专利名称：弯曲应力下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种测量混凝土氯离子迁移系数的测试装置和方法，具体地说是涉及一种在持续弯曲荷载条件下混凝土氯离子迁移系数的快速测试装置及方法。
背景技术：
氯离子的侵入是引起钢筋混凝土结构钢筋锈蚀的主要原因之一，因此混凝土的氯离子渗透性是钢筋混凝土耐久性的重要标志。目前许多国家采用电通量法和快速氯离子迁移系数法(简称RCM法)评价混凝土抵抗氯离子渗透能力。电通量法是用在Φ95Χ50 _的混凝土试件两端施加60 V的直流电压，通过检测6 h内流过的电通量大小，定性地划分混凝土氯离子渗透性等级；快速氯离子迁移系数法是在Φ100Χ50 _混凝土试件两端施加10 V-60 V的直流电压，通过测定检查通电6h-96h后氯离子在试件中的平均渗透深度，由此计算混凝土的氯离子迁移系数，定量评价混凝土的渗透性。这两种方法所用试件形状、装置和方法均未考虑、也无法实现对受测试件同时施加荷载，与服役中的混凝土结构都会承受不同类型的荷载的作用的实际情况不符，而荷载，尤其是弯曲荷载往往会极大地影响混凝土中微裂缝的产生和扩展，影响混凝土的渗透性。ZL 2009 I 0184937.8提供了一种用电通量法测试混凝土在弯曲荷载作用混凝土氯离子渗透性的加载装置和测试方法，但一方面该装置对混凝土试块加载后是通过受拉螺杆维持对试件的弯曲荷载，当测试时间较长时(如96 h时)由于混凝土试块的徐变而造成压力降低，在测试过程中必须多次调整紧固螺母以维持稳定的压力；另一方面电通量法不能得出混凝土的氯离子迁移系数；公告中专利CN 102042949 A公布了一种混凝土氯离子渗透性测试拉伸装置及其应用，通过压缩弹簧的反弹作用对试件持续拉伸荷载，但这种装置不能提供弯曲荷载，提供的测试方法也仅为电通量法。因此，由于受常规试验装置的制约，对受弯曲荷载条件下混凝土快速氯离子迁移系数的测试装置和方法仍是空白。
发明内容
本发明针对常规混凝土快速氯离子迁移系数的测试装置不能给试件施加弯曲荷载的问题，提供一种持续弯曲荷载条件下混凝土快速氯离子迁移系数测试的加载和测试装置。为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案
一种弯曲应力下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置，包括弯曲加载装置和电加速氯离子快速迁移装置，其中所述弯曲加载装置，包括测试架以及直线驱动装置，所述测试架包括底座、导向架、下支座板、中间支座板以及加载板，导向架的一端与底座固定连接，而导向架的另一端则依次穿过下支座板、中间支座板以及加载板放置，且导向架与下支座板、中间支座板以及加载板之间均为活动设置；下支座板与底座之间设置弹性连接件，下支座板面向中间支座板设置两组相间隔的第一支撑头，而中间支座板的则面向下支座板设置两组相间隔的第一压头，第一支撑头和第一压头之间置放混凝土试件，且两组第一支撑头之间的距离与两组第一压头之间的距离不等；加载板与直线驱动装置的动力输出端连接，中间支座板与加载板之间通过球座安装测力传感器，所述测力传感器的信号输出端与测力仪表连接；底座、下支座板、中间支座板、加载板、测力传感器的中心处于同一直线；所述电加速氯离子快速迁移装置，包括试验槽，该试验槽分体设置成阴极试验槽、阳极试验槽，混凝土试件分别通过螺栓组件夹持在阴极试验槽、阳极试验槽之间；阳极试验槽与直流稳压电源的正极连接，而阴极试验槽则与直流稳压电源的负极连接，且阴极试验槽内盛装Cr溶液。
所述加载板和中间支座板之间的导向架上还套接有上支座板，所述上支座板面向中间支座板设置两组相间隔的第二压头，而中间支座板则面向上支座板设置两组相间隔的第二支撑头，且第二压头、第二支撑头之间置放另一块混凝土试件，同时两组第二压头之间的间距与两组第二支撑头之间的间距不等。所述导向架包括两根以上的螺杆，各螺杆均布于底座的四周，且每一根螺杆的一端与底座螺纹固定，而每一根螺杆的另一端则依次穿过下支座板、中间支座板、上支座板以及加载板放置，同时每一根螺杆均与下支座板、中间支座板、上支座板、加载板之间活动设置。所述下支座板与中间支座板之间设置第一承托螺母，中间支座板与上支座板之间设置第一承托螺母，而加载板则与上支座板之间设置第三承托螺母，且加载板通过加载限位螺母与螺杆锁紧，所述第一承托螺母、第二承托螺母、第三承托螺母、加载限位螺母均与螺杆螺纹配合。所述直线驱动装置为液压千斤顶；所述加载板的上方还设置有顶板，所述顶板与导向架固定，同时液压千斤顶安置在加载板与顶板之间。所述的中间支座板呈工字形设置。所述弹性连接件为弹簧，下支座板与底座之间的每一根螺杆杆体外围均套接有弹簧，该弹簧的两端分别与底座和下支座板相抵触。两组第一支撑头之间的间距和两组第二压头之间的间距一致，两组第二支撑头之间的间距和两组第一压头之间的间距一致，且两组第一支撑头之间的距离为两组第一压头之间距离的3倍，同时各支撑头、压头均按照测试架的中轴线对称分布。本发明的另一个技术目的是提供一种基于上述弯曲应力下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置的测试方法，包括以下步骤步骤一、将一块待测混凝土试件(18)放置于下支座板(4)的支撑头上，将另一块待测混凝土试件(18)放置于中间支座板(6)的支撑头上，依次松开第一承托限位螺母、第三承托限位螺母、第二承托限位螺母，用液压千斤顶
