一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置的製造方法

2023-10-31 02:16:12 1

專利名稱:一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置，包括縮尺張拉系統和縮尺應變採集裝置，縮尺張拉系統包括縮尺錨環、縮尺預應力螺旋肋鋼絲和千斤頂，縮尺預應力螺旋肋鋼絲穿設在縮尺混凝土試樣內，縮尺錨環設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲兩端，千斤頂設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲的張拉端，縮尺應變採集裝置包括縮尺高精應變片和數顯式應變採集儀，所述縮尺高精應變片設置在縮尺混凝土試樣邊緣拉/壓應力區域內，所述縮尺混凝土試樣邊緣拉/壓應力區域一側設有電鏡掃描試驗觀察區域。本實用新型可對同一縮尺混凝土試樣同時施加拉/壓應力，且在持續應力狀態下可隨時測試同一混凝土拉/壓應力區域內孔隙結構斷面形態的變形演化。
【專利說明】
一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及混凝土孔隙結構研究領域，尤其涉及一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置。
【背景技術】
[0002]沿海混凝土結構長期在氯離子侵蝕環境與應力狀態的耦合作用下服役。混凝土中的孔隙是氯離子侵蝕的有效通道，同時，應力狀態會使孔隙結構發生變形並可能產生次生微裂紋，為氯離子侵蝕提供新通道，從而加速沿海混凝土結構耐久性劣化。在混凝土孔隙結構研究領域，通常採用壓汞試驗方法測定孔隙率、孔徑分布等結構參數，採用高倍電鏡掃描方法測定孔隙結構斷面形態，採用壓汞試驗和電鏡掃描相結合的方法研究孔隙結構的數值模型。但僅憑這些方法無法實現對孔隙結構在持續應力狀態下變形演化的動態跟蹤。
【實用新型內容】
[0003]為了彌補現有技術在「持續拉/壓應力狀態下動態跟蹤孔隙結構變形演化」方面的不足，本實用新型提供了一種可實現在持續拉/壓應力狀態下對混凝土孔隙結構斷面形態進行全過程觀測的方法，實現持續應力狀態下混凝土孔隙變形演化過程的動態跟蹤。
[0004]本實用新型的技術方案是:一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙斷面形態變形演化的裝置，包括縮尺張拉系統和縮尺應變採集裝置。所述縮尺張拉系統包括縮尺錨環、縮尺預應力螺旋肋鋼絲和千斤頂，所述縮尺預應力螺旋肋鋼絲穿設在縮尺混凝土試樣內，所述縮尺錨環設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲兩端，所述千斤頂設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲的張拉端。所述縮尺應變採集裝置包括縮尺高精應變片和數顯式應變採集儀，所述縮尺高精應變片設置在縮尺混凝土試樣邊緣拉/壓應力區域內，所述縮尺混凝土試樣邊緣拉/壓應力區域一側設有電鏡掃描試驗觀察區域。
[0005]本實用新型採用縮尺預應力螺旋肋鋼絲穿過縮尺混凝土試樣後，其中一端與縮尺錨環相固定形成固定端，另一端用於張拉;通過不同張拉等級，對縮尺混凝土試樣施加不同等級應力;縮尺高精應變片設置在縮尺混凝土試樣邊緣拉/壓應力區域內，以應變讀數控制拉/壓邊緣應力等級;達到預設應力等級後錨固張拉端;從而可對同一縮尺混凝土試樣同時施加拉/壓應力，且在持續拉/壓應力狀態下可隨時測試同一混凝土局部區域內孔隙結構斷面形態的變形演化，實現持續拉/壓應力狀態下混凝土孔隙斷面形態變形演化過程的動態跟蹤。
[0006]優選地，所述縮尺錨環包括第一縮尺錨環和第二縮尺錨環，所述第一縮尺錨環設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲的固定端，所述第二縮尺錨環設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲的張拉端，所述第二縮尺錨環與縮尺混凝土試樣之間設有墊片。
[0007]該種結構使得縮尺預應力螺旋肋鋼絲的固定端固定更加可靠，同時保證張拉端的張拉更加平穩。
[0008]優選地，所述縮尺預應力螺旋肋鋼絲的張拉端設有配合千斤頂的縮尺螺絲端杆，所述縮尺混凝土試樣內設有配合縮尺預應力螺旋肋鋼絲的預留孔道。
[0009]該種結構方便千斤頂對縮尺預應力螺旋肋鋼絲的張拉；同時方便縮尺預應力螺旋肋鋼絲可以順利的穿入縮尺混凝土試樣內。
