专利名称：混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备的制作方法
混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备[技术领域〗本发明涉及混凝土性能测试设备，尤其涉及一种混凝土试样在应 力作用下腐蚀试验的加载设备。 [背景技术]近年来，应力腐蚀是混凝土材料研究的一个新热点，主要研究荷 载作用对混凝土和钢筋混凝土混凝土的硫酸盐腐蚀、氯离子渗透、碳 化等化学腐蚀的影响。研究表明，荷载的存在是影响混凝土腐蚀不可 忽视的因素，研究化学作用下混凝土的腐蚀劣化过程必须引入荷载作 用。国内外学者在这方面做了不少的研究，在做这类试验时，必须同 时提供化学腐蚀环境和荷载作用。化学腐蚀环境可以由环境腐蚀试验 箱提供，如碳化试验箱、温湿交变试验箱、冻融试验箱、紫外线试验 箱、盐雾试验箱以及综合试验箱等，在这类试验箱内，通常都不提供加载设备。因此，存在的一个关键的问题是如何才能在试验箱中模 拟实际结构中的恒定、持续的受力情况。美国期刊《水泥与混凝土研究》1998年第4期(第28巻,),509-522 页，刊登了 U. Schneider & S. -W. Chen.的署名文章"高性能混凝土 在应力腐蚀作用On High—Performance Concrete Subjected To Stress Corrosion, Cement and Concrete Research, Vol. 28, No. 4， pp. 509—522， 1998 )。 文章中公开了一种图1所示的重力加载设备，包括机架l、横梁2、加 载砝码3、压杆4、加力板5、加力锟6、支承板7、液槽8和限位杆9。 这种加载设备的优点是加载准确，负荷经时变化小；缺点是设备体积 大，难以放入环境腐蚀试验箱，只能使用自带的液槽，适用的腐蚀条 件受到限制。另外，还有一种加载设备，利用弹簧加载。这种加载设备包括传 力钢板IO、螺杆ll、螺母12、弹簧13、液槽14和加力锟15。这种弹 簧加载的优点是结构简单，体积小，而且可以同时加载三个试件，节 约了空间；但其缺点是加载负荷不够准确，还存在弹簧应力^^弛，负 荷衰减的问题。[发明内容]本发明要解决的技术问题是提供一种加载准确、荷载稳定、整体 体积较小的混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备。本发明进一 步要解决的技术问题是提供一种操作方便的混凝土试 样在应力作用下腐蚀试验的加载设备。为了解决上述技术问题，本发明釆用的技术方案是， 一种混凝土 试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备，包括机架、有刻度的上横梁、 下横梁、加载砝码、传力杆、上加力锟和下加力锟，所述上4黄梁的一 端同机架一侧铰接，另一端悬挂加载砝码，中间有沿上横梁纵向滑动 的上滑块；所述的混凝土试样置于上加力锟和下加力锟之间，传力杆的下部通过上加力锟传力于混凝土试样，下加力锟由机架的底座支承， 所述的下横梁位于上横梁的下面，其一端与同机架另 一侧铰链连接， 所述的上滑块压在下横梁的上部，下横梁压在传力杆的上部。以上所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试^r的加载i殳备,最好 包括2根上加力锟、2根下加力錕、4根中间加力锟和1对加力锟架， 所述的试样为上下3层，加力锟架布置在所述试样的两侧，每个加力 锟架包括8个加力锟孔，所述的8个加力锟孔沿竖直方向按正、反、 正3个等腰梯形布置；所述的加力锟孔为长孔，加力锟孔的长轴沿竖 直方向布置，加力锟孔的横向宽度等于加力锟的直径，下加力锟与机 架底座之间有支承板。以上所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载i殳备，所述 的传力杆可以包括压杆和加力板，所述压杆的下端插在加力板上面中 间的承窝中，加力板的底面上有2条平行凹槽，2个平行凹槽的间距 等于2根上加力锟的间距，加力板通过2条平行凹槽对上加力锟施力； 所述的下横梁上有刻度，并有可沿下横梁纵向滑动的下滑块，下横梁 通过下滑块作用于压杆的上端。