(17)对加载板(10)施加压力，并通过加载板(10)、测力传感器(161)、球座(15)、上支座板(8 )、第一混凝土试件、中间支座板(6 )、第二混凝土试件和下支座板(4)将压力施加到弹性连接件(3)上；当测力器仪表(162)所显示的加载压力值与预设压力值一致时，拧紧加载限位螺母(11)；
步骤二、将两块混凝土试件分别通过螺栓组件夹持在阴极试验槽、阳极试验槽之间；然后将阳极试验槽与直流稳压电源的正极连接，而阴极试验槽则与直流稳压电源的负极连接，且在阳极试验槽、阴极试验槽中分别注满浓度为O. 3mol/L的NaOH溶液和质量浓度为10. 0% 的 NaCl 溶液；步骤三、打开直流稳压电源，根据混凝土试件(18)两极间厚度b/mm，将初始电压调节到O. 6b/V，测定通过混凝土试件的初始电流；根据初始电压时测得的初始电流值按表I确定后续试验施加电压
电压时初始电流值(πιΑ |<15 |15~20 [20-30 [30-40 [40-60 [60-90 [90-120 [120-180 180-36011 后施加电压(V)~ I. 2b T~0b~ O. 8b ~ O. 7b ~6b O. 5b _ 0.4b ' 0. 3b 0.2b
表I _
_电压后初始电流值(mA|<10 110-20 120-120 |>120
运^持续时间(h)|98 |48 \24 |θ
表2
根据该调整后的施加电压所获得的通过混凝土试件的相应电流值，按照表2设定试验持续时间；
步骤四、达到设定试验时间后，先断开直流稳压电源，卸去阴极试验槽、阳极试验槽
(18)，接着逐步拧松加载限位螺母(11)，卸去荷载；继而洁净混凝土试件表面后，将混凝土试件(18)在横截面方向正中位置切成两个段，以两个新切面为起点，将两段混凝土试件沿着试件纵向等间距进行切片，对第一试件在第一组压头的两个作用点之间切片，对第二试件在两组第二支撑头作用点之间切片，切片数目不少于6片；然后在所获得切片的切面上喷洒O. lmol/L的AgNO3水溶液,15分钟后,绘出白色显色分界线；最后从最大弯拉应力面开始，测量各切片离试件中性层不同高度y处白色显色分界线与试件初始氯离子渗透面的距离，以所有切片的所有切面的同一高度I处测定值的平均值作为该试件在高度I值对应弯曲应力下混凝土的氯离子渗透深度平均值Xd，初始氯离子渗透面指阴极测试槽与混凝土试件的接触面；
按下式计算混凝土试件纯弯拉区不同高度y处的弯曲应力
权利要求
1.ー种弯曲应カ下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置，其特征在于，包括弯曲加载装置和电加速氯离子快速迁移装置，其中 所述弯曲加载装置，包括测试架以及直线驱动装置，所述测试架包括底座、导向架、下支座板、中间支座板以及加载板，导向架的一端与底座固定连接，而导向架的另一端则依次穿过下支座板、中间支座板以及加载板放置，且导向架与下支座板、中间支座板以及加载板之间均为活动设置；下支座板与底座之间设置弹性连接件，下支座板面向中间支座板设置两组相间隔的第一支撑头，而中间支座板的则面向下支座板设置两组相间隔的第一压头，第一支撑头和第一压头之间置放混凝土试件，且两组第一支撑头之间的距离与两组第一压头之间的距离不等；加载板与直线驱动装置的动カ输出端连接，中间支座板与加载板之间通过球座安装测カ传感器，所述测カ传感器的信号输出端与测カ仪表连接；底座、下支座板、中间支座板、加载板、测力传感器的中心处于同一直线； 所述电加速氯离子快速迁移装置，包括试验槽，该试验槽分体设置成阴极试验槽、阳极试验槽，混凝土试件分别通过螺栓组件夹持在阴极试验槽、阳极试验槽之间；阳极试验槽与直流稳压电源的正极连接，而阴极试验槽则与直流稳压电源的负极连接，且阴极试验槽内盛装Cr溶液。
2.根据权利要求I所述弯曲应カ下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置，其特征在干，所述加载板和中间支座板之间的导向架上还套接有上支座板，所述上支座板面向中间支座板设置两组相间隔的第二压头，而中间支座板则面向上支座板设置两组相间隔的第二支撑头，且第二压头、第二支撑头之间置放另ー块混凝土试件，同时两组第二压头之间的间距与两组第二支撑头之间的间距不等。
