一種測定混凝土徐變試驗的裝置的制作方法

本發明屬于混凝土徐變斷裂研究領域，涉及采用一種三點彎曲徐變加載裝置和徐變變形測量裝置進行混凝土徐變斷裂研究，具體涉及采用持載裝置對試件施加恒定荷載并測定混凝土試件隨時間變化的位移。

背景技術：

混凝土彎曲徐變加載裝置主要目的是對混凝土試件施加長期三點彎曲荷載。在試驗過程中持荷需要維持在穩定的情形下，目前徐變試驗的加載裝置主要有杠桿式徐變裝置、彈簧式徐變儀等，并不能很好的滿足本實驗需要。本發明自行設計了一個簡單、可靠地加載裝置，如圖2所示。加載裝置主要由上壓板、下壓板、拉桿、螺栓、連接件等組成。此裝置通過擰緊螺栓利用加載頭下移來進行加載，加載范圍能夠達到試驗要求。考慮到緊固件松弛問題以及兩根絲桿應力不均勻導致上下壓板傾斜而使混凝土試件受力不均問題，在加載前用水平儀進行調平。在以后的時間內通過調整螺釘松緊來保持荷載恒定。

混凝土徐變變形測量裝置主要目的是測定試件在持續荷載下隨時間的變形。選擇量測儀器的原則是量程、精度都滿足要求，同時考慮價格問題，還要考慮試件大小、形狀等，更重要的是要適應長期測量使用。在以往短期試驗中，使用夾式引伸儀或電子位移計，通過IMC采集數據。但是在長期試驗時，不適宜采用電子類測量儀器，因為可能出現斷電或儀器出現故障等問題，而且其價格貴成本大，更重要的是無法長期固定。基于此，本發明自行設計了一套位移測量裝置，如圖9、圖12所示。量測儀器選擇千分表，該測量裝置長期使用穩定可靠，且滿足精度要求。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有加載裝置及測量裝置中存在的缺點，設計一種操作簡單、荷載穩定、荷載范圍合適、測讀方便準確、體積小、價格便宜的裝置。

本發明的技術方案：

一種測定混凝土徐變試驗的裝置，該裝置包括加載架和變形測量裝置兩部分；

加載架包括絲杠9、下壓板10、上壓板7、螺母5、傳感器3、支座11和加載頭4；兩根絲桿9依次擰入上壓板7和下壓板10兩端的螺孔中，調整好位置后，上壓板7和下壓板10均通過螺母5調節固定，通過調整螺姆5的位置使上壓板7保持水平并處于合適的高度；將帶有內螺紋的套筒2擰在螺釘1上，整體伸入上壓板7內，并通過螺釘卡在套筒的卡槽內將其卡住；將傳感器3固定連接到套筒2的下端，再將加載頭4固定在傳感器3上；兩支座11固定在下壓板10上，支座11上設有墊棒，待測試件置于墊棒上；

安裝螺母處配套墊片；根據試件的高度首先通過上壓板7底部的螺母位置來固定高度；當該高度一定時，可以通過擰緊或松開螺釘1調節高度。當螺釘1的富余高度已無法調節時，此時可以通過調整連接傳感器3與螺釘1的套筒。

安裝完畢后，對待測試件進行加載。加載采用扳手通過擰緊或松開螺釘對待測試件進行施力。加載前用水平儀調整使待測試件、加載頭水平，保證受力準確。加載及持載過程中，傳感器3用來測量荷載的變化情況，通過與傳感器3相連的力值顯示器能精確的顯示荷載的大小。在持載過程中，混凝土的徐變和緊固件的松弛必然導致待測試件受力的損失，必要時用扳手擰緊螺釘進行補載。采用扳手加載及補載，需要空間小、操作方便。為了提高該裝置對傳感器型號的通用性，圖5、6、7組件均采用螺紋連接，各自獨立。當傳感器尺寸不同時，只需加工圖8的圓形部件與圖5內徑螺紋。

變形測量裝置包括測定加載點位移裝置和測定裂縫張開口位移裝置，進一步包括千分表15、橫梁13、小立方體塊14和夾具16，在持續荷載作用下，分別測定加載點位移和裂縫張開口位移；

測定加載點位移裝置：將小立方體塊14粘貼在待測試件加載點處，固定橫梁13的螺釘粘貼在待測試件中性軸上，螺釘與支座11在同一豎直方向上，橫梁13固定在待測試件上，千分表15固定在橫梁13上，保證千分表15與加載點處小立方體塊14接觸上即可；在持續荷載作用下，小立方體塊14隨加載點產生向下的位移，千分表15示數增大；

