[發明專利]多因素耦合作用下的材料徐變性能的測試裝置及測試方法

無效

• 申請號: 201210531708.0
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN102944483A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 陳惠蘇;邱克超
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于材料耐久性測試技術范疇，具體來說，涉及一種多因素耦合作用下的材料徐變性能的測試裝置，同時，還涉及該多因素耦合作用下的材料徐變性能的測試裝置的測試方法。

背景技術

近年來，由于國家政策大力支持，高速鐵路在中國得到了迅速發展。“十一五”期間，全國鐵路基本建設投資完成1.98萬億元，截止2010年底，全國鐵路營運里程達9.1萬公里（世界第二），時速200公里以上高鐵里程大8358公里（世界第一），到2015年全國鐵路營運里程將達到12萬公里以上，其中高速鐵路1.6萬公里以上，2020年高鐵里程將達到5萬公里。

CRTSII型板式無碴軌道是無碴軌道結構的一種，主要由鋼軌、扣件、無碴軌道板、CA砂漿（又叫水泥瀝青砂漿，cement?asphalt?mortar）、水硬性支承層和防凍層等組成，其中，CA砂漿是在其它土木工程結構施工完成以后通過專用的施工機械灌注在無碴軌道板和混凝土底座之間厚度約20-50mm的狹長空間內，主要作用是支承、調節、緩沖、吸振等，并提供足夠的剛度和彈韌性，其性能與施工質量對于高速列車運行過程中的平順性、舒適性和安全性起到至關重要的作用。隨著列車運行速度的提高，安全行車和舒適性對軌道結構的幾何精度和穩定性的要求也越來越高。可以說，CA砂漿的質量好壞和服役狀態關乎整個軌道結構的安全性和穩定性。

但近期的研究和調查表明，國內某高速鐵路的現場軌道結構現狀的調研發現在列車實際運行之前，不同基礎結構部位（包括橋基、路基、隧道和過渡段等）的CA砂漿已經出現比較明顯的開裂現象、CA砂漿和上下層接觸面的脫粘和裂紋以及軌道板和混凝土底座板的開裂現象也同樣比較嚴重。這些破損嚴重影響著高鐵的安全可靠性和經濟耐久性。造成早期破損的原因來自多方面：一方面，高鐵跨越區域廣，工程結構所面臨的使用環境條件復雜，不同區域的溫度、濕度、日照強度、雨、雪、冰凍等氣候狀況和地質水文狀況差異很大；另一方面，軌道結構要承受前所未有的高速、重載和大流量車輛荷載的長期作用。這種復雜的荷載和環境耦合作用加速了高速鐵路無碴軌道系統結構的早期損傷，并對高速鐵路的可持續發展提出了一系列嚴峻挑戰和巨大的資金需求。

因此，有必要對CA砂漿的體積變形規律進行系統性的研究。根據工程實際中CA砂漿所處環境、氣候和荷載情況，將影響耐久性的主要因素進行合理組合，系統開展雙重或多重破壞因素作用下混凝土耐久性研究，量化因素與因素間的交互作用，是當前學科的重大科學技術與理論難題，目前己引起國際學術界廣泛和高度重視，其研究成果將對水泥基材料結構耐久性設計及其壽命預測產生重大影響。

研究水泥瀝青砂漿在應力和環境因素作用下的徐變變形問題，首要任務就是要建立能夠進行同時考慮2個或以上破壞因素的試驗方法體系。考慮到在實際工程中，CA砂漿是在承載狀態下工作和運行的。因此，研究荷載與其它破壞因素共同作用下CA砂漿具有重要的理論研究意義和廣泛的工程應用價值，特別是壓縮應力作用下的CA砂漿體積變形規律研究對于軌道結構耐久性設計與施工非常關鍵。在建立考慮環境因素影響的CA砂漿體積變形試驗方法時，有3個關鍵技術問題必須解決：第一，設計能夠對試件施加準確、恒定荷載的試驗加載系統；第二，設計穩定可靠的溫度和濕度控制系統；第三，建立能夠對加載的試件進行連續、快速的無損試驗方法和數據采集系統。

國內外對CA砂漿體積變形研究較少，綜合已有的水泥基材料徐變變形文獻資料不難發現，現有的加載裝置大都采用的是彈簧加載的方式，尚未有有效的方法能夠保持試驗過程中應力恒定。其主要原因有兩個：①試驗過程中，材料不斷發生變形，直接影響彈簧所能提供的應力，實際發生的是材料的松弛現象；②受加載應力的影響，很難利用重力或者杠桿等加載方式。

上述缺點限制了試驗室研究和實際狀態水泥基材料徐變變形規律的相關性。因此，研制適用于CA砂漿等水泥基復合材料，且能保持長期持荷過程中應力恒定的實驗裝置在多因素徐變研究中具有重要的應用價值，對于軌道結構耐久性評價也提供了科學的實驗儀器，前景十分廣闊。

發明內容

技術問題本發明所要解決的技術問題是：提供一種多因素耦合作用下的材料徐變性能的測試裝置，該測試裝置可以提高測試過程的可靠性，確保測試結果的準確性；同時還提供一種該測試裝置的測試方法，該測試方法簡單易操作，可以保持長期施加荷載過程中試件無應力松馳，且應力分布均勻。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：