可适应于荷载‑环境耦合作用下混凝土加载装置及方法与流程

本发明涉及混凝土试验，特别是涉及可适应于荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置及方法。

背景技术：

在实际工程中，混凝土的破坏大部分是由于荷载与碳化、渗透、冻融、锈蚀等各种环境共同作用所引起的，如果仅研究不加载混凝土试件的耐久性将无法合理反映混凝土所处的真实环境。因此，建立一个荷载-环境耦合作用下混凝土的加载装置及试验方法，对于研究混凝土的耐久性来说非常有意义。

目前国内已经有关于压应力及多因素耦合作用下混凝土耐久性试验加载装置类似的设计，其主要是通过千斤顶加载、扳手拧螺帽等加载方式，这些试验装置存在以下缺陷：千斤顶加载装置需要有反力架，结构及安装工艺均较为复杂，操作不便，且无法放进碳化箱或者其他耐久性设备中；扳手拧螺帽加载装置无法保证多个螺帽所施加荷载的均匀性，而且需要用传感器和测试仪才能确定荷载的大小，整个增加了装置测量的复杂程度。

因此，需要对能放入到耐久性测试设备中的可适应于荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置及方法，进行研究分析。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了可适应于荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置，该装置整个结构设置简单，操作方便，可放入到能提供各种环境情况的耐久性测试设备中。

可适应于荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置的具体方案如下：

可适应于荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置，包括：

对混凝土试验件传递压力的压板；

用于对压板施加压力的压紧件，压紧件与杠杆机构的一端连接，杠杆机构的支点与可调节杠杆机构高度的套筒机构固定；

设于压板一侧或两侧的配重机构，配重机构与杠杆机构的另一端连接以对杠杆机构施加作用力，通过杠杆机构计算出压紧件对压板所施加的压力进而获得混凝土试验件承受的荷载。

上述混凝土加载装置，无需设置反力架，通过配重机构可实现对混凝土试验件施加持续的荷载，通过杠杆机构的设置，当杠杆状态受到荷载时，为保持杠杆状态在水平状态，对压紧件调节，通过压紧件对压板施加的作用力即可获得混凝土试验件承受的荷载，通过配重机构提供的不同的荷载大小，混凝土试验件承受的荷载自然不同，上述装置整体结构简单，可整体放置于试验设备中，从而实现了混凝土在不同荷载、不同环境中的耐久性试验。

所述配重机构包括滑轮机构，滑轮机构上设置砝码，砝码通过拉绳跨过滑轮机构并与所述杠杆机构的一端连接，砝码的质量可增加或者可减少，通过砝码，就实现对杠杆机构一端作用力大小的调整。

所述配重机构的底部设于底板上，移动底板，则实现整个装置的移动，简单方便，底板上设置支撑件，支撑件穿过所述的压板以固定压板的水平位置。

所述套筒机构包括螺柱，套筒机构包括螺柱，设于杠杆机构两侧的两根螺柱均套有套筒，套筒通过连接件连接，连接件穿过杠杆机构以形成杠杆机构的支点，压板穿过螺柱设置以实现对压板的水平位置的固定，螺柱设有多个，对称穿过压板进行设置，以保证受力均衡。

所述杠杆机构包括压杆，压杆中间段部位设置水平仪，水平仪内设置校准气泡，观看气泡是否居中，以确保压杆的水平状态，简单方便。

所述砝码设于一挂篮内，挂篮与所述的拉绳连接，挂篮顶部设置开口，挂篮与拉绳固定，且挂篮内可设置多个砝码。

所述螺柱上套有套筒，套筒通过连接杆与所述的杠杆机构连接以形成所述的支点，该支点可在设定角度范围内旋转，具体地，压杆开有一开孔，连接杆的中部尺寸小于端部尺寸，连接杆的中部穿过开孔设置，连接杆的端部与套筒固定，为了保证支点的稳定，螺柱设置有两排四列，这样连接杆穿过开孔后两侧各与一螺柱固定。

在所述螺柱上所述套筒的下部套有弹簧，在弹簧与套筒之间设置螺母，螺母对弹簧进行压紧，便于对压杆距离压板之间高度的调整。

所述压紧件设有偶数个，压紧件设于所述压板的中部，进一步地，为了方便调节，压板的两侧各设置一配重机构，压紧件各设置一个与压杆一段固定，压紧件为螺栓，压杆端部套设于螺栓。

为了克服现有技术中能量利用率低的问题，本发明还提供了一种能适用于荷载与各种环境耦合作用下混凝土试验加载方法，可实现对混凝土试验件提供各种的作业环境，无需传感器及测试仪，操作简单方便。

一种能适用于荷载与各种环境耦合作用下混凝土试验加载方法，采用所述的可适应于荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置，将该加载装置设于环境提供设备中，设备如碳化箱、冻融试验机以实现作业环境的模拟。

上述方法，具体步骤如下：

1)将试验件与加载钢放置于底板与压板之间，加载方式为四点弯曲试验，多个试验件通过加载钢传递压力，试验件上下表面均设置加载钢，传递加载力的加载钢间距为100mm，充当支座的加载钢间距为300mm；

