多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置及测试方法

文档序号:5965422
专利名称:多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置及测试方法
技术领域
本发明属于材料耐久性测试技术范畴,具体来说,涉及一种多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,同时,还涉及该多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置的测试方法。
背景技术
近年来,由于国家政策大力支持,高速铁路在中国得到了迅速发展。“十一五”期间,全国铁路基本建设投资完成I. 98万亿元,截止2010年底,全国铁路营运里程达9. I万公里(世界第二),时速200公里以上高铁里程大8358公里(世界第一),到2015年全国铁路营运里程将达到12万公里以上,其中高速铁路I. 6万公里以上,2020年高铁里程将达到5万公里。CRTSII型板式无碴轨道是无碴轨道结构的一种,主要由钢轨、扣件、无碴轨道板、CA砂衆(又叫水泥浙青砂衆,cement asphalt mortar)、水硬性支承层和防冻层等组成,其中,CA砂浆是在其它土木工程结构施工完成以后通过专用的施工机械灌注在无碴轨道板和混凝土底座之间厚度约20-50_的狭长空间内,主要作用是支承、调节、缓冲、吸振等,并提供足够的刚度和弹韧性,其性能与施工质量对于高速列车运行过程中的平顺性、舒适性和安全性起到至关重要的作用。随着列车运行速度的提高,安全行车和舒适性对轨道结构的几何精度和稳定性的要求也越来越高。可以说,CA砂浆的质量好坏和服役状态关乎整个轨道结构的安全性和稳定性。但近期的研究和调查表明,国内某高速铁路的现场轨道结构现状的调研发现在列车实际运行之前,不同基础结构部位(包括桥基、路基、隧道和过渡段等)的CA砂浆已经出现比较明显的开裂现象、CA砂浆和上下层接触面的脱粘和裂纹以及轨道板和混凝土底座板的开裂现象也同样比较严重。这些破损严重影响着高铁的安全可靠性和经济耐久性。造成早期破损的原因来自多方面一方面,高铁跨越区域广,工程结构所面临的使用环境条件复杂,不同区域的温度、湿度、日照强度、雨、雪、冰冻等气候状况和地质水文状况差异很大 ’另一方面,轨道结构要承受前所未有的高速、重载和大流量车辆荷载的长期作用。这种复杂的荷载和环境耦合作用加速了高速铁路无碴轨道系统结构的早期损伤,并对高速铁路的可持续发展提出了一系列严峻挑战和巨大的资金需求。因此,有必要对CA砂浆的体积变形规律进行系统性的研究。根据工程实际中CA砂浆所处环境、气候和荷载情况,将影响耐久性的主要因素进行合理组合,系统开展双重或多重破坏因素作用下混凝土耐久性研究,量化因素与因素间的交互作用,是当前学科的重大科学技术与理论难题,目前己引起国际学术界广泛和高度重视,其研究成果将对水泥基材料结构耐久性设计及其寿命预测产生重大影响。研究水泥浙青砂浆在应力和环境因素作用下的徐变变形问题,首要任务就是要建立能够进行同时考虑2个或以上破坏因素的试验方法体系。考虑到在实际工程中,CA砂浆是在承载状态下工作和运行的。因此,研究荷载与其它破坏因素共同作用下CA砂浆具有重要的理论研究意义和广泛的工程应用价值,特别是压缩应力作用下的CA砂浆体积变形规律研究对于轨道结构耐久性设计与施工非常关键。在建立考虑环境因素影响的CA砂浆体积变形试验方法时,有3个关键技术问题必须解决第一,设计能够对试件施加准确、恒定荷载的试验加载系统;第二,设计稳定可靠的温度和湿度控制系统;第三,建立能够对加载的试件进行连续、快速的无损试验方法和数据采集系统。国内外对CA砂浆体积变形研究较少,综合已有的水泥基材料徐变变形文献资料不难发现,现有的加载装置大都采用的是弹簧加载的方式,尚未有有效的方法能够保持试验过程中应力恒定。其主要原因有两个①试验过程中,材料不断发生变形,直接影响弹簧所能提供的应力,实际发生的是材料的松弛现象;②受加载应力的影响,很难利用重力或者杠杆等加载方式。上述缺点限制了试验室研究和实际状态水泥基材料徐变变形规律的相关性。因此,研制适用于CA砂浆等水泥基复合材料,且能保持长期持荷过程中应力恒定的实验装置在多因素徐变研究中具有重要的应用价值,对于轨道结构耐久性评价也提供了科学的实验仪器,前景十分广阔。·

