一種超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置及試驗方法
【專利摘要】一種超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置及試驗方法，裝置包括萬能試驗機(jī)和置于萬能試驗機(jī)上、下壓板之間的低溫箱，低溫箱的表面有用于上傳力桿和下傳力桿穿過的孔洞，上傳力桿的一端與萬能試驗機(jī)的上壓板連接、另一端與夾持在混凝土試塊上方的上承壓盤連接，上承壓盤與混凝土試塊之間連接有上墊片，下傳力桿的一端與萬能試驗機(jī)的下壓板連接、另一端與夾持在混凝土試塊下方的下承壓盤連接，所述下承壓盤與混凝土試塊之間墊有下墊片，上承壓盤、上墊片和下墊片三者通過兩根定位桿連接。本發(fā)明的裝置整體性好、結(jié)構(gòu)簡單、方便拆卸，試驗方法簡單、容易操作實現(xiàn)，保證了效率，又保證了試驗的精確度?？蓮V泛應(yīng)用于超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗。
【專利說明】一種超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置及試驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置以及試驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為最重要的清潔能源之一，液化天然氣LNG開始在世界各國廣泛利用，由于LNG液化溫度為_165°C，使其儲存條件非?？量蹋壳?，儲存LNG的終端塔主要以內(nèi)部鋼密封層外部鋼筋混凝土保護(hù)層的協(xié)同結(jié)構(gòu)為主，因此，對所用混凝土在超低溫環(huán)境的力學(xué)性能進(jìn)行研究是很有必要的。
[0003]目前，國內(nèi)外學(xué)者在對低溫或超低溫環(huán)境混凝土力學(xué)測試中，主要有兩種方式:
1.通過將混凝土試件置于低溫保溫箱或冰箱冷卻，待試件溫度與箱體內(nèi)部溫度一致后，快速將其取出進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，但這種方法由于試驗時，將試件脫離了低溫環(huán)境，進(jìn)入常溫條件進(jìn)行試驗，這會出現(xiàn)溫度分布不均的情況，實驗結(jié)果也不準(zhǔn)確；2.將試件置于自制超低溫控制箱中進(jìn)行混凝土抗壓強(qiáng)度測試，這種方法能夠確保在試驗過程中混凝土一直處于目標(biāo)溫度下。
[0004]但以上方法只針對混凝土在超低溫下的抗壓強(qiáng)度，由于目前現(xiàn)有試驗方法和裝置本身存在局限性，使得在混凝土的低溫劈裂強(qiáng)度試驗方法設(shè)計上還沒提出有效的方案，來確保試驗的精度和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置及試驗方法，要解決混凝土劈裂強(qiáng)度試驗準(zhǔn)確度的技術(shù)問題；并解決實現(xiàn)試驗過程簡便易操作的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置，包括萬能試驗機(jī)，和置于萬能試驗機(jī)的上壓板和下壓板之間的低溫箱，所述低溫箱的上表面有一個用于上傳力桿穿過的孔洞、下表面對應(yīng)位置有一個用于下傳力桿穿過的孔洞。
[0007]所述上傳力桿的一端與萬能試驗機(jī)的上壓板連接、另一端與夾持在混凝土試塊上方的上承壓盤連接，所述上承壓盤與混凝土試塊之間連接有上墊片。
[0008]所述下傳力桿的一端與萬能試驗機(jī)的下壓板連接、另一端與夾持在混凝土試塊下方的下承壓盤連接，所述下承壓盤與混凝土試塊之間墊有下墊片。
[0009]所述上承壓盤、上墊片和下墊片三者通過兩根定位桿連接。
[0010]所述上傳力桿與上壓板榫卯連接，其中一個有榫頭、另一個有與之配合的榫槽。
[0011]所述上傳力桿與上承壓盤螺紋連接，其中上傳力桿的端頭是帶有外螺紋的螺紋連接頭，上承壓盤有與螺紋連接頭配合的上螺孔。