2)待试验件与加载钢位置固定后，将加载装置设于环境提供设备，人工通过配重机构对杠杆机构施加荷载；

3)为保证杠杆机构中压杆的水平状态，旋转压紧件以对压板产生作用力；

4)当杠杆机构中气泡居中时，根据杠杆原理可计算出单个压紧件施加的荷载，进而计算出压板所承受的荷载，并查看混凝土试验件在荷载和环境耦合作用下的耐久性。

该方法中，通过配重机构对杠杆机构提供不同大小的荷载，在环境提供设备中为混凝土提供作业环境的模拟，实现了混凝土试验件在环境-荷载耦合作用下的模拟，对混凝土耐久性研究具有重要指导意义。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本加载装置结构简单、易于操作，各个部件可以拆卸，且不需反力架就可对试件施加持续荷载，且整个装置移动较为方便，为不同环境下的模拟提供了方便。

2)本发明提供的装置不受试件种类和个数的限制，既可以做多个混凝土梁的弯拉试验，也可以做混凝土立方体试件的抗压试验。

3)本发明装置可以放进碳化箱、冻融试验机等设备模拟实际工程中碳化、氯离子侵蚀、干湿循环及冻融循环等多种环境，研究试件在荷载和环境耦合作用下的耐久性。

4)本发明试验装置无需传感器及测试仪，可以通过调节砝码的重量或个数来改变荷载的大小，有效节约了社会资源，同时简化了试验方法和步骤。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置使用状态外观透视图；

图2是本发明荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置的外观透视图；

图3是本发明荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置压力机的正立面图；

图4是本发明荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置压杆工作示意图；

图5是本发明荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置中的套筒压杆组合装置结构图；

图6是本发明荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置滑轮的安装图。

其中：1.底板，2.压板，3.螺柱，4.压杆，5.套筒，6.滑轮，7.螺栓，8.连接杆，9.气泡，10.拉绳，11.挂篮，12.螺母，13.弧形杆，14.加载钢，15混凝土试验件。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的装置结构复杂、无法提供各种环境模拟的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了可适应于荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，可适应于荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置，包括底板1、压板2、螺纹杆3、压杆4、套筒5、滑轮6、螺栓7、拉绳10、挂篮11，加载钢14，混凝土试验件15，混凝土试验件设于压板2的下部，混凝土试验件底部由底板1进行支撑。

如图1和图2所示，底板1设置有十个螺栓孔，两端各一个，中间沿两侧各设置四个，螺纹杆或螺柱3通过螺栓孔与底板1固定，压板2设置八个螺栓孔，其位置与中间八根螺纹杆一一对应。在内侧四根螺柱3上分别套上一个弹簧，弹簧上面拧上螺母12，将两组相连的套筒压杆组合装置分别安置在对应的四根螺纹杆上。底板1两端的螺纹杆顶端各设置一个滑轮6，压杆4尾端各绑一根拉绳10，拉绳绕过滑轮6自然下落，在拉绳尾端安置一个挂篮11，挂篮用于盛放砝码，通过改变砝码的质量，以对压杆4提供不同大小的荷载，从而实现对压板2荷载大小的调节。

图3为压杆的工作原理示意图，通过在挂篮11中加入砝码来给压板2施加荷载，加入砝码后，为使压杆保持水平，用扳手或其他调节设备拧螺栓7，观察气泡9是否居中，当气泡居中时压杆4处于水平状态，根据杠杆原理即可计算出单个螺栓7所施加荷载的大小。两螺栓所加荷载需保持一致，二者相加即为压板2所承受的荷载，可以通过调节砝码质量或个数来改变荷载的大小。

如图4所示，套筒压杆组合装置包括套筒5、压杆4、螺栓7、连接杆8和气泡9。压杆4与连接杆8相连处采用开孔的形式对接，在压杆4上设置一个开孔，以使连接杆8与压杆4垂直，连接杆8中间部位设置成细杆，使其能无阻碍地穿过此开孔，压杆4可绕该孔实现竖直平面内的旋转，该开孔距离螺栓7的距离为压杆4长度的1/5，便于快速计算螺栓7对压板2的荷载大小。

图5是本发明荷载-环境耦合作用下混凝土加载装置滑轮的安装图，在此螺柱3的顶端焊接两个弧形杆13，一铁杆穿过滑轮固定在两弧形杆13上端，将滑轮安置在两弧形杆中间，通过该滑轮对拉绳进行设置。

将上述的加载装置设于环境提供设备中，设备如碳化箱、冻融试验机以实现各种作业环境如碳化、渗透、冻融、锈蚀的模拟。

本发明提供的另一实施例是：一种能适用于荷载与各种环境耦合作用下混凝土试验加载方法，具体步骤如下：

1)将试件与加载钢放置于底板与压板之间，加载方式为四点弯曲试验，多个试件通过加载钢传递压力，试件上下表面均设置加载钢，传递加载力的加载钢间距为100mm，充当支座的加载钢间距为300mm；

2)待试件与加载钢位置固定后，将加载装置设于环境提供设备，人工通过配重机构对杠杆机构施加荷载；

3)为保证杠杆机构中压杆4的水平状态，旋转压紧件以对压板2产生作用力；

4)当杠杆机构中气泡居中时，根据杠杆原理可计算出单个压紧件施加的荷载，进而计算出压板所承受的荷载，并查看混凝土试验件在荷载和环境耦合作用下的耐久性。

该方法中，通过配重机构对杠杆机构提供不同大小的荷载，在环境提供设备中为混凝土提供作业环境的模拟，实现了混凝土试验件在环境-荷载耦合作用下的模拟，对混凝土耐久性研究具有重要指导意义。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。