发明内容
技术问题本发明所要解决的技术问题是提供一种多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,该测试装置可以提高测试过程的可靠性,确保测试结果的准确性;同时还提供一种该测试装置的测试方法,该测试方法简单易操作,可以保持长期施加荷载过程中试件无应力松驰,且应力分布均匀。技术方案为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是一种多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,所述的测试装置包括支架、砝码、环形加热套、盛有饱和无机盐溶液的第一容器、应变解调仪、电源、温度控制器、密封薄膜和第一试件,其中,支架包括第一承压板、第二承压板、底板、第一支承杆和第二支承杆,第一支承杆固定连接在第一承压板和第二承压板之间,第二支承杆的底端固定连接在底板上,第二承压板穿过第二支承杆,并且第二承压板通过滑动轴承与第二支承杆连接;密封薄膜固定连接在第二承压板和底板上,使得第二承压板和底板之间形成密封腔体;砝码位于第一承压板上,环形加热套罩在第二承压板和底板外侧,第一容器位于底板上,第一试件位于底板的中心,第一试件的外壁上贴覆第一应变传感器,第一应变传感器通过导线与应变解调仪连接,电源与温度控制器的电源输入端连接,温度控制器的输出端与环形加热套连接。进一步,所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,还包括η个测试单元,每个测试单元包括第三承压板、盛有饱和无机盐溶液的第二容器、第二试件和第二应变传感器,第二容器位于第三承压板上,第二试件位于第三承压板的中心位置,第二应变传感器贴覆在第二试件的外壁上;每个测试单元位于第二承压板和底板之间,且第三承压板穿过第二支承杆,第三承压板通过滑动轴承与第二支承杆连接,第二应变传感器通过导线与应变解调仪连接;η为大于等于I的整数。上述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置的测试方法,该测试方法包括以下步骤
第一步制作材料试件,利用搅拌机搅拌材料原材料,制成材料浆体;然后将材料浆体浇筑在预设的圆柱或者棱柱形模具中,待材料浆体硬化后,形成材料试件;第二步连接应变测试装置拆除模具,打磨材料试件表面,去掉表面浮渣,形成表面光滑的第一试件;第三步对试件进行湿度平衡,配制与控制湿度相对应的饱和无机盐溶液,然后将第一试件放入饱和无机盐溶液形成的环境中,进行湿度平衡,并记录第一试件的重量变化,当第一试件的重量不再变化时,进入第四步;第四步调节环境温度,首先,将第一应变传感器固定在第一试件的外壁上,第一应变传感器与应变解调仪相连;将第一试件放置在底板的中心位置,再将盛有无机盐溶液的第一容器放置在底板上;然后,用密封薄膜对底板和第二承压板之间进行密封;随后,设定试件所处环境的目标温度,通过温度控制器和环形加热套,对第一试件所处环境的温度进行调节,使第一试件所处环境温度等于目标温度;