[0012]所述上承壓盤與定位螺紋連接，其中定位桿的一端是帶有外螺紋的螺紋頭、其余部分是光滑的桿身，上承壓盤上有一組與定位桿配合的下螺孔。
[0013]所述上墊片為矩形扁條、兩端開有用于定位桿的螺紋頭穿過的上墊片通孔，上墊片與混凝土試塊的接觸面為弧形面。
[0014]所述下墊片為矩形扁條、與上墊片相互平行、大小一致，兩端開有與上墊片對應(yīng)、用于定位桿的桿身穿過的下墊片通孔，下墊片與混凝土試塊的接觸面為弧形面。
[0015]所述定位桿的螺紋頭的直徑小于上墊片通孔的直徑，定位桿的桿身的直徑大于上墊片通孔的直徑、小于下墊片通孔的直徑。
[0016]所述下承壓盤上有用于下傳力桿插入的限位槽。
[0017]一種應(yīng)用所述的超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置的混凝土劈裂試驗方法，具體步驟如下:
步驟一，進(jìn)行混凝土試塊的劈裂試驗之前，將上傳力桿、上承壓盤、上墊片、下墊片、定位桿、下承壓盤和下傳力桿組裝成一個整體機(jī)構(gòu)。
[0018]步驟二，將組裝好的整體機(jī)構(gòu)放入低溫箱中。
[0019]步驟三，將上傳力桿和下傳力桿從低溫箱的孔洞中穿出、分別與萬能試驗機(jī)的上壓板和下壓板固定連接。
[0020]步驟四，將混凝土試塊放入上墊片和下墊片之間。
[0021]步驟五，在墊片和混凝土試塊之間放入墊條，調(diào)整萬能力學(xué)試驗機(jī)的上、下壓板的位置，將混凝土試塊夾持住。
[0022]步驟六，蓋上低溫箱箱蓋，啟動低溫箱，在0到_190°C范圍調(diào)節(jié)試驗溫度。
[0023]步驟七，待試驗溫度穩(wěn)定后，啟動萬能試驗機(jī)，進(jìn)行混凝土劈裂試驗，直至混凝土試塊破壞，準(zhǔn)確記錄低溫環(huán)境下的混凝土劈裂強(qiáng)度數(shù)據(jù)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果:
本發(fā)明實現(xiàn)了對低溫及超低溫環(huán)境下混凝土的劈裂強(qiáng)度進(jìn)行測試，并且能確保試驗精度和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，解決了超低溫條件下進(jìn)行混凝土劈裂試驗的技術(shù)問題。
[0025]本發(fā)明針對混凝土劈裂試驗特別研究設(shè)計的，可以實現(xiàn)常溫到_196°C的試驗環(huán)境，其中常溫一般是150C到25°C的溫度范圍，而且結(jié)構(gòu)簡單、強(qiáng)度大、可以承受2000KN的荷載:主要包括傳力桿、承壓盤、墊片和定位桿四個部分，其中傳力桿用來連接低溫箱外部的萬能試驗機(jī)，以保證整個試驗過程中，混凝土試塊均處于低溫箱內(nèi)，確保試驗的準(zhǔn)確性；上承壓盤與上傳力桿通過螺紋連接在一起連接強(qiáng)度好、軸心不會偏移，避免試驗過程中出現(xiàn)錯位現(xiàn)象；同樣，上傳力桿與上壓板之間愛你的榫卯連接、下承壓盤上的限位槽設(shè)計也是為了保證與下傳力桿之間不會發(fā)生位移，同時還有定位的作用；定位桿的設(shè)計是為了方便上、下墊片定位、以保證兩者軸心平行一致、對應(yīng)混凝土試塊的中軸，保證了試驗精確度，而且定位桿與下墊片之間活動連接、即只定位下墊片與上墊片的位置關(guān)系，而不起力的傳遞的作用、不會對下墊片產(chǎn)生額外的力，就不會在上壓板下壓過程中起到抵擋作用，不會影響試驗過程，這個裝置整體性好、結(jié)構(gòu)簡單、容易加工、方便拆卸、可重復(fù)利用，不會破壞試驗機(jī)本身的功能，需要的時候連接安裝、不需要時就可以根據(jù)需要拆卸，試驗方法簡單、容易操作實現(xiàn)，保證了效率，又能精確測試低溫環(huán)境下的混凝土試塊的劈裂試驗的數(shù)據(jù)結(jié)果。