其中，所述的机架可以是槽形机架， 机架的槽内装有液槽。以上所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备，所述 的下横梁上也可以包括3个固定的施力点，其中第一施力点在下横梁 的中部，第二施力点在下横梁靠近下横梁铰链一侧，第二施力点至下 横梁铰链的距离等于第一施力点至下横梁铰链距离的一半；第三施力 点在下横梁远离下横梁铰链的一侧，第三施力点至下横梁铰链的距离等于第一施力点至下横梁铰链距离的2倍；所述支承板的上平面有2条 平行凹槽，2个平行凹槽的间距等于2根下加力锟的间距，下加力锟置 于2个平行凹槽之上；支承板的下平面上有定位销，在所述机架底座 的承压面上包括3个定位孔，当试样、加力锟架、加力4昆组合后位于 任何1个固定施力点的正下方时，支承板的下平面上的有定位销正好 插入定位孔，所述的1个固定施力点作用于传力杆的上端。其中，所 述的施力点可以是固定在下横梁上60度至90度的倒锥体，所述的传 力杆上端有100度至140度圓锥承窝，所述的倒锥体插入所述的圓锥 承窝内；传力杆的底面上有2条平行凹槽，2个平行凹槽的间距等于2 根上加力锟的间距，传力杆通过2条平行凹槽对上加力锟施力。以上所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备，所述 试样的纵轴可以与上、下横梁在水平面中的投影相互垂直。以上所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备，所述 的机架可以是上端开口的箱体。本发明利用上横梁和下横梁构成的双杠杆来放大加载砝码的重 力，在横梁长度较短的情况下就可以获得足够的放大倍数，因此可以 减小整个设备的体积，便于在试验箱中模拟实际结构中的恒定、持续 的受力情况；本发明的上横梁带有刻度，利用滑块移动来调节加载的 负荷，可以精确控制加载水平，本发明利用杠杆传力，避免了弹簧加 载负荷不够准确，弹簧应力松弛，负荷衰减的缺点。本发明如釆用下横梁施力点固定配置的方案，便可以筒化双横梁 施力负荷的计算过程，进一步为操作提供方便。[
]下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。 图l是现有技术重力加载设备的结构示意图。图2是现有技术弹簧加载设备的结构示意图。图3是本发明混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备实施 例1的结构示意图。图4是本发明混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备实施 例2的结构示意图。图5是本发明混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备实施 例2传力杆的结构示意图。图6是本发明混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备实施 例2支承板的结构示意图。 [具体实施方式
]在图3所示的本发明混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设 备实施例l中，加载设备包括机架l、有刻度的上横梁2、有刻度的下 横梁3、加载砝码4、组成传力杆的压杆5和加力板6、 2才艮上加力4昆7、 2根下加力锟8、 4根中间加力锟9和1对加力锟架10。上横梁2的一 端同机架1左侧的立柱101铰接，另一端悬挂加载砝码4,上横梁2 的中间有沿上横梁纵向滑动的上滑块11。下横梁3位于上横梁的下面， 其一端与同机架1右侧的立柱102铰链连接，在下横梁3的中间有沿 下横梁纵向滑动的下滑块12。上滑块11的下部有圆柱形的滚轮1101 压在下横梁3的上平面，上滑块11的上部有紧定螺钉1102用于滑块11在上横梁2上定位。试样13为上下3层，每层试样之间都安装了 2根加力锟，只是每 件试样上下加力锟放置的距离不同，在压力作用下，试样13便承受弯 曲应力的作用。加力锟架IO布置在试样3的两侧，每个加力锟架包括 8个加力锟孔1001, 8个加力錕孔1001沿竖直方向按正、反、正3 个等腰梯形布置。