第五步进行徐变测试通过温度控制器观察环形加热套内的温度变化,当温度达到目标值且不再变化时,开始进行材料的徐变测试将砝码放置在第一承压板上,第一承压板对第二承压板施加压力,第二承压板沿着第二支承杆下移,直至第二承压板对第一试件施加压力;同时,开启应变解调仪,采集应变数据,通过第一试件的应变随时间的变化,测定第一试件在应力和环境因素耦合作用下的材料徐变的应变情况。有益效果与现有技术相比,本发明具有以下有益效果(I)在长期施加荷载过程中,试件无应力松驰,且应力分布均匀。传统的材料徐变实验中,采用弹簧或者液压方式加载,试件发生徐变变形会引起徐变应力的下降,试件处于松弛试验状态。本发明通过以下方法有效地解决了这个问题1)采用砝码的重力施加徐变荷载;2)通过滑动轴承使第二承压板和第三承压板自由地在第二支承杆上运动,有效地减少了摩擦阻力对试件变形的限制,保证应力的有效传递;3)采用轻质高强材料制成第三承压板,第三承压板的重量与徐变应力相比可以忽略,确保各试件测试应力条件相同。总之,本发明中,在长期施加荷载过程中,试件无应力松驰,且应力分布均匀。(2)不同试件同轴受力,有利于提高测试的准确度。传统的徐变加载仪器,上下层试件之间常会出现偏心问题,造成上下层试件实际承受的徐变应力不一致的情况。本发明中,通过以下方法来解决这个问题1)严格保证试件表面的平行度,在试件平行切割过程中,用游标卡尺测量进行粗略控制,然后用砂纸进行打磨精确控制表面平行度;2)将第二承压板和第三承压板利用滑动轴承与第二支承杆相连,从而限制第二承压板和第三承压板只能在第二支承杆上上下滑动,限制第二承压板和第三承压板的横向变形,减小试件偏心受荷的可能性;3)在模具加工时,在第二承压板、第三承压板和底座上制作了圆柱形的凸台(或者凹槽),方便确定试件承载中心,限制试件横向滑动。本发明中,不同试件同心,有利于提高测试的准确度。(3)温度和湿度控制方便,可靠性高。传统的徐变变形试验都是在标准徐变室进行的,温度和湿度变化较大。不同的材料徐变变形受环境温度和相对湿度的影响很大。本发明采用智能的温度控制器和环形加热器来控制试件所处的微环境的温度,采用饱和无机盐溶液控制试件测试环境的相对湿度。本发明对温度和湿度控制具有控制精度高,方便可靠,适应性好的优点。
(4)应变数据采集精度高。本发明中采用高精度的应变传感器和应变解调仪来采集材料徐变过程中的徐变变形值,数据自动存储。与传统的依赖人工读数的千分表相比,本发明应变数据采集精度高,且可靠性高,连续性好,且节约时间。


图I是本发明的测试装置的结构示意图。图2是本发明实施例I中,应力水平对材料徐变性能的作用线条图。图3是本发明实施例2中,温度对材料徐变性能的作用线条图。图4是本发明实施例3中,相对湿度对材料徐变性能的作用线条图。图中有支架I、砝码2、环形加热套3、第一容器4、应变解调仪5、电源6、温度控制器7、密封薄膜8、第一试件9、第一应变传感器10、第二容器11、第二试件12、第二应变传感 器13、滑动轴承14、第一承压板101、第二承压板102、底板103、第一支承杆104、第二支承杆105、第三承压板106、定位板107。
具体实施例方式下面结合附图,对本发明的技术方案作进一步详细的说明。如图I所示,本发明的一种多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,包括支架I、砝码2、环形加热套3、盛有饱和无机盐溶液的第一容器4、应变解调仪5、电源6、温度控制器7、密封薄膜8和第一试件9。支架I包括第一承压板101、第二承压板102、底板
103、第一支承杆104和第二支承杆105。第一支承杆104固定连接在第一承压板101和第二承压板102之间。第二支承杆105的底端固定连接在底板103上。第二承压板102穿过第二支承杆105,并且第二承压板102通过滑动轴承14与第二支承杆105连接。通过设置滑动轴承14,第二承压板102可以沿着第二支承杆105移动。密封薄膜8固定连接在第二承压板102和底板103上,使得第二承压板102和底板103之间形成密封腔体。砝码2位于第一承压板101上。环形加热套3罩在第二承压板102和底板103外侧。环形加热套3可对第二承压板102和底板103之间的空腔加热,进而调节试件所处环境的温度。第一容器4位于底板103上。第一试件9位于底板103的中心。第一试件9的外壁上贴覆第一应变传感器10,第一应变传感器10通过导线与应变解调仪5连接。电源6与温度控制器7的电源输入端连接,温度控制器7的输出端与环形加热套3连接。第一应变传感器10为应变片,且应变解调仪5为电阻应变解调仪。