[發明專利]一種混凝土試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202310660751.5
• 申請日: 2023-06-06
• 公開（公告）號: CN116593679A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 元強;許燕群;王勇;鄧德華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N33/38
• 分類號: G01N33/38
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;蔡實艷

1.一種混凝土試驗裝置，其特征在于，包括底座(1)、可調頻電機(2)、凸輪軸(3)、頂桿(4)、載荷板(5)、凍融箱(6)和加載頭(8)；

所述可調頻電機(2)的固定端安裝于底座(1)上，可調頻電機(2)的驅動端與凸輪軸(3)相連，以驅動凸輪軸(3)進行旋轉；

所述凸輪軸(3)設置為階梯式凸輪結構；

所述頂桿(4)的一端與凸輪軸(3)采用接觸式連接，頂桿(4)的另一端沿高度方向向上自由延伸設置；

所述載荷板(5)與頂桿(4)固連，隨頂桿(4)沿高度方向往復運動；

所述加載頭(8)的一端與載荷板(5)進行固連，加載頭(8)的另一端沿高度方向向下自由延伸設置；

所述凍融箱(6)固定安裝于底座(1)上且設置于加載頭(8)的正下方，且凍融箱(6)內設有用于放置混凝土試塊的腔室。

2.根據權利要求1所述的混凝土試驗裝置，其特征在于，在凍融箱(6)的腔室內設用于對混凝土試塊進行限位固定的卡槽。

3.根據權利要求2所述的混凝土試驗裝置，其特征在于，在凍融箱(6)還設有用于盛裝防凍液的凍融容器以及用于對凍融箱(6)的溫度進行實時監測的溫度傳感器(10)；

在凍融容器上還設有出液口，凍融容器通過出液口與凍融箱(6)的腔室相互連通；防凍液通過循環泵泵入凍融容器內，待防凍液的液面抬升到出液口的位置時，防凍液從出液口循環回凍融箱(6)的腔室內。

4.根據權利要求3所述的混凝土試驗裝置，其特征在于，所述凍融箱(6)采用膠木板制作而成，且在凍融箱(6)的內外表面還設有依次設有采用優質鐵板靜電噴涂制成的噴涂層以及采用聚氨酯泡沫塑料整體發泡制成的保溫層。

5.根據權利要求1-4任意一項所述的混凝土試驗裝置，其特征在于，該混凝土試驗裝置還包括支架(9)、頂板(12)、升降結構(7)；

所述支架(9)設有分別設置于頂桿(4)兩側的兩件，兩件支架(9)的一端均與底座(1)固連，兩件支架(9)的另一端均沿高度方向向上自由延伸設置；

所述頂板(12)同時與兩件支架(9)遠離底座(1)的一端固連；

所述升降結構(7)包括升降驅動件、齒輪和齒條，所述升降驅動件與齒輪相連，所述齒輪與齒條嚙合連接，所述齒條沿高度方向設置并與載荷板(5)相連；升降驅動件帶動齒輪進行旋轉，齒條通過與齒輪的嚙合沿高度方向進行位移。

6.根據權利要求5所述的混凝土試驗裝置，其特征在于，在頂板(12)上還設有位移傳感器(11)，通過位移傳感器(11)對往復運動行程進行監測。

7.根據權利要求6所述的混凝土試驗裝置，其特征在于，所述位移傳感器(11)設置為電渦流式位移傳感器。

8.根據權利要求6或7所述的混凝土試驗裝置，其特征在于，該混凝土試驗裝置還包括計數器和數據記錄儀，所述計數器為計數傳感器，用于任意設定所需循環次數并對載荷板(5)往復運動的次數進行檢測與顯示；所述數據記錄儀與計數器采用電連接，用于對載荷板(5)的往復運動次數進行記錄。

9.根據權利要求8所述的混凝土試驗裝置，其特征在于，該混凝土試驗裝置應用于同時對混凝土試塊的低速沖擊疲勞荷載測試和凍融循環測試；

或者是，該混凝土試驗裝置應用于對混凝土試塊的低速沖擊疲勞荷載測試和對混凝土試塊的凍融循環測試的替換測試。

10.應用如權利要求9所述的混凝土試驗裝置對混凝土試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、準備工作：對混凝土試塊進行養護，得到養護完成后的飽和混凝土試塊，并將飽和混凝土試塊先后用保鮮膜及透明膠帶密封，以防止防凍液進入混凝土試塊中；

步驟二、將混凝土試塊置于凍融箱內，開啟溫度控制系統，采用溫度傳感器對凍融箱內試樣溫度進行測量，待溫度降至所需溫度后開啟可調頻電機，以使可調頻電機驅動凸輪軸進行旋轉從而帶動載荷板沿高度方向進行往復運動，最終使沖擊頭在凍融箱內進行往復沖擊運動，此時沖擊疲勞荷載與凍融同時作用于混凝土試塊，混凝土試塊同時承受溫度應力及沖擊應力；

步驟三、將經過耦合作用的混凝土試塊取出進行交流阻抗測試，獲取交流阻抗譜參數R_ccp和R_cp：

R_CCP＝R₀+R₁

R_CP＝(R₀+R₁)R₀/R₁

其中：R_ccp為混凝土內連通孔隙的總電阻值，R_cp為混凝土內非連通孔的總電阻值，R₀和R₁均可從交流阻抗譜中獲得；

步驟四、基于交流阻抗參數與質量損失率、相對動態彈性模量的函數關系為：

y＝Ax³+Bx²+Cx+D；

其中：y為質量損失率或相對動態彈性模量，x為交流阻抗參數R_ccp和R_cp，A、B、C、D分別為統計參數；

步驟五、采用交流阻抗參數表征耦合作用下的混凝土損傷。