荷載作用混凝土孔結(jié)構(gòu)演化原位監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及混凝±孔結(jié)構(gòu)測定技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種非接觸式阻抗法測定 受軸拉荷載作用混凝±連通孔隙結(jié)構(gòu)演化的原位監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝±是一種多孔材料，在±木工程結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用。隨著全球經(jīng)濟快速 發(fā)展，建設(shè)規(guī)?？涨?，水泥基材料使用量逐年上升，對于經(jīng)濟高速發(fā)展的中國尤為突出。我 國是一個發(fā)展中的大國，正在從事著大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，但我國的各種資源和能源并 不豐富，因此更需要從戰(zhàn)略高度，合理地利用有限的資源，科學(xué)地設(shè)計出安全、適用又耐久 的工程項目，更要盡可能延續(xù)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命。
[0003] 處于海洋環(huán)境、撒除冰鹽環(huán)境W及工業(yè)環(huán)境中的鋼筋混凝±結(jié)構(gòu)，由于氯鹽、水分 和氧氣通過混凝±的毛細孔到達鋼筋表面從而引起鋼筋腐蝕，會大大降低混凝±結(jié)構(gòu)的使 用壽命。由鋼筋誘蝕導(dǎo)致的混凝±結(jié)構(gòu)耐久性問題，已成為國際研究熱點問題。據(jù)統(tǒng)計，環(huán) 境對混凝±結(jié)構(gòu)腐蝕破壞造成的損失，有些國家會達到國民生產(chǎn)總值的2%~4%?；炷?中的孔隙分為開口孔、半開口孔和封閉孔。侵蝕介質(zhì)向混凝上中的傳輸速度除受環(huán)境溫濕 度影響外，主要取決于混凝±的開口連通孔隙率。準確測定混凝±的連通孔隙率是預(yù)測混 凝±抵抗侵蝕介質(zhì)傳輸能力的關(guān)鍵。如今，混凝±孔隙率的測定通常采用壓隸法。壓隸法的 測定結(jié)果容易受隸壓力的影響，測得孔隙率通常包括連通孔和部分半連通孔隙，而真正為 介質(zhì)傳輸提供通道的是連通孔隙。由于受試驗技術(shù)和壓隸原理的限制，測試混凝±的孔隙 率，如今的做法是將混凝±破碎，然后取混凝±內(nèi)的砂漿部分進行壓隸試驗，而且試樣尺寸 通常只有黃豆般大?。s直徑5mm)?？梢?，壓隸法測試混凝±的孔隙率，實際上是測試砂漿 的孔隙率，沒有包含粗骨料。實際應(yīng)用中的鋼筋混凝±結(jié)構(gòu)，混凝±必然都是包含粗骨料 的。要真實測定混凝±的連通孔隙率，需要包含粗骨料，而要保證混凝±中粗骨料的均勻 性，通常試件邊長要大于2.5倍骨料粒徑，假如粗骨料最大粒徑25mm，試件截面邊長應(yīng)該在 65mm左右，采用傳統(tǒng)測試方法很難做到。