第一应变传感器10为光纤光栅传感器,且应变解调仪5为光纤光栅解调仪。第二应变传感器13为应变片时,应变解调仪5为电阻应变解调仪。第二应变传感器13为光纤光栅传感器时,应变解调仪5为光纤光栅解调仪。进一步,所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,还包括η个测试单元,每个测试单元包括第三承压板106、盛有饱和无机盐溶液的第二容器11、第二试件12和第二应变传感器13。第二容器11位于第三承压板106上,第二试件12位于第三承压板106的中心位置,第二应变传感器13贴覆在第二试件12的外壁上。每个测试单元位于第二承压板102和底板103之间,且第三承压板106穿过第二支承杆105。第三承压板106通过滑动轴承14与第二支承杆105连接。第二应变传感器13通过导线与应变解调仪5连接。η为大于等于I的整数。设置η个测试单元,可以同时对η个试件进行测试,有利于提高测试效率。进一步,所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,还包括定位板107,定位板107固定连接在第二支承杆105的上部。在第二支承杆105上部设置定位板107,可以提高第二支承杆105的稳固性,避免其摇摆。进一步,所述的底板103顶面的中心位置设有表面光滑的凸台或凹槽,第二承压板102底面的中心位置设有表面光滑的凸台或凹槽,第三承压板106顶面和底面的中心位置设有表面光滑的凸台或凹槽,第一试件9或者第二试件12位于凸台或凹槽上。设置凸台或凹槽,有利于确定承载中心,便于试件的放置。凸台优选球铰凸台,确保轴心受力。进一步,所述的第三承压板106由轻质高强材料制成。轻质高强材料,例如塑料、铝片等等。由轻质高强材料制成第三承压板106,目的是减小第三承压板106的重量。采用轻质高强材料,既能承受试验所需的压应力,而且承压板本身重量与施加的压应力相比很 小,可以忽略其对第一试件9徐变变形应力的影响。进一步,所述的第二支承杆105为四根,均匀布置在底板103上。均匀布置四根第二支承杆105,有利于第二承压板102和第三承压板106稳定滑移。上述测试装置包括加载部分、加热部分、湿度控制部分和应变采集部分。加载部分主要由支架I和砝码2组成,支架I中的第一承压板101和底座103,用来固定整个支架1,保证整个加载部分的稳定;第一承压板101用来承受加载砝码2的重量;第二承压板102和第三承压板106用来向试件传递压应力,并承载试件。为了减小试件变形过程中摩擦带来的阻力,第二承压板102和第三承压板106用滑动轴承14与第二支承杆105可靠连接。加热部分主要由温度控制器7、环形加热套3和电源6组成。加热的目标温度由温度控制器7控制完成。温度传感器负责收集环形加热套3的实时温度并反馈给温度控制开关7,温度控制开关7对温度传感器反馈的温度信号进行处理。湿度控制部分主要有饱和无机盐溶液和密封装置两部分组成。利用饱和无机盐溶液形成的相对湿度模拟实际湿度环境。应变采集部分主要有应变传感器和应变解调仪5。上述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置的测试方法,包括以下步骤第一步制作材料试件,利用搅拌机搅拌材料原材料,制成材料浆体;然后将材料浆体浇筑在预设的圆柱或者棱柱形模具中,待材料浆体硬化后,形成材料试件。在第一步中,材料试件可以采用水泥基材料制成。当然材料试件还可以采用其他材料制成,例如浙青试样,高分子树脂等。水泥基材料是水泥浙青砂衆、砂衆、净衆中的一种,但不限于水泥基材料,还可以是其他无机或有机材料。第二步连接应变测试装置拆除模具,打磨材料试件表面,去掉表面浮渣,形成表面光滑的第一试件9。第三步对试件进行湿度平衡,配制与控制湿度相对应的饱和无机盐溶液,然后将第一试件9放入饱和无机盐溶液形成的环境中,进行湿度平衡,并记录第一试件9的重量变化,当第一试件9的重量不再变化时,进入第四步。