[發明專利]荷載與環境耦合作用下試件耐久性試驗裝置

在審

• 申請號: 201710003604.5
• 申請日: 2017-01-04
• 公開（公告）號: CN106769414A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李揚;徐惟雄;汪秋紅;戴欣
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司42220
• 代理人: 朱必武

技術領域

本發明屬于一種結構材料耐久性試驗裝置，特別涉及荷載與環境長時間耦合作用下對試件的力學性能測試試驗的裝置。

背景技術

隨著建筑行業的發展，混凝土結構的運用也涉及到人類生活的方方面面，而近些年來由于混凝土結構耐久性不足而導致的事故不斷增多，混凝土耐久性的問題也越來越被人們關注，特別是在一些重大工程，比如大壩、橋梁、港口等以及一些高層建筑物，這些結構在沒有達到設計年限就破壞了，造成巨大經濟損失和人員傷亡。

雖然有關混凝土結構耐久性的研究有幾十年，相關研究成果也有不少，但很多研究主要考慮環境因素，而忽略其他因素，比如荷載因素。很多結構所處的環境比較復雜，對結構有很高的要求。例如沿海地區常年處于氯鹽環境，結構受到嚴重的氯鹽侵蝕，同時也有結構自身承受的荷載；酸雨地區結構不僅要滿足荷載的要求，還要考慮硫酸的侵蝕；河流中的橋梁，不僅要承受來往的車輛的動荷載，同時還要考慮水對鋼筋的銹蝕。隨著人類社會的發展，對一些復雜的環境的開發，越來越多的結構不僅僅考慮單一的因素對其耐久性的影響，還必需考慮多因素的耦合作用。實際工程中，只考慮單一的環境因素是不全面的，無法真正的反應結構的實際情況，這樣會產生隱患，所以對混凝土結構的耐久性的研究，考慮的應該是應力與不同環境共同作用下的，考慮的因素應是多因素的，至少是雙因素。同時多因素對混凝土的影響也不是簡單的疊加，不同因素會相互影響，更加劇了混凝土結構的破壞。如何更好地模擬實際工程中混凝土結構的耐久性是一個值得研究的問題。為了解像鋼筋混凝土這類材料在惡劣環境下的特性，需要在惡劣環境下測試其力學性能，以及測試惡劣環境中荷載變化對材料或試件的力學性能影響。

研究混凝土在多因素共同作用下的耐久性問題，最主要的難點就是要建立一個能夠同時進行多因素試驗的方法，它包括試驗環境以及荷載的加載方式。從實際的工程出發，鋼筋混凝土結構無論處于什么復雜的環境，均是在承載狀態下工作和運行的。所以，研究環境與荷載共同作用下混凝土的耐久性具有重要的研究意義和應用價值。在建立上述試驗方法時，首先要考慮一下幾點：第一，設計的加載方式要能夠提供滿足條件、準確的荷載作用；第二，設計的加載方式要能夠提供可隨時變化的荷載作用；第三，試驗的數據要能夠快速、準確的收集。

國內外對多因素共同作用下耐久性研究相對較少，閱讀相關文獻資料，總結后發現相關的加載裝置所進行的試驗均是受彎破壞。其主要原因有：①進行受拉破壞的試驗裝置一般都比較大，所需的試驗空間較多，與環境因素結合起來困難，這使試驗裝置的設計和加工非常困難；②受拉破壞的試驗操作難度大，試驗中很容易出現偏心現象，這使實驗結果不穩定，具有較大離散性；③考慮荷載因素與環境因素同時作用，一般的加載方法無法滿足拉壓破壞的要求，比如預應力加載。綜合已有的文獻資料，相關的多因素共同作用下混凝土耐久性試驗的加載裝置可以分為三種類型：1)利用杠桿原理的荷載加載方式；2)利用扭力扳手設計的加載方式；3)根據虎克定律利用彈簧設計的加載方式。這三個加載的方法各有優缺點，其中利用杠桿原理的加載方式的優點是操作簡單，但缺點也很明顯，這種方法所需的空間很大，對于一些復雜環境很不適用，比如腐蝕環境等；對于扭力扳手設計的加載方式，優點是體積較小，便于放在環境箱中，對于一些復雜環境也能夠很好的適用，但缺點是這種方式的精度不夠，不能夠準確控制加載力的大小，而且在長時間的試驗中會出現力的損失；對于利用彈簧的加載方式，優點是體積小，原理簡單，操作方便，缺點是彈簧在使用后會有一定的松弛，出現荷載作用的損失。此外，上述裝置還有一個突出的問題，那就是一旦荷載作用施加完畢，將試件放入耐久性實驗裝置后，就很難再對荷載作用進行調整。

針對上述幾種加載方式的問題，研制一種能夠隨時獨立施加荷載且與環境箱能很好匹配的混凝土耐久性裝置，在混凝土耐久性研究中具有重要的應用價值，前景十分廣闊。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種用于不同環境中測試試件的耐久性能和測試荷載變化對不同環境試件耐久性能影響的試驗裝置。主要解決了力加載和侵蝕環境作用的相互獨立作用。發明的裝置可以對試驗過程中的荷載作用及氯離子侵蝕環境分別或同時調整，從而實現在可變荷載作用下模擬不同環境中試件受力性能測試。