[0010]優選地，所述縮尺混凝土試樣邊緣拉/壓應力區域包括拉應力區域和壓應力區域，所述縮尺高精應變片粘貼在拉應力區域和壓應力區域內。
[0011]該種結構使得縮尺高精應變片讀數更能如實反映混凝土試樣所受應力狀態，提高其測試精確度。
[0012]優選地，所述縮尺混凝土試樣的高度小於等於20mm，縮尺混凝土試樣的寬度小於等於20_，縮尺混凝土試樣的長度小於等於50_。
[0013]優選地，所述縮尺預應力螺旋肋鋼絲的公稱直徑小於等於3mm。
[0014]一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置的監測方法，包括下述步驟:
[0015]I)將縮尺預應力螺旋肋鋼絲通過預留孔道穿入縮尺混凝土試樣內，並用第一縮尺錨環錨固，形成固定端；
[0016]2)在縮尺預應力螺旋肋鋼絲的張拉端，墊片穿過縮尺預應力螺旋肋鋼絲貼在縮尺混凝土試樣表面，採用千斤頂張拉縮尺預應力螺旋肋鋼絲；
[0017]3)分級張拉，採用高精度縮尺應變片配合數顯高頻數據採集系統採集受拉、受壓邊緣應變，利用混凝土彈性階段本構關係式計算邊緣所受應力，以應力控制分級張拉力的等級;控制受拉邊緣最大拉應力小於混凝土抗拉強度標準值；
[0018]4)應力施加穩定後，用第二縮尺錨環錨住縮尺預應力螺旋肋鋼絲，拆除千斤頂，預應力通過第二縮尺錨環傳遞至縮尺混凝土試樣；
[0019]5)採用高倍掃描電鏡掃描拉應力區域和壓應力區域的孔隙斷面形態，獲取不同應力狀態下連通孔隙結構的斷面圖像信息；
[0020]6)觀察到出現穩定開展寬度大於0.0lmm的次生荷載微裂紋時掃描試驗停止。
[0021 ]優選地，所述步驟3)中混凝土彈性階段本構關係式為:應力=彈性模量X應變。
[0022]本實用新型可對同一縮尺混凝土試樣同時施加拉/壓應力，且在持續應力狀態下可隨時測試同一混凝土試樣局部區域內孔隙結構的變形演化，實現持續應力狀態下混凝土孔隙變形演化過程的動態跟蹤，結構簡單，製作成本低，且操作方便，測試精度高。
【附圖說明】

[0023]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0024]圖2為本實用新型中縮尺張拉系統的固定端示意圖；
[0025]圖3為本實用新型安裝千斤頂準備張拉工序示意圖；
[0026]圖4為本實用新型張拉後縮尺預應力螺旋肋鋼絲伸長混凝土壓縮工序示意圖；
[0027]圖5為本實用新型拉應力區域布置圖；
[0028]圖6為本實用新型壓應力區域布置圖；
[0029]圖中1.縮尺混凝土試樣，2.第一縮尺錨環，3.縮尺預應力螺旋肋鋼絲，4.墊片，5.縮尺高精應變片，6.縮尺螺絲杆端，7.預留孔道，8.千斤頂，9.拉應力區域，10.壓應力區域，
11.第二縮尺錨環。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明，但並不是對本實用新型保護範圍的限制。
[0031]如圖1-6所示，一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置，包括縮尺張拉系統和縮尺應變採集裝置。縮尺張拉系統包括縮尺錨環、縮尺預應力螺旋肋鋼絲3和千斤頂8，縮尺預應力螺旋肋鋼絲3穿設在縮尺混凝土試樣I內，縮尺錨環設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲3兩端，千斤頂8設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲3的張拉端。縮尺應變採集裝置包括縮尺高精應變片5和數顯式應變採集儀，縮尺高精應變片5設置在縮尺混凝土試樣I邊緣拉/壓應力區域內，縮尺混凝土試樣I邊緣拉/壓應力區域一側設有電鏡掃描試驗觀察區域。縮尺錨環包括第一縮尺錨環2和第二縮尺錨環11，第一縮尺錨環2設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲3的固定端，第二縮尺錨環11設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲3的張拉端，第二縮尺錨環11與縮尺混凝土試樣I之間設有墊片4。縮尺預應力螺旋肋鋼絲3的張拉端設有配合千斤頂8的縮尺螺絲端杆6，縮尺混凝土試樣I內設有配合縮尺預應力螺旋肋鋼絲3的預留孔道7。縮尺混凝土試樣I邊緣拉/壓應力區域包括拉應力區域9和壓應力區域10，縮尺高精應變片5粘貼在拉應力區域9和壓應力區域10內。縮尺混凝土試樣I的高度小於等於20mm，縮尺混凝土試樣I的寬度小於等於20mm，縮尺混凝土試樣I的長度小於等於50mm。縮尺預應力螺旋肋鋼絲3的公稱直徑小於等於3mm。
[0032]一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置的監測方法，包括下述步驟:
[0033]I)將縮尺預應力螺旋肋鋼絲通過預留孔道穿入縮尺混凝土試樣內，並用第一縮尺錨環錨固，形成固定端；
[0034]2)在縮尺預應力螺旋肋鋼絲的張拉端，墊片穿過縮尺預應力螺旋肋鋼絲貼在縮尺混凝土試樣表面，採用千斤頂張拉縮尺預應力螺旋肋鋼絲；
[0035]3)分級張拉，採用高精度縮尺應變片配合數顯高頻數據採集系統採集受拉、受壓邊緣應變，利用混凝土彈性階段本構關係式計算邊緣所受應力，以應力控制分級張拉力的等級;控制受拉邊緣最大拉應力小於混凝土抗拉強度標準值；
[0036]4)應力施加穩定後，用第二縮尺錨環錨住縮尺預應力螺旋肋鋼絲，拆除千斤頂，預應力通過第二縮尺錨環傳遞至縮尺混凝土試樣；
[0037]5)採用高倍掃描電鏡掃描拉應力區域和壓應力區域的孔隙斷面形態，獲取不同應力狀態下連通孔隙結構的斷面圖像信息；
[0038]6)觀察到出現穩定開展寬度大於0.0lmm的次生荷載微裂紋時掃描試驗停止。
[0039]步驟3)中混凝土彈性階段本構關係式為:應力=彈性模量X應變。
[0040]本實用新型可以明確混凝土孔隙結構在不同應力狀態、不同應力等級下的變形演化規律。本實用新型的原理為:通過可同時施加拉/壓應力狀態及不同應力等級的縮尺靜力加載裝置，對混凝土試樣進行加載，通過高精縮尺應變片讀數控制應力等級;對不同應力等級下的拉應力區域、壓應力區域進行電鏡掃描試驗，可觀測混凝土孔隙斷面形態隨應力狀態的變形演化全過程。
[0041 ]本實用新型的混凝土試樣須精密切割自混凝土試件，除水泥石外還須保留截面過渡區(ITZ)和部分骨料，混凝土試樣製作時須預留孔道。靜力加載裝置須滿足電鏡掃描設備對微縮試樣尺寸的要求，試樣高度不大於20mm，試樣寬度不大於20mm，試樣長度不大於50_。採用偏心施加預應力的加載方法，在同一混凝土試件中形成受拉邊緣和受壓邊緣。
[0042]本實用新型中的縮尺高精應變片、數顯式應變採集儀和高倍掃描電鏡均為市面採購的常規產品，故不作細述。
【主權項】
1.一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置，其特徵在於:其包括縮尺張拉系統和縮尺應變採集裝置，所述縮尺張拉系統包括縮尺錨環、縮尺預應力螺旋肋鋼絲和千斤頂，所述縮尺預應力螺旋肋鋼絲穿設在縮尺混凝土試樣內，所述縮尺錨環設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲兩端，所述千斤頂設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲的張拉端，所述縮尺應變採集裝置包括縮尺高精應變片和數顯式應變採集儀，所述縮尺高精應變片設置在縮尺混凝土試樣邊緣拉/壓應力區域內，所述縮尺混凝土試樣邊緣拉/壓應力區域一側設有電鏡掃描試驗觀察區域。2.根據權利要求1所述的一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置，其特徵在於:所述縮尺錨環包括第一縮尺錨環和第二縮尺錨環，所述第一縮尺錨環設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲的固定端，所述第二縮尺錨環設置在縮尺預應力螺旋肋鋼絲的張拉端，所述第二縮尺錨環與縮尺混凝土試樣之間設有墊片。3.根據權利要求2所述的一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置，其特徵在於:所述縮尺預應力螺旋肋鋼絲的張拉端設有配合千斤頂的縮尺螺絲端杆，所述縮尺混凝土試樣內設有配合縮尺預應力螺旋肋鋼絲的預留孔道。4.根據權利要求1所述的一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置，其特徵在於:所述縮尺混凝土試樣邊緣拉/壓應力區域包括拉應力區域和壓應力區域，所述縮尺高精應變片粘貼在拉應力區域和壓應力區域內。5.根據權利要求1-4任意一項所述的一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置，其特徵在於:所述縮尺混凝土試樣的高度小於等於20mm，縮尺混凝土試樣的寬度小於等於20mm，縮尺混凝土試樣的長度小於等於50_。6.根據權利要求5所述的一種持續拉/壓應力下監測混凝土孔隙變形演化的裝置，其特徵在於:所述縮尺預應力螺旋肋鋼絲的公稱直徑小於等於3mm。
【文檔編號】G01N15/08GK205719886SQ201620357897
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】薛文
【申請人】浙江科技學院