第四步调节环境温度,首先,将第一应变传感器10固定在第一试件9的外壁上,第一应变传感器10与应变解调仪5相连;将第一试件9放置在底板103的中心位置,再将盛有饱和无机盐溶液的第一容器4放置在底板103上;然后,用密封薄膜8对底板103和第二承压板102之间进行密封;随后,设定试件所处环境的目标温度,通过温度控制器7和环形加热套3,对第一试件9所处环境的温度进行调节,使第一试件9所处环境温度等于目标温度。第五步进行徐变测试通过温度控制器7观察环形加热套3内的温度变化,当温度达到目标值且不再变化时,开始进行材料的徐变测试将砝码2放置在第一承压板101上,第一承压板101对第二承压板102施加压力,第二承压板102沿着第二支承杆105下移,直至第二承压板102对第一试件9施加压力;同时,开启应变解调仪5,采集应变数据,通过第一试件9的应变随时间的变化,测定第一试件9在应力和环境因素耦合作用下的材料徐变的应变情况。利用本发明的测试装置进行应力一环境耦合试验时,首先按规定配置饱和无机盐溶液,并将试件放入其中,进行湿度平衡,记录重量变化,在试件重量没有明显变化时,在试 件表面粘贴应变传感器,并预留外接线,其次将试件安放在测试装置中,并做好密封加载架整体的密封工作。然后开启温度控制器7,对试件加热到目标温度,并保温一段时间。随后取同配比的五个水泥基材料试件作为一组,其中取三个进行直接压缩试验,获得平均抗压强度。接着利用测试装置对剩余的两个试件施加轴向压缩应力。事先测算好所要施加应力水平对应的砝码重量(考虑承压板对试件的作用),缓慢地试件在承压板上,并保持重心与支架I的重心一致。最后加载完毕后,开启应变解调仪5进行徐变变形值的数据采集工作。实施例I水泥浙青砂浆配合比(kg/m3):干粉1000,乳化浙青160,水110,减水剂I. 4,消泡剂O. 05。按上述配比,采用强制搅拌机拌匀后,将新拌混凝土浇到尺寸为炉ISmmPVC管材中,然后将混凝土试件放入标准养护室(温度20±3°C、RH ^ 95%以上)中养护到规定龄期然后取出。用MTS810实验机对养护好的试件按照标准方法进行抗压强度测试。据测得抗压强度,采用本发明的测试装置和测试方法,对试件分别施加O. 03,O. 15和O. 30应力水平(施加的压应力/极限抗压应力),控制环境温度为20°C,相对湿度RH=60%。加载完毕后,开启应变解调仪5,进行水泥浙青砂浆的徐变变形试验。测得应力与水泥浙青砂浆徐变变形随时间的变化关系如图2所示。图2中,横坐标表示徐变测试的龄期,纵坐标表示材料的徐变变形值。图2中的线条分别表示应力水平为O. 03,0. 15和O. 30时材料的徐变变形随时间的发展规律。从图2中可以看出,该材料的徐变绝对值随着应力水平的增加而增加。同时,由于本发明可以对应变数据快速采集,可以有效地反应材料徐变过程中应变值随龄期变化的细节。实施例2水泥浙青砂浆配合比(kg/m3):干粉1000,乳化浙青160,水110,减水剂I. 4,消泡剂O. 05。按上述配比,采用强制搅拌机拌匀后,将新拌混凝土浇到尺寸为( 15mmPVC管材中,然后将混凝土试件放入标准养护室(温度20±3°C、RH ^ 95%以上)中养护到规定龄期然后取出。用MTS810实验机对养护好的试件按照标准方法进行抗压强度测试。据测得抗压强度,采用本发明的测试装置和测试方法,对试件施加O. 030应力水平(施加的压应力/极限抗压应力),设定加热装置目标温度为20°C、40°C和80°C,设置相对湿度RH=60%。加载完毕后,开启应变解调仪5,进行不同温度条件下水泥浙青砂浆的徐变变形试验。测得温度和水泥浙青砂浆徐变变形随时间的变化关系如图3所示。
图3中,横坐标表示徐变测试的龄期,纵坐标表示材料的徐变变形值。图3中的线条分别表示环境温度20°c、40°c、6(rc和80°C时材料的徐变变形随时间的变化情况。从图3中可以看出,材料的徐变绝对值随龄期的增长开始时快速增长,然后逐渐趋于平缓。而且徐变变形值随着环境温度的增加而增加。实施例3水泥浙青砂浆配合比(kg/m3):干粉1000,乳化浙青160,水110,减水剂I. 4,消泡