所述的橫梁13一端位置固定，另一端位置可調，以適應不同跨度的待測試件，即形成可動鉸支座；當橫梁13產生向下位移時，通過對可動鉸支座調整，橫梁13整體仍保持水平。橫梁13的固定位置在梁中性軸處，目的是消除支座11位移的影響；橫梁13設計用材料剛度大不容易變形，尺寸設計合理穩定性好。因此由于橫梁13剛度不足對位移的影響可以忽略不計。待測試件頂部的小立方體塊14剛度大、接觸面積小、緊貼加載面，因此能很好地反映加載點位移。

測定裂縫張開口位移裝置：將小立方體塊14和夾具16粘貼在距離待測試件底面預制裂縫兩側5mm處，通過夾具16固定千分表15，并使千分表16頂住小立方體塊14，使千分表14的示數在0.7～0.9之間；在持續荷載作用下，裂縫張開口位移張開，千分表15與小立方體塊14的相對距離減少，千分表15示數減少。

本發明的有益效果：

采用該加載裝置時，操作方便、節省空間、加載及補載簡單、高度可調控范圍大、通用性強且能滿足試驗要求。試驗過程中由于每個試件獨立加載和觀測，所以操作比較靈活方便且精度高。當某個試件出現意料之外的情況時，可單獨及時調整，不受其他試件影響。裝置之間互不干擾，允許裝置之間制作誤差的存在。

采用該位移測量裝置，數值變化比較穩定，跳動小。且這種機械式的儀表價格便宜、能重復使用、長期測量可靠、在外部斷電條件下仍可正常工作，保證測量數據的完整性，可準確反映試件在持載下位移變化。

附圖說明

圖1為上壓板的俯視圖。

圖2為加載架的正視圖。

圖3為下壓板的俯視圖。

圖4為螺釘的示意圖。

圖5為套筒的示意圖。

圖6為傳感器的示意圖。

圖7為加載頭的正視圖。

圖8為加載頭的俯視圖。

圖9為加載點位移測量的示意圖。

圖10為橫梁的正視圖。

圖11為橫梁的俯視圖。

圖12為CMOD測量的示意圖。

圖13為夾具的示意圖。

圖中：1螺釘；2套筒；3傳感器；4加載頭；5螺母；6墊片；7上壓板；8螺紋；9絲桿；10下壓板；11支座；12卡槽；13橫梁；14小立方體塊；15千分表；16夾具。

具體實施方式

以下結合附圖和技術方案，進一步說明本發明的具體實施方式。

1.測試準備

持載裝置：見附圖2，加載架尺寸為650X550X300mm(長X高X寬)。

混凝土：采用水灰比為0.5的C30混凝土，試件尺寸為500X100X100mm。

荷載傳感器：每個加載架配單獨的荷載傳感器(傳感器規格宜適當)，荷載值通過與傳感器相配套的力值讀數顯示器顯示，在使用前對傳感器進行校對。

千分表：使用哈量集團產品，商品符合GB1219-2008國家標準。

信息獲取：每天人工讀數一次，讀數精度應為0.001mm。

測試環境：溫度為23℃，相對濕度為43％的環境中。

2.試件準備

1)準備試件：將養護好的試件從養護室取出，在室外晾干一天。將混凝土試件需要粘貼夾具的位置、支座處及加載點處打磨平整。

2)畫線標記：在試件正面標記出固定橫梁螺釘的位置(試件中性軸上，螺釘與支座(11)在同一豎直方向上)，在試件底部標出夾具的位置(距縫處左右5mm畫線)。然后用酒精擦拭標記位置。

3)粘膠：粘貼夾具所用膠為建筑結構膠。將甲乙組分兩種膠1:3混合均勻，涂在夾具需粘貼面大約5mm厚，然后按壓在混凝土試件上述標記處，靜置24小時完全凝固。

4)固定夾具：待建筑結構膠完全凝固后，固定橫梁及千分表，并保證千分表與夾具接觸上。

5)安放試件：待所以準備完后，再檢查一遍。在試件上個定出安放位置及加載位置，然后將試件放在加載架上，對中調平并調整到支座位置。若由于制造誤差不能使試件水平時，用薄片將其墊平。安放時試件要處于中心位置，避免造成偏心受力狀態。

3.加載

加載所選用傳感器噸位要大于實驗所需加載噸位，這樣才能保證荷載施加到位。

1)加載：都調整好后，接通荷載傳感器電源，記錄千分表初始讀數。然后加載，均勻擰動扳手進行加載，使加載速率盡量一致，直到規定值。

2)補載：持載前幾天，由于緊固件松弛和梁體位移荷載值會下降，當荷載值下降2％時進行補載。

4.測量與記錄

每天讀數一次，并記錄。

5.卸載

試驗結束后，松開螺釘使加載頭上移進行卸載，取出試件；試件上的建筑結構膠通過高溫烘烤脫掉。

6.結果

通過試驗發現，該裝置可以很好的在在彎曲徐變試驗中使用，長期測量穩定可靠。