[發明專利]一種荷載/溫度/環境耦合作用下FRP筋混凝土梁耐久性試驗裝置

在審

• 申請號: 202011287976.3
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112444450A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 胡巖磊
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02;G01N17/00;G01N25/00
• 代理公司: 安徽濰達知識產權代理事務所(普通合伙) 34166
• 代理人: 李英姿

本發明公開了一種荷載/溫度/環境耦合作用下FRP筋混凝土梁耐久性試驗裝置，包括海水侵蝕環境模擬系統、加熱系統和加載系統。通過在水池中灌入5％氯化鈉溶液來模擬海水侵蝕環境，用加熱棒、溫控插座和溫度傳感器來對水池中的模擬海水溶液進行恒溫加熱，并通過反力架和千斤頂等組成的加載系統來對浸泡中的FRP筋混凝土梁施加持續荷載。本發明的目的是提供一種簡單的載/溫度/環境耦合作用下FRP筋混凝土梁耐久性能試驗裝置，通過使用此裝置不僅使較復雜的三因素耦合作用下混凝土梁的耐久性試驗成為可能，同時可以實現整個耐久性試驗均在該裝置上完成，避免多次搬運體積較大的FRP筋混凝土梁。

技術背景

半個世紀以來，纖維增強復合材料(Fiber Reinforced Polymer，FRP)已廣泛的運用于航天、醫療、汽車等領域。近些年來，由于其輕質、高強、耐腐蝕等顯著優點，FRP開始逐漸的被運用于土木工程領域，如結構的升級與加固等，同時在土木工程的一些領域完全替代或部分替代鋼材、木材等傳統建筑材料。截止到今天，在建筑行業領域中使用FRP筋的時間并不長。FRP筋在服役期間會受到各種的環境作用和物理作用，引起筋材的損傷，從而導致其力學性能退化。環境作用主要包括：溶液浸泡環境(酸性、中性、堿性、鹽環境等)、紫外線、干濕循環、凍融循環和高溫環境等。物理作用主要包括：靜止荷載、疲勞荷載等。同時，由于FRP筋優越的耐腐蝕性能，其往往被用于長期服役于腐蝕環境的結構中替代鋼筋，如跨海大橋、港口工程和化工廠等結構。

目前，由于試驗儀器和場地的限制，大部分對于FRP筋混凝土構件耐久性研究停留在單因素或者雙因素耦合作用下，而所有的結構中FRP筋混凝土構件往往都是受到多因素耦合作用。其中，一些南方濱海結構中的FRP筋混凝土梁往往受到自身質量和上部荷載的作用而代載服役，同時受到海水和南方高溫的侵蝕。現有試驗裝置無法滿足對土木工程中的梁構件在溶液浸泡的同時試件耦合荷載和溫度的試驗需求。

發明內容

發明目的：為了克服現有試驗裝置的不足，本發明提供一種荷載/溫度/環境耦合作用下FRP筋混凝土梁耐久性試驗裝置。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的一種荷載/溫度/環境耦合作用下FRP筋混凝土梁耐久性試驗裝置，包括海水侵蝕環境模擬系統、加熱系統和加載系統；海水侵蝕環境模擬系統包括一個浸泡水池，水池上端設有一個進水孔，方便加水配制溶液，水池下端有一個出水孔，方便浸泡完成后，排出溶液；加熱系統由加熱棒和溫度控制插座控制，加熱棒固定在浸泡水池內，溫度控制插座插在普通插座上，插座上的溫度傳感器放在浸泡池中用來測量水池溫度，當水池溫度達到設定最高溫度時，溫度控制插座會自動斷電，加熱棒停止工作，當水池溫度小于設定最小溫度時，溫度控制插座通電，加熱棒開始工作，以此來控制水池中的海水溶液達到恒溫；加載裝置包括反力架和千斤頂，反力架錨固在水池中央底部，在反力架上架設好試驗梁后，在梁上放上加載用工字鋼后，在工字鋼上放置千斤頂，通過千斤頂對反力架施加力來達到加載目的。

進一步，水池底部向出水口傾斜，傾斜角度為5°-8°。

進一步，反力架固定在水池底部時候需進行調平，以保證梁在試驗過程中為水平狀態。

進一步，水池在浸泡過程中需蓋上保溫蓋板，以保證溶液恒溫環境。

進一步，上述水池均由混凝土澆筑而成，混凝土中夾芯設置保溫層。

進一步，水池中的反力架等金屬部分均需經過防腐處理，

進一步，在施加荷載后，溶液浸泡前，在混凝土梁上放置位移計，測量其位移。浸泡開始后撤出位移計，在浸泡過后，進行破壞加載時再次安裝位移計，記錄梁的撓度變化。

荷載/溫度/環境耦合作用下FRP筋混凝土梁耐久性試驗方法

(1)澆筑FRP配筋混凝土梁，并按標準養護方法進行養護。

(2)將養護好的FRP筋混凝土梁放在水池中的反力架支座上并固定好。