剂O. 05。按上述配比,采用强制搅拌机拌匀后,将新拌混凝土浇到尺寸为g 15mmPVC管材中,然后将混凝土试件放入标准养护室(温度20±3°C、RH ^ 95%以上)中养护到规定龄期然后取出。用MTS810实验机对养护好的试件按照标准方法进行抗压强度测试。据测得抗压强度,采用本发明的测试装置和测试方法,对试件施加O. 030应力水平(施加的压应力/极限抗压应力),设置温度为20°C,配制控制相对湿度分别为33%,75%,59%和98%的过饱和无机盐溶液。加载完毕后,开启应变解调仪5,进行不同相对湿度条件下的徐变变形试验。测得
相对湿度与水泥浙青砂浆徐变变形之间的关系如图4所示。图4中,横坐标表示徐变测试的龄期,纵坐标表示材料的徐变变形值。图4中的线条分别表示相对湿度为33%、59%、75%和98%时,材料的徐变变形随时间的变化情况。从图4中可以看出,材料的徐变变形绝对值随龄期的先快速增长,然后趋于平缓。而且徐变变形值随着环境相对湿度的增加而增加。
权利要求
1.一种多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,其特征在于,所述的测试装置包括支架(I)、砝码(2)、环形加热套(3)、盛有饱和无机盐溶液的第一容器(4)、应变解调仪(5)、电源(6)、温度控制器(7)、密封薄膜(8)和第一试件(9),其中, 支架(I)包括第一承压板(101)、第二承压板(102)、底板(103)、第一支承杆(104)和第二支承杆(105),第一支承杆(104)固定连接在第一承压板(101)和第二承压板(102)之间,第二支承杆(105)的底端固定连接在底板(103)上,第二承压板(102)穿过第二支承杆(105),并且第二承压板(102)通过滑动轴承(14)与第二支承杆(105)连接; 密封薄膜(8)固定连接在第二承压板(102)和底板(103)上,使得第二承压板(102)和底板(103)之间形成密封腔体;砝码(2)位于第一承压板(101)上,环形加热套(3)罩在第二承压板(102)和底板(103)外侧,第一容器(4)位于底板(103)上,第一试件(9)位于底板(103)的中心,第一试件(9)的外壁上贴覆第一应变传感器(10),第一应变传感器(10)通过导线与应变解调仪(5)连接,电源(6)与温度控制器(7)的电源输入端连接,温度控制器(7)的输出端与环形加热套(3)连接。
2.按照权利要求I所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,其特征在于,还包括η个测试单元,每个测试单元包括第三承压板(106)、盛有饱和无机盐溶液的第二容器(11)、第二试件(12)和第二应变传感器(13),第二容器(11)位于第三承压板(106)上,第二试件(12)位于第三承压板(106)的中心位置,第二应变传感器(13)贴覆在第二试件(12)的外壁上; 每个测试单元位于第二承压板(102)和底板(103)之间,且第三承压板(106)穿过第二支承杆(105),第三承压板(106)通过滑动轴承(14)与第二支承杆(105)连接,第二应变传感器(13)通过导线与应变解调仪(5)连接;η为大于等于I的整数。
3.按照权利要求I或2所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,其特征在于,还包括定位板(107),定位板(107)固定连接在第二支承杆(105)的上部。
4.按照权利要求3所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,其特征在于,所述的底板(103)顶面的中心位置设有表面光滑的凸台或凹槽,第二承压板(102)底面的中心位置设有表面光滑的凸台或凹槽,第三承压板(106)顶面和底面的中心位置设有表面光滑的凸台或凹槽,第一试件(9)或者第二试件(12)位于凸台或凹槽上。
5.按照权利要求2所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,其特征在于,所述的第三承压板(106)由轻质高强材料制成。
