CN106644692B - 一种测定混凝土徐变试验的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于混凝土徐变断裂研究领域，提供了一种测定混凝土徐变试验的装置。将固定好位移测量夹具及千分表的混凝土试件置于加载架上，使用扳手加载，荷载的大小通过与荷载传感器相连的力值显示器反映，加载到所需力值停止转到扳手并稳住一定时间。加载完成后每天采集一次数据并记录，若整个试验过程中由于人为扰动千分表示数有突变，处理数据时将突变值去掉。试验过程中，若掉载超过2％则用扳手进行补载。本装置操作简单、独立性好、通用性强、测量准确、荷载稳定、很好的适应长期三点弯曲形式的加载。本装置价格便宜、能重复使用、长期测量可靠、不受断电影响、满足精度要求，可准确反映试件在持载下位移变化。

Description

一种测定混凝土徐变试验的装置

技术领域

本发明属于混凝土徐变断裂研究领域，涉及采用一种三点弯曲徐变加载装置和徐变变形测量装置进行混凝土徐变断裂研究，具体涉及采用持载装置对试件施加恒定荷载并测定混凝土试件随时间变化的位移。

背景技术

混凝土弯曲徐变加载装置主要目的是对混凝土试件施加长期三点弯曲荷载。在试验过程中持荷需要维持在稳定的情形下，目前徐变试验的加载装置主要有杠杆式徐变装置、弹簧式徐变仪等，并不能很好的满足本实验需要。本发明自行设计了一个简单、可靠地加载装置，如图2所示。加载装置主要由上压板、下压板、拉杆、螺栓、连接件等组成。此装置通过拧紧螺栓利用加载头下移来进行加载，加载范围能够达到试验要求。考虑到紧固件松弛问题以及两根丝杆应力不均匀导致上下压板倾斜而使混凝土试件受力不均问题，在加载前用水平仪进行调平。在以后的时间内通过调整螺钉松紧来保持荷载恒定。

混凝土徐变变形测量装置主要目的是测定试件在持续荷载下随时间的变形。选择量测仪器的原则是量程、精度都满足要求，同时考虑价格问题，还要考虑试件大小、形状等，更重要的是要适应长期测量使用。在以往短期试验中，使用夹式引伸仪或电子位移计，通过IMC采集数据。但是在长期试验时，不适宜采用电子类测量仪器，因为可能出现断电或仪器出现故障等问题，而且其价格贵成本大，更重要的是无法长期固定。基于此，本发明自行设计了一套位移测量装置，如图9、图12所示。量测仪器选择千分表，该测量装置长期使用稳定可靠，且满足精度要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有加载装置及测量装置中存在的缺点，设计一种操作简单、荷载稳定、荷载范围合适、测读方便准确、体积小、价格便宜的装置。

本发明的技术方案：

一种测定混凝土徐变试验的装置，该装置包括加载架和变形测量装置两部分；

加载架包括丝杠9、下压板10、上压板7、螺母5、传感器3、支座11和加载头4；两根丝杆9依次拧入上压板7和下压板10两端的螺孔中，调整好位置后，上压板7和下压板10均通过螺母5调节固定，通过调整螺姆5的位置使上压板7保持水平并处于合适的高度；将带有内螺纹的套筒2拧在螺钉1上，整体伸入上压板7内，并通过螺钉卡在套筒的卡槽内将其卡住；将传感器3固定连接到套筒2的下端，再将加载头4固定在传感器3上；两支座11固定在下压板10上，支座11上设有垫棒，待测试件置于垫棒上；

安装螺母处配套垫片；根据试件的高度首先通过上压板7底部的螺母位置来固定高度；当该高度一定时，可以通过拧紧或松开螺钉1调节高度。当螺钉1的富余高度已无法调节时，此时可以通过调整连接传感器3与螺钉1的套筒。

