作用。除了這些外加荷載的作用外，環(huán)境因素的作用(如氯鹽、硫酸鹽侵蝕、溫度的變化、凍融循環(huán)等)都會(huì)加速材料或結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生損傷(如氯鹽滲入混凝土當(dāng)中可使鋼筋發(fā)生銹蝕，一方面鋼筋的承載力下降，另一方面鋼筋的銹蝕膨脹，當(dāng)膨脹力大于混凝土所能承受的拉力時(shí)，混凝土就會(huì)發(fā)生破壞)。在這些重復(fù)荷載作用下，結(jié)構(gòu)(或結(jié)構(gòu)構(gòu)件)的各部位將承受重復(fù)應(yīng)力和應(yīng)變，以致在低于靜載強(qiáng)度下發(fā)生疲勞失效。在先前的研究中只是將環(huán)境與荷載交替作用后簡(jiǎn)單疊加來處理，這樣與實(shí)際工況有相對(duì)較大的差別，難以準(zhǔn)確檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)在環(huán)境因素與荷載耦合作用下發(fā)生疲勞失效的情況。?

實(shí)用新型內(nèi)容

實(shí)用新型目的：針對(duì)上述現(xiàn)有存在的問題和不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠較為準(zhǔn)確評(píng)估混凝土結(jié)構(gòu)在環(huán)境因素與荷載耦合作用下的疲勞失效的耦合實(shí)驗(yàn)裝置。?

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種混凝土疲勞荷載與環(huán)境耦合實(shí)驗(yàn)裝置，包括設(shè)在混凝土試件(以下簡(jiǎn)稱“試件”)上部的第一支點(diǎn)和第二支點(diǎn)，設(shè)在混凝土試件下部的第三支點(diǎn)和第四支點(diǎn)，所述第一支點(diǎn)和第二支點(diǎn)的間距大于第三支點(diǎn)和第四支點(diǎn)的間距，還包括設(shè)在混凝土試件上部的第一支點(diǎn)和第二支點(diǎn)之間的耐腐蝕容器。?

所述耐腐蝕容器可為無蓋容器。所述耐腐蝕容器的底部可開有一孔。所述耐腐蝕容器與混凝土試件可通過膠粘接固定。所述膠可為硅膠。所述硅膠的厚度可為1mm至2mm。?

所述混凝土試件的表面除了與所述耐腐蝕容器接觸的部分可設(shè)有保水層。?

有益效果：本實(shí)用新型可適用于通用的材料疲勞試驗(yàn)機(jī)(如美國(guó)MTS810系列金屬及非金屬材料疲勞試驗(yàn)系統(tǒng))，打破傳統(tǒng)做法，分別調(diào)整上下支點(diǎn)間的間距，將試件在四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中上部受彎，將腐蝕液作為環(huán)境因素置于受拉部位，來模擬環(huán)境與荷載雙重因素對(duì)混凝土的破壞作用機(jī)理。?

附圖說明

圖1為混凝土疲勞荷載與環(huán)境耦合實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2為混凝土中鋼筋銹蝕的三階段示意圖；?

圖3為疲勞荷載-位移關(guān)系曲線圖；?

圖4為氯離子濃度隨應(yīng)力水平及深度變化趨勢(shì)圖。?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。?

如圖1所示，利用疲勞試驗(yàn)機(jī)(如美國(guó)MTS810)為平臺(tái)，首先調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)，主要參數(shù)如應(yīng)力水平S(S定義為：循環(huán)荷載產(chǎn)生的應(yīng)力與靜載強(qiáng)度的比值S＝σ/f，在每個(gè)循環(huán)荷載中分為S_max和S_min)一般為0.45～0.9之間、循環(huán)應(yīng)力比R(R＝S_min/S_max)為0.1(可據(jù)實(shí)際情況而定)、采用正弦波加載，一般應(yīng)力水平＞0.75時(shí)頻率為2～3Hz；而當(dāng)應(yīng)力水平≤0.75時(shí)頻率為10Hz。接下來根據(jù)試件的尺寸來確定四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)中四個(gè)支點(diǎn)的距離，較為關(guān)鍵的是將下部?jī)芍c(diǎn)(即第三支點(diǎn)3和第四支點(diǎn)4)的距離調(diào)小，而上部?jī)芍c(diǎn)(即第一支點(diǎn)5和第二支點(diǎn)6)的距離較大，各支點(diǎn)分別連接疲勞試驗(yàn)機(jī)(圖中未示出)。圖1中試件尺寸的單位為“mm”。?

耐腐蝕容器1置于試件2上部。根據(jù)試件尺寸加工配套耐腐蝕容器，容器特征為透明、無蓋且底部有一圓孔；將容器置于試件上部，并用硅膠NQ-704將容器與試件膠黏在一起，注意硅膠的厚度要適度，可取1mm至2mm，本例為1mm，盡量避免膠層對(duì)試件力學(xué)性能的影響；加入所選腐蝕液，開始實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)將腐蝕液(如NaCl、Na₂SO₄溶液等，本實(shí)例選擇NaCl溶液)裝置底部的圓孔封住，避免溶劑流失，影響溶液濃度，間隔一定時(shí)間更換腐蝕液并攪拌，以保持證實(shí)驗(yàn)過程中溶液濃度不發(fā)生變化且均勻。?