一种提供混凝土持载的简易装置及方法

技术领域

本发明属于混凝土测试技术领域，尤其是涉及一种适合混凝土试块持续受拉(压)荷载试验的简易装置。

背景技术

近年来，随着国民经济的快速增长，我国城市化建设日益增速，建设中使用最多的材料仍然是混凝土，因混凝土结构正常使用时都是持载工作的，因此对混凝土的耐久性研究提出了更高的要求。所以，需要对不同种类的混凝土进行大量的持载试验，并且得到精确的实验数据以分析混凝土的性能。

现有的混凝土持载装置都需要千斤顶或压力机系统施加外力以达到持载的目的，无论是内置的千斤顶还是外置的压力机系统都需要占用很大的空间，无法多个、同时进行试验，并且试验成本较高。混凝土持载试验可分为受拉持载和受压持载两种情况，受拉持载和受压持载的受力方向相反，一般的装置则不能实现从受拉(压)持载和受压(拉)持载的转变。当前的混凝土持载装置直接分为受拉持载装置和受压持载装置两种，受拉持载与受压持载的装置差异较大，无法进行组合。传统的混凝土持载装置试验前的准备时间较长，当上一组试验结束时，无法快速的进行下一组试验，效率比较低下。

试验过程中在弹簧和传感器处易产生误差，但在试件受到拉(压)力也会出现误差。持载装置由4根螺杆作为骨架，仅仅靠拧4个螺母会导致与螺母相接的钢板和螺杆的法平面出现微小的倾角，使得对试块施加的拉力并不与试块受力面两侧过形心的垂线重合，受拉、受压两种情况都会出现。为尽量减小此误差，一般操作者可通过操作步骤及时调整。

传统的持载装置只允许试块在竖直方向上进行试验，一旦进行水平试验，则试块会在重力的影响下偏离装置，装置的内部不处于同一水平面，因此无法进行这种形式的持载试验，限制了该持载装置的使用范围。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种提供混凝土持载的简易装置及方法，结构简单、操作便易，可以为待测试的混凝土提供持续、稳定和准确的受拉(压)载荷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提供混凝土持载的简易装置，包括加载轨道、左侧板、右侧板和拉压力传感器，所述加载轨道由四根呈方形布置的定位杆组成，所述加载轨道形成的方形空腔为用于放置混凝土试件的测试空腔，所述定位杆的一端固定在左侧板上，所述定位杆的另一端设有可以沿着定位杆滑动的右侧板，左固定杆穿过所述左侧板的中心限位孔，所述左固定杆上套装弹簧，所述左固定板和弹簧连接在混凝土试件左端板的中心，所述右侧板的中心通过拉压力传感器与混凝土试件右端板的中心连接。

进一步，所述定位杆为定位螺杆，所述定位螺杆在右侧板位置处的左右两侧分别设有螺帽和垫片。

所述左固定杆为固定螺杆I，所述固定螺杆I的左端穿过所述左侧板的中心定位孔，所述混凝土试件右端板的中心与固定螺杆II的左端连接，所述固定螺杆II的右端与拉压力传感器的左端连接，所述拉压力传感器的右端与固定螺杆III的左端连接，所述固定螺杆III的右端固定在所述右侧板的中心。

所述固定螺杆III在右侧板位置处的左右两侧分别设有螺帽和垫片。

在混凝土试件两端位置处的加载轨道设有箍板。

优选的，所述箍板包括两个L型箍板，两个箍板的连接处通过螺栓连接。

所述拉压力传感器与拉压力显示器连接。

一种提供混凝土持载的简易方法，包括以下步骤：

(1)选用待测试的混凝土试件；

(2)将待测试的混凝土试件放置在左侧板和右侧板之间，用固定螺杆Ⅰ和固定螺杆Ⅱ进行连接；

(3)通过定位杆转动施加载荷，载荷通过两边螺杆传递给混凝土试件，当拉压力传感器的读数到达预设数值时，停止载荷，使作用在混凝土试件上的压力不再改变；

(4)混凝土试件所受的拉力或压力由弹簧提供，拉压力传感器所测得的数据通过拉压力显示器显示，并通过信号传输模块传递给计算分析系统。

进一步，所述步骤(1)中，受拉持载混凝土试验选用带内螺栓的试件，受压持载混凝土试验选用不带内螺栓的试件；

再进一步，所述步骤(3)中，所述定位杆为定位螺杆，通过螺杆上对应螺帽的转动施加载荷，施加拉力荷载时，松开外侧螺帽，内侧螺帽向外转动以此控制右侧板向外移动；施加压力荷载时，松开内侧螺帽，外侧螺帽向内转动以此控制右侧板向内移动；载荷通过两边螺杆传递给试件，当抗压传感器的读数到达预设数值时，停止载荷，转动加载另一侧螺帽进行限位固定，使作用在混凝土试件上的压力不再改变。