安装完毕后，对待测试件进行加载。加载采用扳手通过拧紧或松开螺钉对待测试件进行施力。加载前用水平仪调整使待测试件、加载头水平，保证受力准确。加载及持载过程中，传感器3用来测量荷载的变化情况，通过与传感器3相连的力值显示器能精确的显示荷载的大小。在持载过程中，混凝土的徐变和紧固件的松弛必然导致待测试件受力的损失，必要时用扳手拧紧螺钉进行补载。采用扳手加载及补载，需要空间小、操作方便。为了提高该装置对传感器型号的通用性，图5、6、7组件均采用螺纹连接，各自独立。当传感器尺寸不同时，只需加工图8的圆形部件与图5内径螺纹。

变形测量装置包括测定加载点位移装置和测定裂缝张开口位移装置，进一步包括千分表15、横梁13、小立方体块14和夹具16，在持续荷载作用下，分别测定加载点位移和裂缝张开口位移；

测定加载点位移装置：将小立方体块14粘贴在待测试件加载点处，固定横梁13的螺钉粘贴在待测试件中性轴上，螺钉与支座11在同一竖直方向上，横梁13固定在待测试件上，千分表15固定在横梁13上，保证千分表15与加载点处小立方体块14接触上即可；在持续荷载作用下，小立方体块14随加载点产生向下的位移，千分表15示数增大；

所述的横梁13一端位置固定，另一端位置可调，以适应不同跨度的待测试件，即形成可动铰支座；当横梁13产生向下位移时，通过对可动铰支座调整，横梁13整体仍保持水平。横梁13的固定位置在梁中性轴处，目的是消除支座11位移的影响；横梁13设计用材料刚度大不容易变形，尺寸设计合理稳定性好。因此由于横梁13刚度不足对位移的影响可以忽略不计。待测试件顶部的小立方体块14刚度大、接触面积小、紧贴加载面，因此能很好地反映加载点位移。

测定裂缝张开口位移装置：将小立方体块14和夹具16粘贴在距离待测试件底面预制裂缝两侧5mm处，通过夹具16固定千分表15，并使千分表16顶住小立方体块14，使千分表14的示数在0.7～0.9之间；在持续荷载作用下，裂缝张开口位移张开，千分表15与小立方体块14的相对距离减少，千分表15示数减少。

本发明的有益效果：

采用该加载装置时，操作方便、节省空间、加载及补载简单、高度可调控范围大、通用性强且能满足试验要求。试验过程中由于每个试件独立加载和观测，所以操作比较灵活方便且精度高。当某个试件出现意料之外的情况时，可单独及时调整，不受其他试件影响。装置之间互不干扰，允许装置之间制作误差的存在。

采用该位移测量装置，数值变化比较稳定，跳动小。且这种机械式的仪表价格便宜、能重复使用、长期测量可靠、在外部断电条件下仍可正常工作，保证测量数据的完整性，可准确反映试件在持载下位移变化。

附图说明

图1为上压板的俯视图。

图2为加载架的正视图。

图3为下压板的俯视图。

图4为螺钉的示意图。

图5为套筒的示意图。

图6为传感器的示意图。

图7为加载头的正视图。

图8为加载头的俯视图。

图9为加载点位移测量的示意图。

图10为横梁的正视图。

图11为横梁的俯视图。

图12为CMOD测量的示意图。

图13为夹具的示意图。

图中：1螺钉；2套筒；3传感器；4加载头；5螺母；6垫片；7上压板；8螺纹；9丝杆；10下压板；11支座；12卡槽；13横梁；14小立方体块；15千分表；16夹具。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

1.测试准备

持载装置：见附图2，加载架尺寸为650X550X300mm(长X高X宽)。

混凝土：采用水灰比为0.5的C30混凝土，试件尺寸为500X100X100mm。

荷载传感器：每个加载架配单独的荷载传感器(传感器规格宜适当)，荷载值通过与传感器相配套的力值读数显示器显示，在使用前对传感器进行校对。

千分表：使用哈量集团产品，商品符合GB1219-2008国家标准。

信息获取：每天人工读数一次，读数精度应为0.001mm。

测试环境：温度为23℃，相对湿度为43％的环境中。

2.试件准备

1)准备试件：将养护好的试件从养护室取出，在室外晾干一天。将混凝土试件需要粘贴夹具的位置、支座处及加载点处打磨平整。

2)画线标记：在试件正面标记出固定横梁螺钉的位置(试件中性轴上，螺钉与支座(11)在同一竖直方向上)，在试件底部标出夹具的位置(距缝处左右5mm画线)。然后用酒精擦拭标记位置。