3.根据权利要求2所述弯曲应カ下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置，其特征在于，所述导向架包括两根以上的螺杆，各螺杆均布于底座的四周，且每ー根螺杆的一端与底座螺纹固定，而每ー根螺杆的另一端则依次穿过下支座板、中间支座板、上支座板以及加载板放置，同时每ー根螺杆均与下支座板、中间支座板、上支座板、加载板之间活动设置。
4.根据权利要求3所述弯曲应カ下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置，其特征在于，所述下支座板与中间支座板之间设置第一承托螺母，中间支座板与上支座板之间设置第一承托螺母，而加载板则与上支座板之间设置第三承托螺母，且加载板通过加载限位螺母与螺杆锁紧，所述第一承托螺母、第二承托螺母、第三承托螺母、加载限位螺母均与螺杆螺纹配合。
5.根据权利要求4所述弯曲应カ下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置，其特征在于，所述直线驱动装置为液压千斤顶；所述加载板的上方还设置有顶板，所述顶板与导向架固定，同时液压千斤顶安置在加载板与顶板之间。
6.根据权利要求5所述弯曲应カ下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置，其特征在于，所述的中间支座板呈エ字形设置。
7.根据权利要求6所述弯曲应カ下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置，其特征在于，所述弹性连接件为弹簧，下支座板与底座之间的每一根螺杆杆体外围均套接有弹簧，该弹簧的两端分别与底座和下支座板相抵触。
8.根据权利要求7所述弯曲应カ下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置，其特征在于，两组第一支撑头之间的间距和两组第二压头之间的间距一致，两组第二支撑头之间的间距和两组第一压头之间的间距一致，且两组第一支撑头之间的距尚为两组第一压头之间距离的3倍，同时各支撑头、压头均按照测试架的中轴线对称分布。
9.ー种基于权利要求8所述弯曲应カ下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、将ー块待测混凝土试件(18)放置于下支座板(4)的支撑头上，将另ー块待测混凝土试件(18)放置于中间支座板(6)的支撑头上，依次松开第一承托限位螺母、第三承托限位螺母、第二承托限位螺母，用液压千斤顶(17)对加载板(10)施加压力，并通过加载板(10)、测カ传感器(161)、球座(15)、上支座板(8)、第一混凝土试件、中间支座板(6)、第二混凝土试件和下支座板(4)将压カ施加到弹性连接件(3)上；当测カ器仪表(162)所显示的加载压カ值与预设压カ值一致吋，拧紧加载限位螺母(11); 步骤ニ、将两块混凝土试件分别通过螺栓组件夹持在阴极试验槽、阳极试验槽之间；然后将阳极试验槽与直流稳压电源的正极连接，而阴极试验槽则与直流稳压电源的负极连接，且在阳极试验槽、阴极试验槽中分别注满浓度为O. 3mol/L的NaOH溶液和质量浓度为10.0% 的 NaCl 溶液； 步骤三、打开直流稳压电源，根据混凝土试件(18)两极间厚度b/mm，将初始电压调节到O. 6b/V，測定通过混凝土试件的初始电流；根据初始电压时测得的初始电流值按表I确定后续试验施加电压
全文摘要
本发明公开了一种弯曲应力下混凝土氯离子迁移系数加载测试装置及其测试方法。其采用呈压缩状态的弹性连接件对混凝土试件施加持续的弯曲应力，并对前述加载有持续弯曲应力的混凝土试件进行电加速氯离子迁移试验，以计算出处于该状态的混凝土试件的氯离子迁移系数。由此可知，本发明解决了常规混凝土氯离子迁移系数测试装置不能对被测试件加载，因此不能模拟在役混凝土实际载荷状态，无法测定持续弯曲荷载条件下混凝土氯离子迁移系数的问题；利用弹性连接件的反弹力对混凝土试件施加持续稳定的弯曲力，可以避免用受拉螺杆加载时由于混凝土试件的徐变造成压应力降低，从而可以研究持续弯曲荷载条件对混凝土氯离子渗透性的影响，评价混凝土在受载条件下的抗氯离子渗透能力，其研究成果若推广应用于实际工程，可为混凝土结构的设计、补强加固和服役年限的评估提供依据。
文档编号G01N15/08GK102621049SQ20121001242
公开日2012年8月1日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者余韬, 吕正龙, 方永浩, 朱晨辉, 袁雪莲, 顾冲时, 龚泳帆 申请人:河海大学