[0004] 事實上，混凝±是包含粗骨料、細骨料和水泥石基體的=相復(fù)合材料，而毛細孔 (還有更小的凝膠孔)則主要存在于水泥石基體中。有研究表明，骨料和水泥石的界面過渡 區(qū)也是孔隙含量較高的區(qū)域。如果采用砂漿反映混凝±的孔隙特征，粗骨料的影響不能很 好測定，且粗骨料與水泥石基體間的界面過渡區(qū)會被忽略。要準確預(yù)測混凝±結(jié)構(gòu)的抗介 質(zhì)侵蝕能力，需要準確定量混凝±的連通孔隙率?；诜墙佑|式阻抗法，中國專利授權(quán)公告 號CN102539928A，授權(quán)公告日是2012年7月4日，名稱為"應(yīng)用于分析水泥基材料孔結(jié)構(gòu)的非 接觸式阻抗測量儀"，提供了一種應(yīng)用于分析水泥基材料孔結(jié)構(gòu)的非接觸式阻抗測量儀，用 于測量樣品經(jīng)歷物理或化學(xué)過程狀態(tài)變化過程中的阻抗和復(fù)電阻率，中國專利授權(quán)公告號 CN12226824B，授權(quán)公告日是2013年7月31日，名稱為"高溫環(huán)境混凝±形成過程中電阻率變 化的測量裝置與方法"，公開了一種高溫環(huán)境混凝±形成過程中電阻率變化的測量裝置與 方法。該兩項專利采用無極非接觸法分析水泥基材料或混凝±早齡期(通常7天齡期內(nèi)）的 孔結(jié)構(gòu)發(fā)展規(guī)律，但不能對成熟后(通常28天齡期后)混凝±進行孔結(jié)構(gòu)定量分析。
[0005] 服役過程中的混凝±結(jié)構(gòu)都是要承受荷載作用的，其中軸拉荷載對混凝±孔結(jié)構(gòu) 的影響最明顯。荷載作用會使混凝±孔結(jié)構(gòu)特征改變，隨著荷載增大還會使混凝±內(nèi)部產(chǎn) 生微裂縫，微裂縫的不斷產(chǎn)生會增加混凝±的孔隙連通性、降低混凝±孔隙迂曲度，甚至?xí)?增加混凝±的孔隙率，由此導(dǎo)致不同荷載水平下，侵蝕介質(zhì)向混凝±內(nèi)部傳輸性能不同。傳 統(tǒng)測試方法，如電通量法、RCM法等主要通過在電場作用下氯離子在混凝±孔隙中的快速遷 移來半定量分析混凝±中的孔結(jié)構(gòu)特征。由于測試時需要從承受荷載的混凝±構(gòu)件取忍制 樣或?qū)嶒炇抑频玫脑嚰衅茦?，實際測試時施加于混凝±的荷載已經(jīng)卸掉而試驗中無法 施加荷載，也就無法測得承受荷載狀態(tài)下混凝±的孔結(jié)構(gòu)特征，更無法采用同一個試塊完 成不同荷載下混凝±孔結(jié)構(gòu)特征的定量表征。
[0006] 通常，對混凝±施加軸拉荷載具有較大困難，主要在于對混凝±試件施加軸拉荷 載容易出現(xiàn)軸線對中難、加載時容易出現(xiàn)偏屯、，往往導(dǎo)致試驗失敗。因此，當前的研究和已 有的專利文獻中，對材料施加軸拉荷載，通常需要借助于自平衡反力架、千斤頂W及減少偏 屯、的球較等措施。例如，中國專利公告號CN104330314A，申請公布日是2015年2月4日，名稱 為"用于超高溫陶瓷高溫直接拉伸強度測試裝置的裝夾機構(gòu)"，中國專利授權(quán)公告號 CN103175733B，授權(quán)公告日是2015年7月2日，名稱為"不可壓縮材料的直接拉伸試驗夾具"， 中國專利申請公布號CN103267682A，申請公布日是2013年8月28日，名稱為"拉應(yīng)力與環(huán)境 禪合作用下材料徐變的測試裝置及測試方法"，在混凝±軸拉試驗方法上有了很多創(chuàng)新，但 是試驗裝置相對復(fù)雜。
[0007] 因此，研發(fā)一種操作簡便、能夠準確測定混凝±連通孔隙率且能夠通過較簡便的 加載方法對混凝±施加軸拉荷載的試驗裝置，從而真正實現(xiàn)荷載作用下混凝±孔結(jié)構(gòu)演化 的定量表征，具有十分重要的工程價值，可對荷載作用下混凝±孔結(jié)構(gòu)的演化過程進行原 位監(jiān)測，從而進行混凝±材料性能分析和耐久性能預(yù)測，對科學(xué)研究和工程應(yīng)用都具有很 