6.按照权利要求3所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,其特征在于,所述的第二支承杆(105)为四根,均匀布置在底板(103)上。
7.按照权利要求I所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,其特征在于,所述的第一应变传感器(10)为应变片,且应变解调仪(5)为电阻应变解调仪。
8.按照权利要求I所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,其特征在于,所述的第一应变传感器(10)为光纤光栅传感器,且应变解调仪(5)为光纤光栅解调仪。
9.一种利用权利要求I所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置的测试方法,其特征在于,该测试方法包括以下步骤 第一步制作材料试件,利用搅拌机搅拌材料原材料,制成材料浆体;然后将材料浆体浇筑在预设的圆柱或者棱柱形模具中,待材料浆体硬化后,形成材料试件;第二步连接应变测试装置拆除模具,打磨材料试件表面,去掉表面浮渣,形成表面光滑的第一试件(9); 第三步对试件进行湿度平衡,配制与控制湿度相对应的饱和无机盐溶液,然后将第一试件(9)放入饱和无机盐溶液形成的环境中,进行湿度平衡,并记录第一试件(9)的重量变化,当第一试件(9)的重量不再变化时,进入第四步; 第四步调节环境温度,首先,将第一应变传感器(10)固定在第一试件(9)的外壁上,第一应变传感器(10)与应变解调仪(5)相连;将第一试件(9)放置在底板(103)的中心位置,再将盛有无机盐溶液的第一容器(4)放置在底板(103)上;然后,用密封薄膜(8)对底板(103)和第二承压板(102)之间进行密封;随后,设定试件所处环境的目标温度,通过温度控制器(7)和环形加热套(3),对第一试件(9)所处环境的温度进行调节,使第一试件(9)所处环境温度等于目标温度; 第五步进行徐变测试通过温度控制器(7)观察环形加热套(3)内的温度变化,当温度达到目标值且不再变化时,开始进行材料的徐变测试将砝码(2)放置在第一承压板(101)上,第一承压板(101)对第二承压板(102)施加压力,第二承压板(102)沿着第二支承杆(105)下移,直至第二承压板(102)对第一试件(9)施加压力;同时,开启应变解调仪(5),采集应变数据,通过第一试件(9)的应变随时间的变化,测定第一试件(9)在应力和环境因素耦合作用下的材料徐变的应变情况。
10.按照权利要求9所述的多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置的测试方法,其特征在于,所述第一步中,材料试件采用水泥基材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种多因素耦合作用下的材料徐变性能的测试装置,包括支架、砝码、环形加热套、第一容器、应变解调仪、电源、温度控制器、密封薄膜和第一试件,支架包括第一承压板、第二承压板、底板、第一支承杆和第二支承杆,密封薄膜固定连接在第二承压板和底板上,砝码位于第一承压板上,环形加热套罩在第二承压板和底板外侧,第一试件位于底板的中心,第一试件上贴覆第一应变传感器,第一应变传感器与应变解调仪连接,电源与温度控制器的电源输入端连接,温度控制器的输出端与环形加热套连接。该测试装置可以确保测试结果的准确性。同时还公开可一种该测试装置的测试方法,简单易操作,可以保持长期施加荷载过程中试件无应力松驰。
文档编号G01N3/18GK102944483SQ201210531708
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者陈惠苏, 邱克超 申请人:东南大学
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