[0026]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。[0028]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2是本發(fā)明的上傳力桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖3是本發(fā)明的上承壓盤的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖4是本發(fā)明的上承壓盤的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖5是本發(fā)明的上承壓盤的仰面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖6是本發(fā)明的上墊片的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖7是本發(fā)明的上墊片的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖8是本發(fā)明的上墊片的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖9是本發(fā)明的下承壓盤的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖10是本發(fā)明的下承壓盤的仰面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖11是本發(fā)明的下傳力桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖12是本發(fā)明的定位桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]附圖標(biāo)記:1-混凝土試塊、2-萬能試驗機(jī)、2.1-上壓板、2.2-下壓板、3-低溫箱、4-上傳力桿、5-下傳力桿、6-上承壓盤、6.1-上螺孔、6.2-下螺孔、7-下承壓盤、7.1-限位槽、8-上墊片、8.1-螺孔、9-下墊片、9.1-通孔、10-定位桿。
【具體實施方式】
[0041]實施例參見圖1所示，一種超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置，包括萬能試驗機(jī)2，和置于萬能試驗機(jī)2的上壓板2.1和下壓板2.2之間的低溫箱3，所述低溫箱3的上表面有一個用于上傳力4桿穿過的孔洞、下表面對應(yīng)位置有一個用于下傳力桿5穿過的孔洞；所述上傳力桿4的一端與萬能試驗機(jī)2的上壓板2.1連接、另一端與夾持在混凝土試塊I上方的上承壓盤6連接，所述上承壓盤6與混凝土試塊I之間連接有上墊片8 ;所述下傳力桿5的一端與萬能試驗機(jī)2的下壓板2.2連接、另一端與夾持在混凝土試塊I下方的下承壓盤7連接，所述下承壓盤7與混凝土試塊I之間墊有下墊片9 ;所述上承壓盤6、上墊片8和下墊片9三者通過兩根定位桿10連接。
[0042]參見圖2所示，所述上傳力桿4與上壓板2.1榫卯連接，其中一個有榫頭、另一個有與之配合的榫槽，所述上傳力桿4與上承壓盤6螺紋連接，其中上傳力桿4的端頭是帶有外螺紋的螺紋連接頭4.2。
[0043]參見圖3、圖4、圖5所示，所述上承壓盤6有與螺紋連接頭4.2配合的上螺孔6.1和一組與定位桿10配合的下螺孔6.2。
[0044]參見圖9、圖10、圖11所示，所述下承壓盤7上有用于下傳力桿5插入的限位槽
7.1。
[0045]參見圖6、圖7、圖8所示，所述上墊片8為矩形扁條、兩端開有用于定位桿10的螺紋頭10.1穿過的上墊片通孔8.1，上墊片8與混凝土試塊I的接觸面為弧形面。
[0046]所述下墊片9與上墊片8結(jié)構(gòu)一樣、同為矩形扁條，且與上墊片8相互平行、大小一致，兩端開有與上墊片8對應(yīng)、用于定位桿10的桿身10.2穿過的下墊片通孔9.1，下墊片9與混凝土試塊I的接觸面為弧形面。
[0047]參見圖12所示，所述定位桿10的一端是帶有外螺紋的螺紋頭10.1、其余部分是光滑的桿身10.2，定位桿10的螺紋頭10.1將上墊片8和上承壓盤6螺紋連接在一起，桿身