本发明的有益效果主要表现在：结构简单、操作方便，应用范围广，在右侧板移动提供初始的载荷后，通过弹簧提供稳定、持续的压力载荷，从而达到减小装置体量的目的。

附图说明

图1是一种提供混凝土持载的简易装置的示意图。

图2是混凝土持续受拉载荷试验简易装置的结构示意图。

图3是混凝土持续受压载荷试验简易装置的结构示意图。

图4是图1的侧视图。

图5是L形箍板的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图5，一种提供混凝土持载的简易装置，包括加载轨道、左侧板5、右侧板6和拉压力传感器11，所述加载轨道由四根呈方形布置的定位杆组成，所述加载轨道形成的方形空腔为用于放置混凝土试件13的测试空腔，所述定位杆的一端固定在左侧板5上，所述定位杆的另一端设有可以沿着定位杆滑动的右侧板6，左固定杆穿过所述左侧板5的中心限位孔，所述左固定杆上套装弹簧10，所述左固定板和弹簧10连接在混凝土试件左端板13-3的中心，所述右侧板6的中心通过拉压力传感器11与混凝土试件右端板13-2的中心连接。

进一步，所述定位杆为定位螺杆1，所述定位螺杆1在右侧板位置处的左右两侧分别设有螺帽2和垫片3。

所述左固定杆为固定螺杆I7，所述固定螺杆I7的左端穿过所述左侧板5的中心定位孔，所述混凝土试件右端板13-2的中心与固定螺杆II8的左端连接，所述固定螺杆II8的右端与拉压力传感器11的左端连接，所述拉压力传感器11的右端与固定螺杆III9的左端连接，所述固定螺杆III9的右端固定在所述右侧板6的中心。

所述固定螺杆III9在右侧板6位置处的左右两侧分别设有螺帽2和垫片3。

在混凝土试件13两端位置处的加载轨道设有箍板4。

优选的，所述箍板4包括两个L型箍板，即箍板I4-1和箍板II4-2，两个箍板的连接处通过螺栓连接，螺栓固定在螺栓预留孔403内。

所述拉压力传感器11与拉压力显示器12连接。

本实施例的定位螺杆1采用实心长杆，实心长杆部分设有外螺纹。

所述L型箍板由透明塑料材质制成，外围于混凝土试件13，并内侧与四根螺杆相切，试验时起到固定试件的作用。所述混凝土试件13两端侧板位置的外侧各设一个环箍(由两个L型箍板4组成)，两个L型箍板通过螺钉打入预留螺孔的方式相连，形成框形环箍，以达到约束混凝土试件13的效果，一个混凝土试件13共设有四个L型箍板4。

所述的左侧板5与试件左端板13-3之间通过弹簧和固定螺杆Ⅰ7连接，所述固定螺杆Ⅰ7一端穿过左侧板5的中心定位孔(直径可取10mm)，一端通过螺纹与试件左端板13-3相连，起到固定弹簧10和限位作用，所述弹簧10为高强度弹簧，弹簧10一端与左侧板永久连接，另一端在试件安装时，由固定螺杆Ⅰ7一起连接到试件左端板上。

所述的右侧板6上设有螺杆Ⅲ相匹配的限位螺孔，所述的右侧板6和试件右端板13-2之间设有拉压力传感器11和拉压力显示器12。

所述混凝土试件13分为两种类型，分别适用于持续受压载荷试验方法与持续受拉载荷试验方法。对于持续受压载荷试验方法，所述试件左端板13-3、试件右端板13-2外侧有与固定螺杆Ⅰ7、固定螺杆Ⅲ8相适应的螺纹；对于持续受拉载荷试验方法，所述试件左端板13-3、试件右端板13-2外侧中心有孔洞，预留孔中有与固定螺杆Ⅰ7、固定螺杆Ⅲ8相适应的螺纹，板内侧设连接沿受力方向的螺杆，外长内短，以此增加左右侧板与混凝土试件13的咬结力，并避免试件过早开裂。

