混凝土材料高溫中抗壓試驗機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種混凝土材料力學性能試驗機，尤其是一種用于普通混凝土、纖維混凝土、再生混凝土、高強混凝土等材料高溫中抗壓強度和本構(gòu)關系的試驗機。
【背景技術】
[0002]混凝土是工程建設中用途最廣、用量最大的建筑材料。近年來，隨著混凝土材料在高層、高聳、大跨等特殊使用條件和嚴酷環(huán)境應用的深入，對混凝土材料高溫抗火性能提出了新的要求，急需相應的高溫試驗設備以研發(fā)混凝土材料的高溫抗火性能?，F(xiàn)有混凝土高溫抗壓試驗設備的升溫系統(tǒng)和加載系統(tǒng)往往是分離的，不能進行嚴格意義上的高溫中混凝土抗壓性能試驗，只能進行高溫后混凝土抗壓性能試驗和近似的高溫中混凝土抗壓性能試驗。高溫后混凝土抗壓性能試驗是將混凝土材料放到升溫設備中加熱，達到目標值后停止加熱，待混凝土材料冷卻后在加載設備上進行加載。近似的高溫中混凝土抗壓性能試驗則是在升溫設備中的混凝土溫度達到目標值后，立即用特制的高溫鉗等工具將處于高溫狀態(tài)的混凝土材料放到抗壓試驗機上加載。實際應用中發(fā)現(xiàn)，不論是高溫后抗壓試驗，還是近似的高溫中抗壓試驗，所得的混凝土高溫中抗壓試驗結(jié)果與火災高溫中混凝土實際的抗壓性能均有較大差異。
[0003]為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]技術人員經(jīng)過長時間的技術攻關，終于發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生上述問題的原因，混凝土高溫中抗壓試驗結(jié)果與火災高溫中混凝土實際的抗壓性能差異較大的原因在于:由于混凝土高溫中抗壓試驗設備的升溫系統(tǒng)與加載系統(tǒng)往往是分離的，不能實現(xiàn)升溫與加載的協(xié)同，加載時混凝土試件的溫度總會不同程度的低于加熱時的目標溫度，混凝土試件在降溫過程中，外部降溫快，內(nèi)部降溫慢，從而產(chǎn)生熱應力梯度，造成混凝土材料的應力損傷，進而使所得試驗結(jié)果與火災高溫中混凝土的實際抗壓性能產(chǎn)生差異。對于高溫后混凝土抗壓性能試驗，加載時混凝土的溫度已降至常溫，熱應力損傷非常明顯。對于近似的高溫中混凝土抗壓性能試驗，雖然混凝土試件從升溫設備中取出后立即進行加載，溫度下降較少，但由于加載時的環(huán)境溫度遠低于升溫設備中的溫度，混凝土試件的熱應力梯度較大，熱應力損傷同樣不可忽視。
[0005]在研發(fā)的過程中，技術人員遇到另一個技術問題，即量測混凝土變形量的位移計放入升溫設備中會被燒壞，若用耐高溫壓頭的位移量近似代替混凝土試件的變形量存在非常大的誤差。經(jīng)過技術人員的不懈攻關，找到了造成上述技術問題的原因:即在高溫環(huán)境中，耐高溫壓頭和墊塊均會出現(xiàn)變形，與混凝土試件的變形相比，耐高溫壓頭和墊塊的變形量不可忽視。
[0006]此外，按照我國現(xiàn)行有關試驗方法標準和規(guī)范，混凝土材料性能(例如，抗壓強度)是根據(jù)相同條件下3個混凝土試件的試驗結(jié)果確定的，因此，必須解決3個相同混凝土試件在相同高溫環(huán)境下升溫和加載的問題。
[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:混凝土材料高溫中抗壓試驗機，包括用于對混凝土試件施加壓力的加載設備、用于加熱混凝土試件的升溫設備以及用于測量混凝土試件變形量的位移采集裝置；
