專利名稱：荷載與水環(huán)境耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種環(huán)境模擬裝置，特別涉一種模擬水因素的裝置，該裝置可以耦合水和應(yīng)力兩種因素。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有土木工程材料測試方法均未考慮材料荷載與水耦合作用對指標(biāo)測試結(jié)果產(chǎn)生的影響。材料的實際狀態(tài)是一直處于水(濕度)與荷載的共同影響之中，水的作用方式可以分為上部下滲作用和毛細上升水作用，室內(nèi)試驗均為未考慮水壓力及水作用方式，其測試結(jié)果難以反映材料的實際使用狀況。室內(nèi)試驗對于水與應(yīng)力耦合作用沒有考慮，導(dǎo)致室內(nèi)試驗與實際工程脫節(jié)，因此，往往室內(nèi)試驗滿足指標(biāo)要求的材料在實際使用中水損害嚴重，室內(nèi)試驗無法正確指導(dǎo)工程建設(shè)。這也是引起工程早期破壞原因之一。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供了一種荷載與水環(huán)境耦合裝置，能夠測試材料在水與應(yīng)力耦合下的性能，模擬了材料使用環(huán)境，使得室內(nèi)試驗結(jié)果能準(zhǔn)確反應(yīng)材料的工程性能。
本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的包括外套筒，外套筒上下分別連接上、下套帽，上、下套帽上聯(lián)通有水管，在外套筒內(nèi)套有內(nèi)套筒，內(nèi)套筒底部設(shè)置下透水圓盤，下透水圓盤連接下導(dǎo)力桿，下導(dǎo)力桿穿出下套帽，下導(dǎo)力桿穿出端接觸鋼球，鋼球與承載板連接，內(nèi)套筒內(nèi)部可放置試件，試件上放置透水墊塊，透水墊塊上放置上透水圓盤，上透水圓盤上放置鋼球，鋼球上接觸上導(dǎo)力桿一端，上導(dǎo)力桿穿出上套帽，其上固定位移測定點位盤，另一端上設(shè)置鋼球，鋼球上放置另一承載板。
上、下套帽與水管連接處設(shè)置閥門。
本實用新型采用內(nèi)外、套筒，上、下套帽及其附屬設(shè)備組成，針對不同規(guī)格試件選擇內(nèi)套筒和透水墊塊搭配使用，可以耦合水與應(yīng)力兩種因素，模擬材料的實際使用狀況，完善傳統(tǒng)室內(nèi)試驗測試的不足，使得室內(nèi)試驗結(jié)果能夠正確的反應(yīng)材料的真實性能，指導(dǎo)工程建設(shè)。


附圖為本實用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意以下結(jié)合附圖對本實用新型的內(nèi)容作進一步詳細說明。
具體實施方式
參照附圖所示，本實用新型包括外套筒10，外套筒10上下分別連接上、下套帽6、14，上下套帽6、14上聯(lián)通有水管16，在外套筒10內(nèi)套有內(nèi)套筒11，內(nèi)套筒11底部設(shè)置下透水圓盤13，下透水圓盤13連接下導(dǎo)力桿15，下導(dǎo)力桿15穿出下套帽14，下導(dǎo)力桿15穿出端接觸鋼球19，鋼球19與承載板17連接，內(nèi)套筒11內(nèi)部放置試件12，試件12上放置透水墊塊9，透水墊塊9上放置上透水圓盤7，上透水圓盤7上放置鋼球18，鋼球18上接觸上導(dǎo)力桿4一端，上導(dǎo)力桿4穿出上套帽6，其上固定位移測定點位盤3，另一端上設(shè)置鋼球1，鋼球1上放置另一承載板17，上、下套帽6、14與水管16連接處設(shè)置閥門5。
在試驗中，將試件放于內(nèi)套筒11中，根據(jù)試件12尺寸的不同選擇不同的內(nèi)套筒11和透水墊塊9組合，試件側(cè)面及套筒間隙采用建筑密封材料油灰和黃油配制的混合物密封，配制比例根據(jù)室溫而定，以容易涂抹及密封試件12側(cè)面和套筒間隙為目標(biāo)。上、下套帽6、14與外套筒10為絲口連接，并設(shè)置了橡膠密封圈8，防止水從接縫處滲漏。上導(dǎo)力桿4與上透水圓盤7之間采用鋼球點接觸，防止試件表面傾斜引起試驗結(jié)果偏差。上、下導(dǎo)力桿4、15分別可在上、下套帽6、14中心圓孔自由移動，界面密封完好，確保水不滲漏。上導(dǎo)力桿4末端設(shè)置了6cm長度螺紋，兩個固定螺母2可以將位移測定點位盤3固定，變形量測定時可以將測點選于此點位盤上。下導(dǎo)力桿15末端設(shè)置了6cm長度螺紋，固定螺母2可以將上部整體定位，使得上部整體不會延下導(dǎo)力桿15向下滑移。上、下導(dǎo)力桿4、15末端均設(shè)置為鋼球點接觸，使得測試應(yīng)力在試件內(nèi)部分布均勻，鋼球1置于承載盤17中心凹陷球面內(nèi)。試驗測試時，加載裝置加載位置為承載盤17。測試時注意本裝置中心線應(yīng)處于鉛垂位置。