为便于加力锟在力的作用下沿竖直方向移动，在上 下方向不受加力锟架10的约束，加力锟孔1001为形状尺寸相同的长 孔，加力锟孔1001的长轴沿竖直方向布置，加力锟孔1001的才黄向宽 度等于加力锟的直径。传力杆由压杆5和加力板6组成，压杆5的下端插在加力一反6上 面中间的承窝中，加力板6的底面上有2条平行凹槽，2条平行凹槽 的间距等于2根上加力锟7的间距，即加力锟架10最上一层加力锟孔 1001的间距，以便加力板6和上加力锟7之间准确的定位。加力板6 通过2条平行凹槽对上加力锟7施加压力，上加力锟7再传力于第一 层混凝土试样13。混凝土试样13的最下面一层，放置于下加力锟8之上，下加力锟 8与机架底座103之间有支承板14。支承板14的上面有2条平行凹槽， 2条平行凹槽的间距等于2根下加力锟8的间距，即加力锟架10最下 一层加力锟孔1001的间距。下横梁通过下滑块12压在压杆5的上端。下滑块12与上滑块11 有同样的结构。压杆5的上端面上有浅坑，便于下滑块12下部滚轮的 定位。调整加载砝码4的重量、上下滑块ll、 12在上下横梁上的位置， 可以改变试样的负荷，当然，在移动下滑块12时，试样也要跟着移动， 所以下滑块12适于粗调，上滑块ll适于微调。本实施例利用上横梁和下横梁构成的双杠杆来放大加载砝码的重 力，在横梁长度较短的情况下就可以获得足够的放大倍数，因此可以 减小整个设备的体积。因为外形尺寸较小，适于环境腐蚀试验箱中， 应用范围广泛。本实施例上下横梁都带有刻度，利用滑块移动来调节 加载的负荷，可以精确控制加载水平，本实施例利用杠杆传力，避免 了弹簧加载负荷不够准确，弹簧应力松弛，负荷衰减的缺点。但如果〗又仅釆用液体作为腐蚀剂，则可以添加液槽。因为本实施 例的机架是槽形机架，在机架的槽内可以装用液槽15,这样便于简化 操作。本发明混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备的实施例2 如图4至图6所示。其基本构造同实施例l，但有以下不同。如图4所示，实施例2的下横梁3没有刻度，上面有3个固定的 施力点，其中第一施力点在下横梁3的中部，第一施力点至下横梁铰 链的距离为L,第二施力点在下横梁3靠近下横梁铰链一侧，第二施力 点至下横梁铰链的距离等于第 一施力点至下横梁铰链距离的 一半，为 L/2;第三施力点在下横梁3远离下横梁铰链的一侧，第三施力点至下 横梁铰链的距离等于第一施力点至下横梁铰链距离的2倍为2L。上述 3个施力点是3个固定在下横梁上60度至90度的倒锥体16,在传力 杆17的上端有100度至140度圆锥承窝，设备工作时，倒锥体16插入传力杆17的圆锥承窝1702内。如图5所示，传力杆17的底面上有 2条平行凹槽1701， 2条平行凹槽1701的间距等于2根上加力锟7的 间距，传力杆17通过2条平行凹槽对上加力锟7施力，^更于相互定位。 如图6所示，支承板14不1^又在上平面有2条平行凹槽1401,支 承板的下平面上还有定位销1402,在机架底座103的承压面上包括3 对定位孔104,当试样13、加力锟架IO、加力锟组合后分别位于3个 固定施力点的正下方时，支承板的下平面上的有定位销1402正好插入 定位孔104。釆用3个固定的施力点后，试样在设备中只有3个位置，可以根 据负载的大小分别选用。取消下横梁刻度和滑块之后，在试验时，只 需读取上横梁的刻度值便可以得到载荷值，上横梁的刻度可以以第一施力点(中间施力点)为依据制作，在试验中使用第一施力点时可以 直接读取上横梁的刻度值。当需要较大的负荷，使用第二施力点时， 只要将读取上横梁的刻度值乘2;当需要较小的负荷，使用第三施力点 时，只要将读取上横梁的刻度值除2，便可以得到准确的负荷值，既准 确又简便。在本实施例中，试样13的纵轴与上、下横梁在水平面中的投影相 互垂直，可充分利用横梁的长度，在同样的条件下，本实施例的设备 可以做得更小。在一般的情况下，本实施例的机架1可以做成分体组合的槽形结 构，如实施例l。但如果仅仅采用液体作为腐蚀剂，则可以采用如图4 所示的整体式上端开口的箱体机架。利用机架作为液槽。
权利要求
1. 一种混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备，包括机架、有刻度的上横梁、加载砝码、传力杆、上加力锟和下加力锟，所述上横梁的一端同机架一侧铰接，另一端悬挂加载砝码，中间有沿上横梁纵向滑动的上滑块；所述的混凝土试样置于上加力锟和下加力锟之间，传力杆的下部通过上加力锟传力于混凝土试样，下加力锟由机架的底座支承，其特征在于，包括下横梁，所述的下横梁位于上横梁的下面，其一端与同机架另一侧铰链连接，所述的上滑块压在下横梁的上部，下横梁压在传力杆的上部。