[0008]所述加載設備包括底座、固定于該底座上的立柱、設于所述立柱上且沿所述立柱上下移動并定位的橫梁、固定于橫梁底部的上壓板、固定于上壓板底部的耐高溫上壓頭、設于所述底座上的下壓板、設于所述下壓板上的耐高溫下壓頭以及用于對所述下壓板施加向上作用力的加載動力源；
[0009]所述升溫設備包括高溫爐支撐架、設于該高溫爐支撐架上的高溫爐以及設于高溫爐內(nèi)的發(fā)熱體，所述高溫爐位于所述上壓板和所述下壓板之間，所述高溫爐的頂板設置供所述耐高溫上壓頭向下穿入高溫爐內(nèi)部的上穿孔，所述高溫爐的底板設置供所述耐高溫下壓頭向上穿入高溫爐內(nèi)部的下穿孔，所述上穿孔和所述下穿孔在豎直方向上正對設置；
[0010]所述位移采集裝置包括設于所述耐高溫上壓頭上的兩個位移計、采集兩個位移計信息的位移計采集盒以及兩個導桿結(jié)構(gòu)，其中一個導桿結(jié)構(gòu)的耐高溫導桿長于另一個導桿結(jié)構(gòu)的耐高溫導桿，所述高溫爐的頂板上設有兩個供兩所述耐高溫導桿穿過的導向孔。
[0011]優(yōu)選的，所述耐高溫上壓頭包括固設于所述上壓板上的上壓頭支座以及固設于所述上壓頭支座上的上壓頭本體，所述耐高溫下壓頭包括固設于所述下壓板上的下壓頭支座以及固設于所述下壓頭支座上的下壓頭本體。
[0012]優(yōu)選的，所述立柱上部設有螺紋，所述橫梁上的兩端轉(zhuǎn)動設有螺母，所述橫梁上設有用于驅(qū)動兩所述螺母轉(zhuǎn)動的電機，所述橫梁通過與所述立柱的螺紋配合實現(xiàn)上下移動并定位。
[0013]優(yōu)選的，所述升溫設備還包括溫控系統(tǒng)和設于所述高溫爐內(nèi)的溫度傳感器，所述發(fā)熱體為硅碳棒，所述溫控系統(tǒng)與所述溫度傳感器采樣連接，所述溫控系統(tǒng)與所述硅碳棒電連接。
[0014]優(yōu)選的，所述導桿結(jié)構(gòu)包括設于所述上壓頭支座的底面上且具有壓簧的彈簧座以及頂部設于所述壓簧底端的所述耐高溫導桿，所述彈簧座的外側(cè)沿軸向方向設有導向縫，所述耐高溫導桿的上端部設置橫向壓板，所述橫向壓板滑動插設在導向縫中且該橫向壓板用于與相應的所述位移計的探測部頂壓配合，所述位移計設于所述上壓頭支座的側(cè)壁上。
[0015]優(yōu)選的，還包括推動裝置，所述推動裝置包括設于所述高溫爐的底板內(nèi)表面上且與爐門垂直設置的耐高溫導軌、設于所述下壓頭本體上的耐高溫墊塊、滑動插設于高溫爐側(cè)壁上的推動桿以及驅(qū)動所述推動桿往復運動的動力源，所述耐高溫墊塊的底部設有與所述耐高溫導軌滑動配合的滑槽，所述推動桿用于推動所述耐高溫墊塊在所述耐高溫滑軌上滑動。
[0016]優(yōu)選的，所述動力源包括電機支架以及設于電機支架上的電機，所述電機支架包括設置于所述高溫爐后側(cè)的兩個水平布置的絲杠，電機與所述絲杠上的絲母驅(qū)動連接，絲杠旁設有刻度尺。
[0017]優(yōu)選的，還包括計算機，所述計算機與所述位移計采集盒信息連接用于采集位移計采集盒的位移信號，所述計算機與試驗機控制盒控制連接以便通過試驗機控制盒控制加載動力源對所述下壓板施加向上作用力并接收試驗機控制盒反饋的荷載信號。