重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引為了克服現(xiàn)有測定混凝±連通孔隙率實驗技術(shù)的不足，本實用新型提供一種穩(wěn)定 性高、操作簡便、能夠?qū)崿F(xiàn)軸拉荷載施加、混凝±連通孔隙率測試W及荷載作用下混凝±孔 結(jié)構(gòu)演化過程原位監(jiān)測的試驗裝置，尤其設(shè)及應(yīng)用非接觸式阻抗技術(shù)，軸拉荷載施加方法 W及孔結(jié)構(gòu)演化原位監(jiān)測技術(shù)，且適用于測定混凝±的連通孔隙率并評估混凝±的抗侵蝕 性能，W解決目前尚無有效方法測定荷載作用下混凝±孔結(jié)構(gòu)演化的原位監(jiān)測問題的荷載 作用混凝±孔結(jié)構(gòu)演化原位監(jiān)測裝置。
[0009] 本實用新型所述的荷載作用混凝±孔結(jié)構(gòu)演化原位監(jiān)測裝置，其特征在于:包括 離子遷移單元、電阻測量單元、加載單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述的離子遷移單元包括兩個帶 通孔的法蘭壓盤、加液管、補液水槽和對拉螺桿，所述的加液管的每個端口對應(yīng)一個法蘭壓 盤;所述的加液管的兩端口分別從相應(yīng)的法蘭壓盤外端面插入其通孔內(nèi)；兩個法蘭壓盤內(nèi) 端面相對并通過對拉螺桿形成用于夾持待測試件的測試腔，法蘭壓盤與待測試件之間由橡 膠墊圈密封;所述的補液水槽與所述的加液管管路連通；
[0010] 所述的電阻測量單元包括信號發(fā)生器、線圈、磁忍和電流傳感器，所述的加液管依 次穿過磁忍和電流傳感器后與相應(yīng)的法蘭壓盤固接;所述的線圈纏繞在所述的磁忍上，并 且所述的線圈兩端與所述的信號發(fā)生器的信號輸入端電連；
[0011] 所述的加載單元包括混凝±軸拉試件、裝于混凝±軸拉試件兩端的承載鋼板、帶 內(nèi)螺紋的T型預(yù)埋件、承載螺桿和荷載傳感器，所述的混凝±軸拉試件設(shè)有軸向排布的預(yù)留 通孔，所述的混凝±軸拉試件兩端分別預(yù)埋多個T型預(yù)埋件，并且所述的T型預(yù)埋件的螺紋 段指向混凝±軸拉試件外部;所述的承載螺桿貫穿預(yù)留通孔，并且在所述承載螺桿兩端配 置螺帽，所述的螺帽外側(cè)配有承載鋼板，所述的T型預(yù)埋件的螺紋段與緊固螺栓螺接，保證 所述的承載鋼板與所述的混凝±軸拉試件端面貼合;所述的荷載傳感器安裝在所述的混凝 ±軸拉試件側(cè)壁，所述的荷載傳感器的信號輸出端與數(shù)據(jù)處理單元的信號采集器電連；
[0012] 所述的數(shù)據(jù)處理單元包括信號采集器、信號處理器和中央控制器，所述的信號采 集器的輸入端與所述的電流傳感器的信號輸出端電連，所述的信號發(fā)生器的信號輸出端、 所述的信號采集器的輸出端分別與所述的信號處理器的信號輸入端電連，所述的信號處理 器的信號輸出端與所述的中央控制器的相應(yīng)的端口電連。
[0013] 加液管為環(huán)形結(jié)構(gòu)；加液管上設(shè)有進液閥口和排液閥口，其中所述的進液閥口設(shè) 置在與補液水槽相連的管路連接處，所述的排液閥口設(shè)置在加液管的底部;補液水槽通過 軟管與所述的加液管連通。
[0014] 法蘭壓盤上部設(shè)有通氣孔，其中所述的通氣孔一端與所述的通孔連通，另一端與 法蘭壓盤外部連通。
[0015] 加液管采用非導(dǎo)電類的酪醒塑料、聚氨醋塑料、環(huán)氧塑料、不飽和聚醋塑料、有機 娃樹脂或丙締基樹脂類材料制成。
[0016] 法蘭壓盤的通孔為臺階孔，并且所述的法蘭壓盤的內(nèi)端面的通孔直徑大于外端面 的通孔直徑，并且所