[發明專利]預制結構面混凝土單孔爆破試驗裝置和試驗方法

在審

• 申請號: 201911136187.7
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110926970A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 楊幼江;朱禧;高博;余軍;余紅安;羅學東;蔣楠
• 申請（專利權）人: 中交第二公路勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313;G01N3/06;G01B11/16;G01B7/16
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

1.一種預制結構面混凝土單孔爆破試驗裝置，其特征在于，包括試驗箱、混凝土試件、CO₂相變致裂器、箔式電阻應變片、高速數字相機、加壓裝置、數字圖像處理系統以及超動態應變測試系統；

所述試驗箱具有容納所述混凝土試件的空間，所述混凝土試件中部鉆有爆破孔，頂面設有多個散斑，所述試驗箱頂部呈透明設置，貫穿設有與所述爆破孔相對的穿孔，所述加壓裝置用于對所述混凝土試件進行加壓，所述CO₂相變致裂器的泄能頭穿過所述穿孔伸入所述爆破孔內；

所述高速數字相機用于采集所述混凝土試件表面的圖像信息，記錄裂紋起裂、擴展、貫通的整個過程；所述箔式電阻應變片設于所述混凝土試件的結構面端部，所述超動態應變測試系統與所述箔式電阻應變片電連接，用于獲取所述混凝土試件裂紋的開裂應變；所述數字圖像處理系統與所述高速攝像機電連接，用于根據所述圖像信息獲取所述混凝土內混凝土試件表面的位移場和應變場信息，分析運動裂紋的位移場和應變場變化特征以及裂紋擴展過程。

2.如權利要求1所述的預制結構面混凝土單孔爆破試驗裝置，其特征在于，所述CO₂相變致裂器包括充裝閥、儲液管、加熱裝置、定壓剪切片以及泄能頭；

所述加熱裝置設于所述儲液管內，所述儲液管一端與所述充裝閥相連，所述充裝閥用于與液態二氧化碳充裝系統相連，用于向所述儲液管內充裝液態二氧化碳，所述儲液管另一端通過所述定壓剪切片與所述泄能頭相連，所述泄能頭上設有導氣孔，所述加熱裝置用以對所述儲液管內的液態二氧化碳加熱，使其氣化從所述導氣孔中流出。

3.如權利要求2所述的預制結構面混凝土單孔爆破試驗裝置，其特征在于，所述加熱裝置內設有化學物質，所述加熱裝置由線端子引出連接線，通過儲液管端頭閥門與起爆器相連。

4.如權利要求1所述的預制結構面混凝土單孔爆破試驗裝置，其特征在于，所述試驗箱包括底板、頂板以及多個連接桿，所述底板和所述頂板通過所述連接桿相連，所述頂板呈透明設置，所述穿孔設于所述頂板上，所述混凝土試件設于所述底板和所述頂板之間；

所述加壓裝置包括軸向加壓裝置、兩個第一徑向加壓裝置和兩個第二徑向加壓裝置；所述軸向加壓裝置設于所述混凝土試件下方，且位于所述底板和所述頂板之間，用于對所述混凝土試件施加向上的壓力；兩個所述第一徑向加壓裝置分別設于所述混凝土試件左右兩側，用于對所述混凝土試件施加第一徑向壓力；兩個所述第二徑向加壓裝置分別設于所述混凝土試件前后兩側，用于對所述混凝土試件施加第二徑向壓力；和/或，

還包括有支撐架，所述支撐架包括支撐橫梁和兩個豎桿，所述兩個豎桿分別設于所述試驗箱兩側，所述支撐橫梁可上下移動安裝于所述兩個豎桿上，所述高速數字相機固定于所述支撐橫梁上，所述兩個豎桿外側壁均設有外螺紋，所述兩個豎桿上端分別螺紋連接有限位螺母，所述支撐橫梁兩端分別貫穿設有沿上下向延伸的穿孔，所述豎桿上端穿過所述穿孔以使所述支撐橫梁與所述螺母頂部相抵接。

5.一種預制結構面混凝土單孔爆破試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1定制CO₂相變致裂器成套裝置，設置合理的二氧化碳充裝量、泄放壓力；

S2用相似材料制備混凝土試件，在所述混凝土試件中心鉆孔以形成爆破孔，并在混凝土試件上預制結構面；

S3將所述混凝土試件密封裝入試驗箱內，并利用加壓裝置對所述混凝土試件施加徑向壓力和軸向壓力，將所述CO₂相變致裂器的泄能頭放入所述爆破孔內；

S4在所述預制結構面端部布置應變監測點，設置箔式電阻應變片，利用超動態應變測試系統獲取尖端裂紋的開裂應變；

S5利用所述CO₂相變致裂器的起爆器起爆，在起爆的同時高速數字相機觸發拍攝，所述高速數字相機持續采集所述混凝土試件表面的圖像信息至試驗結束，記錄裂紋起裂、擴展、貫通的整個過程；

S6利用數字圖像相關方法記錄所述混凝土試件表面的位移場，得到所述混凝土試件表面的應變場；

S7結合步驟S4-S6的結果得到SC-CO₂相變氣-動作用下預制結構面混凝土的裂紋擴展規律。