[發明專利]制作混凝土試件自然裂縫的裝置

有效

• 申請號: 201310087141.7
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103175721A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 田野;付傳清;金南國;陳軍;金賢玉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01B5/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術領域

本發明是關于制作混凝土試件自然裂縫的裝置，特別涉及一種可以根據試驗的要求精確控制混凝土裂縫寬度的裝置。

背景技術

混凝土是現代建筑工程中最常用的建筑材料之一，改善混凝土材料的服役性能對提高建筑結構的使用壽命具有非常重要的意義。目前，對混凝土材料耐久性的理論與試驗研究是土木工程研究的熱點。但是，目前的研究大都針對完好的混凝土結構，對于開裂后的混凝土結構與材料的研究目前還比較少，而實際上，混凝土結構在施工階段，就容易出現因溫度、收縮等原因引起的非受力裂縫。在使用階段，由于荷載作用等原因，還會出現受力裂縫，所以，大多數的混凝土結構實際上都是帶裂縫工作的。因此，在混凝土材料試驗研究中，通過預設裂縫的混凝土試件研究開裂狀態下混凝土材料的力學性能和耐久性對預測混凝土結構的服役壽命具有非常重要的意義。

混凝土是由骨料、砂漿和界面組成的多相復合材料，并且硬化混凝土中還存在著一定量的孔隙缺陷。各種材料組分以及缺陷在混凝土中的隨機分布也導致混凝土裂縫的開裂路徑具有隨機性，同時，在荷載作用下，混凝土裂縫尖端位置存在一個微裂紋區，并且混凝土中未開裂區域中都存在荷載作用。目前的理論研究表明，混凝土裂縫尖端微裂紋區、裂縫曲折度、裂縫壁面粗糙度與混凝土為開裂區域中的荷載作用對侵蝕性離子在開裂混凝土中的擴散具有重要影響。因此，要研究開裂混凝土材料的耐久性與服役性能，就必須首先制備出具有自然裂縫的混凝土試件，但由于混凝土是一種脆性材料，通過簡單施加拉荷載的方法往往導致混凝土試件的脆性破壞，無法有效控制混凝土中裂縫的產生過程，也無法根據試驗要求精確控制裂縫寬度。因此，目前的試驗研究中通常采用在混凝土試件中預埋一定厚度的鋼片的方法來仿制具有自然裂縫的混凝土試件，但通過這種方法制備的混凝土試件無法反映出自然開裂的混凝土的裂縫特征以及自然開裂混凝土內部的應力狀態。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種新型并且簡便的可以制作混凝土試件自然裂縫的裝置。為解決上述技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種制作混凝土試件自然裂縫的裝置，包括混凝土試件預應力加載系統、混凝土裂縫擴展控制系統和測試系統，所述混凝土試件預應力加載系統包括預應力加載鋼板、加載螺帽、預應力加載螺桿、應變片和應變測試儀，兩塊預應力加載鋼板通過預應力加載螺桿連接，且加載螺帽設在預應力加載鋼板和預應力加載螺桿的連接處，應變片粘貼在預應力加載螺桿上，并通過導線與應變測試儀相連接；所述混凝土裂縫擴展控制系統包括埋設在混凝土試件底面的I類預埋螺栓、控制螺桿和控制螺帽，兩個I類預埋螺栓通過控制螺桿連接，且控制螺帽設在I類預埋螺栓和控制螺桿的連接處；所述測試系統包括埋設在混凝土試件側面的兩個II類預埋螺栓、測試螺桿、固定螺帽和數字千分表，一個II類預埋螺栓上通過固定螺帽固定有測試螺桿，另一個II類預埋螺栓上通過固定螺帽固定有數字千分表；

所述I類預埋螺栓包括金屬桿和螺帽，所述螺帽焊接在金屬桿的一端，螺帽的直徑大于控制螺桿的直徑；所述II類預埋螺栓包括金屬桿A和金屬帽，金屬桿A的一端設有與金屬桿A垂直方向的孔和沿金屬桿A方向的螺孔，金屬帽包括金屬桿B和金屬螺桿，金屬桿B和金屬螺桿焊接固定，金屬桿B的直徑大于金屬螺桿的直徑，金屬螺桿的直徑小于金屬桿A上沿金屬桿A方向的螺孔直徑，金屬螺桿的一段安裝在金屬桿A沿金屬桿A方向的螺孔內。

作為進一步的改進，所述兩個II類預埋螺栓的連線與混凝土試件底面平行。

作為進一步的改進，所述預應力加載螺帽用于通過調整加載螺帽在預應力加載螺桿上的位置控制預應力加載螺桿中的荷載大小。

作為進一步的改進，所述控制螺帽用于通過調整兩個I類預埋螺栓之間的距離控制混凝土試件裂縫的寬度。

作為進一步的改進，所述金屬桿A垂直方向的孔直徑大于數字千分表與測試螺桿的直徑。

作為進一步的改進，所述混凝土試件與混凝土試件預應力加載系統設置在加載試驗機上，加載試驗機用于對混凝土試件提供三點荷載作用。

本發明的工作原理為：

本發明通過調整預應力加載螺帽在預應力加載螺桿上的位置，控制預應力加載鋼板之間的距離，對混凝土試件施加壓荷載作用，使混凝土中產生初始壓應力，通過應變片與應變測試儀監控混凝土中的荷載作用大小。?