水因素控制可以分為水壓力的控制及水作用方式的控制。水壓力包括動水壓力和靜水壓力，分別可以采用水泵提供動水壓力和控制靜水位高度控制靜水壓力。水作用方式分為上部下滲水作用和毛細上升水作用，模擬上部下滲水可以將進水管16接到上套帽6閥門5，打開下套帽14的閥門5，即可模擬上部下滲水；模擬毛細上升水可以利用連通原理將進水管16接到下套帽14閥門5，控制靜水位液面高度與試件底面高度相同，即可模擬毛細上升水。
模擬上部下滲水步驟(1)根據(jù)試件尺寸選擇相應(yīng)規(guī)格內(nèi)套筒11；(2)分別旋轉(zhuǎn)三個固定固定螺母2定位，分別固定上部測試整體及位移測定點位盤3；
(3)放置上下兩個承載板17、鋼球1、19、18，將本測試裝置置于加載裝置上，加載裝置作用于上下兩個承載板17上；(4)其中氧化釔質(zhì)量百分數(shù)為2.5％安裝用于位移測定的裝置(可選用百分表或應(yīng)變傳感器)，測點位于位移測定電位盤3上表面；(5)將水管16接到上套帽閥門5，打開上套帽另一閥門5，待水充滿上套帽6內(nèi)部從另一閥門5溢出時，關(guān)閉溢水閥門5；(6)進行傳統(tǒng)指標(biāo)測試。
模擬毛細上升水步驟步驟(1)～(4)同模擬上部下滲水步驟；將水管一端接到下套帽14閥門5上，一端接到水箱底部，測量下導(dǎo)力桿15外露部分長度，推算出試件底面高度，利用連通器原理調(diào)整水箱中液面高度，使得水箱液面高度與試件底面高度相同；進行傳統(tǒng)指標(biāo)測試。
荷載作用下材料的滲透性能測試步驟步驟(1)～(3)同耦合上部下滲水步驟；將水管16接到上套帽閥門5，打開上套帽另一閥門5，待水充滿上套帽6內(nèi)部從另一閥門5溢出時，關(guān)閉溢水閥門5；將另一水管16一端接到下套帽14閥門5上，另一端接到一容器中，用于收集滲透水；選定一定的應(yīng)力水平，即可測試荷載作用下材料的滲透性能。
權(quán)利要求1.荷載與水耦合環(huán)境裝置，包括外套筒(10)，外套筒(10)上下分別連接上、下套帽(6、14)，上下套帽(6、14)上聯(lián)通有水管(16)，其特征在于，在外套筒(10)內(nèi)套有內(nèi)套筒(11)，內(nèi)套筒(11)底部設(shè)置下透水圓盤(13)，下透水圓盤(13)連接下導(dǎo)力桿(15)，下導(dǎo)力桿(15)穿出下套帽(14)，下導(dǎo)力桿(15)穿出端接觸鋼球(19)，鋼球(19)與承載板(17)連接，內(nèi)套筒(11)內(nèi)下透水圓盤(13)上放置試件(12)，試件(12)上放置透水墊塊(9)，透水墊塊(9)上放置上透水圓盤(7)，上透水圓盤(7)上放置鋼球(18)，鋼球(18)上接觸上導(dǎo)力桿(4)一端，上導(dǎo)力桿(4)穿出上套帽(6)，其上固定位移測定點位盤(3)，另一端上設(shè)置鋼球(1)，鋼球(1)上放置另一承載板(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的荷載與水耦合環(huán)境裝置，其特征在于，上、下套帽(6、14)與水管(16)連接處設(shè)置閥門(5)。
專利摘要本實用新型公開了一種荷載與水環(huán)境耦合裝置，包括外套筒，外套筒上下分別連接上、下套帽，上、下套帽上聯(lián)通有水管，在外套筒內(nèi)套有內(nèi)套筒，內(nèi)套筒底部設(shè)置下透水圓盤，下透水圓盤連接下導(dǎo)力桿，下導(dǎo)力桿穿出下套帽，下導(dǎo)力桿穿出端接觸鋼球，鋼球與承載板連接，內(nèi)套筒內(nèi)部可放置試件，試件上放置透水墊塊，透水墊塊上放置上透水圓盤，上透水圓盤上放置鋼球，鋼球上接觸上導(dǎo)力桿一端，上導(dǎo)力桿穿出上套帽，其上固定位移測定點位盤，另一端上設(shè)置鋼球，鋼球上放置另一承載板。該裝置可以模擬上部下滲水和毛細上升水分別和應(yīng)力耦合的狀態(tài)，使得測試結(jié)果與實際狀態(tài)更為接近，測量更精確。
文檔編號G01N3/00GK2842422SQ20052007949
公開日2006年11月29日 申請日期2005年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月10日
發(fā)明者申愛琴, 李煒光, 耿恩朋, 平樹江, 蔡長松, 劉好成, 楊瑞, 徐銀鳴 申請人:長安大學(xué)