2. 根据权利要求1所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设 备，其特征在于，包括2根上加力锟、2根下加力锟、4根中间力口 力锟和l对加力锟架，所述的试样为上下3层，加力锟架布置在所 述试样的两侧，每个加力锟架包括8个加力锟孔，所述的8个加力 锟孔沿竖直方向按正、反、正3个等腰梯形布置；所述的加力锟孔 为长孔，加力锟孔的长轴沿竖直方向布置，加力锟孔的横向宽度等 于加力锟的直径，下加力锟与机架底座之间有支承板。
3. 根据权利要求2所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设 备，其特征在于，所述的传力杆包括压杆和加力板，所述压杆的下 端插在加力板上面中间的承窝中，加力板的底面上有2条平行凹 槽，2个平行凹槽的间距等于2根上加力锟的间距，加力板通过2条 平行凹槽对上加力锟施力；所述的下横梁上有刻度，并有可沿下横梁纵向滑动的下滑块，下^f黄梁通过下滑块作用于压杆的上端。
4. 根据权利要求3所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设 备，其特征在于，所述的机架为槽形机架，机架的槽内装有液槽。
5. 根据权利要求2所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设 备，其特征在于，所述的下横梁上包括3个固定的施力点，其中第 一施力点在下横梁的中部，第二施力点在下横梁靠近下横梁铰链一 侧，第二施力点至下横梁铰链的距离等于第一施力点至下横梁铰链 距离的一半；第三施力点在下横梁远离下横梁铰链的一侧，第三施 力点至下横梁铰链的距离等于第一施力点至下横梁铰链距离的2 倍；所述支承板的上平面有2条平行凹槽，2个平行凹槽的间距等 于2根下加力锟的间距，下加力锟置于2个平行凹槽之上；支承板 的下平面上有定位销，在所述机架底座的承压面上包括3个定位孔， 当试样、加力锟架、加力锟组合后位于任何1个固定施力点的正下 方时，支承板的下平面上的有定位销正好插入定位孔，所述的l个 固定施力点作用于传力杆的上端。
6. 根据权利要求5所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设 备，其特征在于，所述的施力点为固定在下横梁上60度至90度的 倒锥体，所述的传力杆上端有IOO度至140度圆锥承窝，所述的倒 锥体插入所述的圆锥承窝内；传力杆的底面上有2条平行凹槽，2 个平行凹槽的间距等于2根上加力锟的间距，传力杆通过2条平行 凹槽对上加力锟施力。
7. 根据权利要求5或6所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备，其特征在于，所述试样的纵轴与上、下横梁在水平面中的 投影相互垂直。
8. 根据权利要求5或6所述的混凝土试样在应力作用下腐蚀试,睑的加 载设备，其特征在于，所述的机架为上端开口的箱体。
全文摘要
本发明公开了一种混凝土试样在应力作用下腐蚀试验的加载设备，包括机架、有刻度的上横梁、下横梁、加载砝码、传力杆、上加力锟和下加力锟，所述上横梁的一端同机架一侧铰接，另一端悬挂加载砝码，中间有沿上横梁纵向滑动的上滑块；所述的混凝土试样置于上加力锟和下加力锟之间，传力杆的下部通过上加力锟传力于混凝土试样，下加力锟由机架的底座支承，所述的下横梁位于上横梁的下面，其一端与同机架另一侧铰链连接，所述的上滑块压在下横梁的上部，下横梁压在传力杆的上部。本发明加载准确、荷载稳定、整体体积较小，便于在试验箱中模拟实际结构中的恒定、持续的受力情况。
文档编号G01N19/00GK101251468SQ20081006632
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月26日 优先权日2008年3月26日
发明者冯乃谦, 刚 王, 锋 邢 申请人:深圳大学