[發明專利]一種使混凝土產生均勻受拉損傷的裝置

在審

• 申請號: 201810082128.5
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108204921A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 付傳清;方德明;王建東;金賢玉
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/08
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種使混凝土產生均勻受拉損傷的裝置，所述裝置加載系統、球鉸對中系統、鋼筋混凝土試件、多功能自適應約束系統和感應系統，所述感應系統均勻對稱粘貼在鋼筋混凝土試件上，再將多功能自適應約束系統均勻固定在鋼筋混凝土試件上；所述球鉸對中系統對稱安裝在鋼筋混凝土試件兩端，所述球鉸對中系統與加載系統連接。本發明提供一種操作簡便、測試穩定性高且能夠實現混凝土試件在反復加載后產生均勻受拉損傷的試驗裝置。

技術領域

本發明涉及帶損傷混凝土材料性能研究技術領域，尤其涉及一種使混凝土產生均勻受拉損傷的試驗裝置。

背景技術

服役過程中的混凝土結構都是在荷載和環境共同作用下工作的，無荷載作用下混凝土耐久性的研究成果不能合理反映結構所處的實際狀態。混凝土結構在承受荷載作用的同時，往往經受海水、除冰鹽和二氧化碳等侵蝕，在荷載與環境雙重或多重因素耦合作用下，混凝土構筑物往往未達到設計年限就破壞的事故時有發生，由此帶來的巨大經濟損失和人員傷亡，已引起國內外的廣泛關注。混凝土是典型的多孔材料，侵蝕介質正是通過混凝土孔隙侵入混凝土內部，由此導致鋼筋銹蝕、混凝土保護層開裂，進而影響混凝土的服役性能。荷載作用對侵蝕介質向混凝土內傳輸的影響主要體現在：荷載損傷使混凝土內部產生微裂紋，從而加速了侵蝕介質在混凝土中的傳輸速率。

研究荷載作用對介質傳輸的影響，目前主要考慮持續荷載作用。又由于彎曲荷載加載容易，被廣泛采用，并陸續出現了兩根混凝土梁試件背對背持續加載、基于杠桿原理的持續加載等試驗方法，以進行荷載作用下氯鹽傳輸試驗研究。然而，由于沿著鋼筋混凝土梁截面高度荷載損傷程度不同，難以將荷載損傷對介質傳輸速率的影響進行定量分析，研究結果也只能得到一些定性的結論。從荷載作用對介質傳輸的影響來看，拉伸荷載對介質傳輸的影響最為突出。軸拉荷載作用下，混凝土試件中荷載損傷均勻，可以結合耐久性試驗，有效的建立荷載作用與介質傳輸之間的關系為耐久性預測、結構設計提供參考。

跟軸心受壓試驗不同，直接拉伸試驗由于需要將混凝土兩端夾持存在很大困難，且難以實現試件軸心與試驗機夾具中心對中，基于軸心受拉荷載施加的報道較為少見，目前主要采用的方法是將混凝土試件做成兩端大頭的“狗骨”試件以利于夾持，在試件與試驗機交界處設置球鉸來減少試件與試驗機不能有效對中帶來的誤差。例如，中國專利公告號CN104330314A，申請公布日是2015年2月4日，名稱為“用于超高溫陶瓷高溫直接拉伸強度測試裝置的裝夾機構”，中國專利授權公告號CN103175733B，授權公告日是2015年7月2日，名稱為“不可壓縮材料的直接拉伸試驗夾具”，中國專利申請公布號CN103267682A，申請公布日是2013年8月28日，名稱為“拉應力與環境耦合作用下材料徐變的測試裝置及測試方法”，以及中國專利授權公告號CN2014 2 0400110.2，申請公布日是2015年1月14日，名稱為“軸拉荷載作用下水泥基材料滲透性測試裝置”。而中國專利申請公布號CN201510863028.2，申請公布日是2016年3月23日，名稱為“混凝土構件施加軸向拉伸荷載的試驗裝置”發明了一種能夠方便施加持續荷載，且可以將試驗裝置與試件同時置于鹽水、鹽霧等嚴酷環境同時進行試驗的裝置。隨著科學研究的深入，科研工作需要面對和解決更加復雜、更接近于工程實際的科學問題，例如，鋼筋混凝土橋梁要承受車輛反復加載而產生混凝土損傷累積，從而導致耐久性劣化。我國海岸線長、橋梁多，跨海大橋建設動輒上百億投入，高速鐵路建設中也大量采用了高架橋方式以利于列車平穩運行。要研究鋼筋混凝土在反復加載條件下的損傷劣化過程，試驗研究不可避免。然而，在查閱大量國內外文獻和相關發明專利基礎上，采用已有的軸拉試驗裝置進行混凝土反復拉伸加載，尤其是施加軸拉荷載較大時，往往經過較少的加載次數后混凝土試件即出現斷裂破壞，與200萬次反復加載目標相差甚遠。經過反復查找原因發現，混凝土是一種非均勻材料，在澆筑成型過程中即會出現骨料分布不均、微裂縫等缺陷隨機分布等問題。另外，由于混凝土試件幾何中心與物理中心不重合的問題以及設備加載時出現偏心荷載，即便一次加載試驗都難以獲得有效的試驗結果，而反復加載試驗更難以成功。