[0018]本實用新型相對現(xiàn)有技術具有實質(zhì)性特點和進步，具體的說，混凝土材料高溫中抗壓試驗機，將混凝土試驗的升溫設備和加載設備巧妙結(jié)合在一起，并輔以位移采集裝置，形成了可用于混凝土試件高溫中抗壓試驗的綜合試驗系統(tǒng)，高溫爐通過高溫爐支撐架設于上壓板和下壓板之間，在高溫爐上設置了上、下穿孔以及導向孔，使得耐高溫上、下壓頭以及耐高溫導桿能夠深入高溫爐內(nèi)部，實現(xiàn)了升溫與加載的同步，能夠模擬火災高溫中混凝土的真實環(huán)境，位移采集裝置采用兩個位移計和兩個導桿結(jié)構(gòu)，分別采集混凝土試件上下兩端的位移變化數(shù)據(jù)，很好地解決了采集值與真實測量值之間誤差大的問題，通過本混凝土材料高溫中抗壓試驗機進行混凝土材料抗壓性能試驗得出的試驗結(jié)果與火災高溫中混凝土實際的抗壓性能非常接近，為研究混凝土材料的高溫和抗火性能提供了保障。
[0019]更進一步的，立柱上部設有螺紋，橫梁通過與立柱的螺紋配合實現(xiàn)上下移動并定位，結(jié)構(gòu)簡單，使用非常方便。
[0020]更進一步的，升溫設備還包括溫控系統(tǒng)和設于高溫爐內(nèi)的溫度傳感器，能夠根據(jù)需求設定溫度并自動保持設定溫度。
[0021 ]更進一步的，導桿結(jié)構(gòu)簡單，巧妙地將耐高溫導桿的移動轉(zhuǎn)化為位移計探測部的移動，使得位移計能夠設于高溫爐之外，防止位移計受高溫損壞或受高溫影響而影響測量精度。
[0022]更進一步的，推動裝置使高溫爐中的耐高溫墊塊可以前后移動，從而達到一次升溫依次對3個混凝土試件高溫加載的目的，滿足了混凝土力學性能試驗方法標準中規(guī)定的I組抗壓試驗3個試件的要求。。
[0023]更進一步的，動力源包括電機支架以及設于電機支架上的電機，電機支架包括設置于所述高溫爐后側(cè)的兩個水平布置的絲杠，電機與所述絲杠上的絲母驅(qū)動連接，電機在絲杠上移動非常方便，絲杠旁設有刻度尺，用于監(jiān)測電機和推動桿移動的距離。
[0024]更進一步的，計算機與位移計采集盒信息連接用于采集位移計采集盒的位移信號，計算機與試驗機控制盒控制連接以便通過試驗機控制盒控制加載動力源對下壓板施加向上作用力并接收試驗機控制盒反饋的荷載信號。
【附圖說明】
[0025]圖1是本實用新型實施例中的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是本實用新型實施例中的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3為圖1A處的放大圖。
【具體實施方式】
[0028]下面通過【具體實施方式】，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
[0029]混凝土材料高溫中抗壓試驗機，如圖1?3所示，包括用于對混凝土試件施加壓力的加載設備、用于加熱混凝土試件的升溫設備、用于測量混凝土試件變形量的位移采集裝置以及用于推動混凝土試件向爐口方向運動的推動裝置;加載設備包括底座6、固定于該底座6上的立柱7、設于立柱7上且沿立柱7上下移動并定位的橫梁9、固定于橫梁底部的上壓板
10、固定于上壓板底部的耐高溫上壓頭、設于底座6上的下壓板11、設于下壓板11上的耐高溫下壓頭以及用于對下壓板11施加向上作用力的加載動力源，立柱7上端由橫桿8相連以增加穩(wěn)定性，I立柱7上部設有螺紋，橫梁9上的兩端轉(zhuǎn)動設有螺母(圖中未顯示)，橫梁9上設有用于驅(qū)動兩所述螺母轉(zhuǎn)動的電機(圖中未顯示)，橫梁9通過與立柱7的螺紋配合實現(xiàn)上下移動并定位。