10.2的端部穿過下墊片9上的下墊片通孔9.1，所述定位桿10的螺紋頭10.1的直徑小于上墊片通孔8.1的直徑，定位桿10的桿身10.2的直徑大于上墊片通孔8.1的直徑、小于下墊片通孔9.1的直徑。
[0048]一種應(yīng)用所述的超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置的混凝土劈裂試驗方法，具體步驟如下:
步驟一，進(jìn)行混凝土試塊I的劈裂試驗之前，將上傳力桿4、上承壓盤6、上墊片8、下墊片9、定位桿10、下承壓盤7和下傳力桿5組裝成一個整體，其中:上傳力桿4與上承壓盤6通過螺紋連接；定位桿10的螺紋頭穿過上墊片通孔8.1與上承壓盤6的下螺孔6.2通過螺紋連接，同時將上墊片8固定在上承壓盤6和定位桿的桿身10.2之間；定位桿10的另一端穿出下墊片通孔9.1、而將下墊片9定位在上墊片8的平行位置上；下墊片9放置在下承壓盤7上；將下承壓盤7的限位槽7.1對準(zhǔn)下傳力桿5放置，至此，上傳力桿4、上承壓盤6、上墊片8、下墊片9、定位桿10、下承壓盤7和下傳力桿5相互連接為整體機(jī)構(gòu)。
[0049]步驟二，將組裝好的整體機(jī)構(gòu)放入低溫箱3中，由于定位桿與下墊片之間是活動連接的，所以兩者之間的距離可以調(diào)節(jié)，整體機(jī)構(gòu)可以很輕松的放入低溫箱3中。
[0050]步驟三，將上傳力桿4和下傳力桿5從低溫箱3的孔洞中穿出、分別與萬能試驗機(jī)2的上壓板2.1和下壓板2.2固定連接，其中上傳力桿4上的榫頭4.1對準(zhǔn)上壓板2.1上的榫槽，兩者榫卯連接；下傳力桿5放置在下壓板2.2上，由于下傳力桿5為低溫箱的孔洞所限制，所以下傳力桿5與下壓板2.2之間不會出現(xiàn)相對位移。
[0051]步驟四，將混凝土試塊I放入上墊片8和下墊片9之間，由于上墊片8 一下墊片9已經(jīng)通過定位桿相互定位、此時只需要調(diào)節(jié)混凝土試塊I的相對位置，保證三者中線一致即可。
[0052]步驟五，在上、下墊片和混凝土試塊I之間放入墊條，調(diào)整萬能力學(xué)試驗機(jī)2的上、下壓板的相對位置，通過傳力桿將壓板施加的壓力傳遞給承壓盤、在傳給墊片、墊條，直至將混凝土試塊夾持固定在兩個墊條之間。
[0053]步驟六，蓋上低溫箱箱蓋，啟動低溫箱，在常溫到_190°C范圍調(diào)節(jié)所需要的試驗溫度，由于整個混凝土試塊均在低溫箱中，避免了混凝土試塊溫度分布不均勻的現(xiàn)象、保證了試驗的精確度，此外，整個裝置整體性好，傳力、受力均勻協(xié)調(diào)，不會為混凝土試塊帶來不利影響。
[0054]步驟七，待試驗溫度穩(wěn)定后，啟動萬能試驗機(jī)2，進(jìn)行混凝土劈裂試驗，上壓板2.1開始下壓，由上傳力桿4、上承壓盤6、上墊片8和墊條依次將力傳遞，直至混凝土試塊I破壞，準(zhǔn)確記錄低溫環(huán)境下的混凝土劈裂強(qiáng)度數(shù)據(jù)。
[0055]另外，如果需要進(jìn)行常溫混凝土抗壓試驗，直接將整個機(jī)構(gòu)連同保溫箱一起去除，即可恢復(fù)萬能試驗機(jī)的原始功能，如果需要進(jìn)行低溫下的混凝土抗壓試驗，就可以只將上、下墊片拆除，直接將混凝土試塊放在上下承壓盤之間，即可進(jìn)行低溫下的混凝土試塊的抗壓試驗。
【權(quán)利要求】
1.一種超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置，包括萬能試驗機(jī)(2)，和置于萬能試驗機(jī)(2)的上壓板(2.1)和下壓板(2.2)之間的低溫箱(3)，其特征在于:所述低溫箱(3)的上表面有一個用于上傳力(4)桿穿過的孔洞、下表面對應(yīng)位置有一個用于下傳力桿(5)穿過的孔洞； 所述上傳力桿(4)的一端與萬能試驗機(jī)(2)的上壓板(2.1)連接、另一端與夾持在混凝土試塊(1)上方的上承壓盤(6)連接，所述上承壓盤(6)與混凝土試塊(I)之間連接有上墊片(8); 所述下傳力桿(5)的一端與萬能試驗機(jī)(2)的下壓板(2.2)連接、另一端與夾持在混凝土試塊(I)下方的下承壓盤(7 )連接，所述下承壓盤(7 )與混凝土試塊(I)之間墊有下墊片(9)； 