3)粘胶：粘贴夹具所用胶为建筑结构胶。将甲乙组分两种胶1:3混合均匀，涂在夹具需粘贴面大约5mm厚，然后按压在混凝土试件上述标记处，静置24小时完全凝固。

4)固定夹具：待建筑结构胶完全凝固后，固定横梁及千分表，并保证千分表与夹具接触上。

5)安放试件：待所以准备完后，再检查一遍。在试件上个定出安放位置及加载位置，然后将试件放在加载架上，对中调平并调整到支座位置。若由于制造误差不能使试件水平时，用薄片将其垫平。安放时试件要处于中心位置，避免造成偏心受力状态。

3.加载

加载所选用传感器吨位要大于实验所需加载吨位，这样才能保证荷载施加到位。

1)加载：都调整好后，接通荷载传感器电源，记录千分表初始读数。然后加载，均匀拧动扳手进行加载，使加载速率尽量一致，直到规定值。

2)补载：持载前几天，由于紧固件松弛和梁***移荷载值会下降，当荷载值下降2％时进行补载。

4.测量与记录

每天读数一次，并记录。

5.卸载

试验结束后，松开螺钉使加载头上移进行卸载，取出试件；试件上的建筑结构胶通过高温烘烤脱掉。

6.结果

通过试验发现，该装置可以很好的在在弯曲徐变试验中使用，长期测量稳定可靠。

Claims (2)

1.一种测定混凝土徐变试验的装置，其特征在于，该装置包括加载架和变形测量装置两部分；

加载架包括丝杠(9)、下压板(10)、上压板(7)、螺母(5)、传感器(3)、支座(11)和加载头(4)；两根丝杆(9)依次拧入上压板(7)和下压板(10)两端的螺孔中，调整好位置后，上压板(7)和下压板(10)均通过螺母(5)调节固定，通过调整螺姆(5)的位置使上压板(7)保持水平并处于合适的高度；将带有内螺纹的套筒(2)拧在螺钉(1)上，整体伸入上压板(7)内，并通过螺钉卡在套筒的卡槽内将其卡住；将传感器(3)固定连接到套筒(2)的下端，再将加载头(4)固定在传感器(3)上；两支座(11)固定在下压板(10)上，支座(11)上设有垫棒，待测试件置于垫棒上；

变形测量装置包括测定加载点位移装置和测定裂缝张开口位移装置，进一步包括千分表(15)、横梁(13)、小立方体块(14)和夹具(16)，在持续荷载作用下，分别测定加载点位移和裂缝张开口位移；

测定加载点位移装置：将小立方体块(14)粘贴在待测试件加载点处，固定横梁(13)的螺钉粘贴在待测试件中性轴上，螺钉与支座(11)在同一竖直方向上，横梁(13)固定在待测试件上，千分表(15)固定在横梁(13)上，保证千分表(15)与加载点处小立方体块(14)接触上即可；在持续荷载作用下，小立方体块(14)随加载点产生向下的位移，千分表(15)示数增大；

测定裂缝张开口位移装置：将小立方体块(14)和夹具(16)粘贴在距离待测试件底面预制裂缝两侧5mm处，通过夹具(16)固定千分表(15)，并使千分表(16)顶住小立方体块(14)，使千分表(14)的示数在0.7～0.9之间；在持续荷载作用下，裂缝张开口位移张开，千分表(15)与小立方体块(14)的相对距离减少，千分表(15)示数减少。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，测定加载点位移装置中所述的横梁(13)一端位置固定，另一端位置可调，以适应不同跨度的待测试件，即形成可动铰支座；当横梁(13)产生向下位移时，通过对可动铰支座调整，横梁(13)整体仍保持水平。

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