所述右侧板6两侧螺帽2分别起到加载和固定限位的作用，持续受压载荷试验时外侧螺帽2负责加载，内侧螺帽2负责限位，持续受拉载荷试验时相反。螺帽2与侧板之间设有垫片3，通过设置垫片3，使得螺帽2对右侧板6限位时更加稳定。

所述的拉压传感器的两个相对的侧面分别采用固定螺杆Ⅱ8和固定螺杆Ⅲ9，与固定螺杆Ⅲ9与右侧板6固定连接，在试验过程中固定螺杆Ⅲ9处右侧板6两侧的螺帽2始终旋紧。所述拉压传感器11连接拉压力显示器12，所述拉压力显示器12设于装置外侧，便于实验人员读数。

一种提供混凝土持载的简易方法，包括以下步骤：

(1)选用待测试的混凝土试件13；

(2)将待测试的混凝土试件13放置在左侧板5和右侧板6之间，用固定螺杆Ⅰ7和固定螺杆Ⅱ8进行连接；

(3)通过定位杆转动施加载荷，载荷通过两边螺杆传递给混凝土试件13，当拉压力传感器11的读数到达预设数值时，停止载荷，使作用在混凝土试件13上的压力不再改变；

(4)混凝土试件13所受的拉力或压力由弹簧10提供，拉压力传感器11所测得的数据通过拉压力显示器12显示，并通过信号传输模块传递给计算分析系统。

进一步，所述步骤(1)中，受拉持载混凝土试验选用带内螺栓的试件，受压持载混凝土试验选用不带内螺栓的试件13；

再进一步，所述步骤(3)中，所述定位杆为定位螺杆1，通过螺杆上对应螺帽2的转动施加载荷，施加拉力荷载时，松开外侧螺帽2，内侧螺帽2向外转动以此控制右侧板6向外移动；施加压力荷载时，松开内侧螺帽2，外侧螺帽2向内转动以此控制右侧板6向内移动；载荷通过两边螺杆传递给试件，当抗压传感器的读数到达预设数值时，停止载荷，转动加载另一侧螺帽2进行限位固定，使作用在混凝土试件13上的压力不再改变。

进行混凝土受拉持载试验，应采用如图2所示的混凝土试件13具体结构。混凝土试件13中的试件左端板13-3左端与固定螺杆Ⅰ7右端和弹簧10右端相连，试件右端板13-2右端与固定螺杆Ⅱ8左端相连；试件内螺栓13-4分别与试件左端板13-3和试件右端板13-2对称相连。

进行混凝土受压持载试验，应采用如图3所示的混凝土试件13具体结构。整体结构与混凝土受拉持载试验相似，仅仅省去了图2中的试件内螺栓13-4。

利用本实施例的装置进行混凝土持续受拉(压)载荷试验方法，包括以下步骤：

(1)受拉持载混凝土试验选用带内螺栓的试件，受压持载混凝土试验选用不带内螺栓的试件；

(2)将待测试的混凝土试件13放置在左侧板5和右侧板6之间，用固定螺杆Ⅰ7和固定螺杆Ⅱ8进行连接；

(3)通过四根加拉(压)螺杆1上对应螺帽2的转动施加载荷，施加拉力荷载时，松开外侧螺帽2，内测螺帽2向外转动以此控制右侧板6向外移动；施加压力荷载时，松开内侧螺帽2，外测螺帽2向内转动以此控制右侧板6向内移动。载荷通过两边螺杆传递给试件，当抗压传感器的读数到达预设数值时，停止载荷，转动加载另一侧螺帽2进行限位固定，使作用在混凝土试件13上的压力不再改变；

(4)混凝土试块所受的拉(压)力由弹簧10提供，拉压力传感器11所测得的数据通过拉压力显示器12显示，并通过信号传输模块传递给计算分析系统。

通过使用本发明的装置，在右侧板6提供初始的载荷后，通过提供稳定、持续的压力载荷，从而达到节约能耗的目的。同时，拉压力传感器通过信号传输模块与计算分析系统连接，从而使抗压传感器的数据可以自动记录，节省实验人员的工作量。

本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。