所述上承壓盤(6)、上墊片(8)和下墊片(9)三者通過兩根定位桿(10)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置，其特征在于:所述上傳力桿(4)與上壓板(2.1)榫卯連接，其中一個有榫頭、另一個有與之配合的榫槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置，其特征在于:所述上傳力桿(4)與上承壓盤(6)螺紋連接，其中上傳力桿(4)的端頭是帶有外螺紋的螺紋連接頭(4.2)，上承壓盤(6)有與螺紋連接頭(4.2)配合的上螺孔(6.1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置，其特征在于:所述上承壓盤(6)與定位桿(10)螺紋連接，其中定位桿(10)的一端是帶有外螺紋的螺紋頭(10.1)、其余部分是光滑的桿身(10.2)，上承壓盤(6)上有一組與定位桿(10)配合的下螺孔(6.2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置，其特征在于:所述上墊片(8)為矩形扁條、兩端開有用于定位桿(10)的螺紋頭(10.1)穿過的上墊片通孔(8.1)，上墊片(8)與混凝土試塊(I)的接觸面為弧形面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置，其特征在于:所述下墊片(9)為矩形扁條、與上墊片(8)相互平行、大小一致，兩端開有與上墊片(8)對應(yīng)、用于定位桿(10)的桿身(10.2)穿過的下墊片通孔(9.1)，下墊片(9)與混凝土試塊(I)的接觸面為弧形面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置，其特征在于:所述定位桿(10)的螺紋頭(10.1)的直徑小于上墊片通孔(8.1)的直徑，定位桿(10)的桿身(10.2)的直徑大于上墊片通孔(8.1)的直徑、小于下墊片通孔(9.1)的直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置，其特征在于:所述下承壓盤(7 )上有用于下傳力桿(5 )插入的限位槽(7.1)。
9.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-8之一所述的超低溫環(huán)境下混凝土劈裂強(qiáng)度試驗的裝置的混凝土劈裂試驗方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟一，進(jìn)行混凝土試塊(I)的劈裂試驗之前，將上傳力桿(4)、上承壓盤(6)、上墊片(8 )、下墊片(9 )、定位桿(10 )、下承壓盤(7 )和下傳力桿(5 )組裝成一個整體機(jī)構(gòu)； 步驟二，將組裝好的整體機(jī)構(gòu)放入低溫箱(3)中； 步驟三，將上傳力桿(4)和下傳力桿(5)從低溫箱(3)的孔洞中穿出、分別與萬能試驗機(jī)(2)的上壓板(2.1)和下壓板(2.2)固定連接；步驟四，將混凝土試塊(I)放入上墊片(8)和下墊片(9)之間； 步驟五，在墊片和混凝土試塊之間放入墊條，調(diào)整萬能力學(xué)試驗機(jī)(2 )的上、下壓板的位置，將混凝土試塊夾持住； 步驟六，蓋上低溫箱箱蓋，啟動低溫箱，在常溫到_190°C范圍調(diào)節(jié)試驗溫度； 步驟七，待試驗溫度穩(wěn)定后，啟動萬能試驗機(jī)(2)，進(jìn)行混凝土劈裂試驗，直至混凝土試塊(I)破壞，準(zhǔn)確記錄低溫環(huán)境下的混凝土劈裂強(qiáng)度數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G01N3/18GK103674725SQ201310673956
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】廖娟, 張楠, 張濤, 戢文占, 姜會浩, 王冬雁, 劉濱, 劉培, 王寶華, 張東華 申請人:中國建筑股份有限公司, 中國建筑第二工程局有限公司, 中建電力建設(shè)有限公司