荷載作用混凝土孔結(jié)構(gòu)演化原位監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及混凝±孔結(jié)構(gòu)測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種非接觸式阻抗法測(cè)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(cè)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(jì)快速 發(fā)展，建設(shè)規(guī)?？涨?，水泥基材料使用量逐年上升，對(duì)于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的中國(guó)尤為突出。我 國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的大國(guó)，正在從事著大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，但我國(guó)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(jì)出安全、適用又耐久 的工程項(xiàng)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(guò)混凝±的毛細(xì)孔到達(dá)鋼筋表面從而引起鋼筋腐蝕，會(huì)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(wèn)題，已成為國(guó)際研究熱點(diǎn)問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，環(huán) 境對(duì)混凝±結(jié)構(gòu)腐蝕破壞造成的損失，有些國(guó)家會(huì)達(dá)到國(guó)民生產(chǎn)總值的2%~4%?；炷?中的孔隙分為開(kāi)口孔、半開(kāi)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(kāi)口連通孔隙率。準(zhǔn)確測(cè)定混凝±的連通孔隙率是預(yù)測(cè)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(cè)定通常采用壓隸法。壓隸法的 測(cè)定結(jié)果容易受隸壓力的影響，測(cè)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(yàn)技術(shù)和壓隸原理的限制，測(cè)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(jìn)行壓隸試驗(yàn)，而且試樣尺寸 通常只有黃豆般大?。s直徑5mm)?？梢?jiàn)，壓隸法測(cè)試混凝±的孔隙率，實(shí)際上是測(cè)試砂漿 的孔隙率，沒(méi)有包含粗骨料。實(shí)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(shí)測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)應(yīng)該在 65mm左右，采用傳統(tǒng)測(cè)試方法很難做到。
[0004] 事實(shí)上，混凝±是包含粗骨料、細(xì)骨料和水泥石基體的=相復(fù)合材料，而毛細(xì)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(guò)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(cè)定，且粗骨料與水泥石基體間的界面過(guò)渡區(qū)會(huì)被忽略。要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)混凝±結(jié)構(gòu)的抗介 質(zhì)侵蝕能力，需要準(zhǔn)確定量混凝±的連通孔隙率?；诜墙佑|式阻抗法，中國(guó)專利授權(quán)公告 號(hào)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(cè)量?jī)x"，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(cè)量?jī)x，用 于測(cè)量樣品經(jīng)歷物理或化學(xué)過(guò)程狀態(tài)變化過(guò)程中的阻抗和復(fù)電阻率，中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào) 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(guò)程中電阻率變 化的測(cè)量裝置與方法"，公開(kāi)了一種高溫環(huán)境混凝±形成過(guò)程中電阻率變化的測(cè)量裝置與 方法。該兩項(xiàng)專利采用無(wú)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(duì)成熟后(通常28天齡期后)混凝±進(jìn)行孔結(jié)構(gòu)定量分析。
[0005] 服役過(guò)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(duì)混凝±孔結(jié)構(gòu) 的影響最明顯。荷載作用會(huì)使混凝±孔結(jié)構(gòu)特征改變，隨著荷載增大還會(huì)使混凝±內(nèi)部產(chǎn) 生微裂縫，微裂縫的不斷產(chǎn)生會(huì)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(cè)試方法，如電通量法、RCM法等主要通過(guò)在電場(chǎng)作用下氯離子在混凝±孔隙中的快速遷 移來(lái)半定量分析混凝±中的孔結(jié)構(gòu)特征。由于測(cè)試時(shí)需要從承受荷載的混凝±構(gòu)件取忍制 樣或?qū)嶒?yàn)室制得的試件切片制樣，實(shí)際測(cè)試時(shí)施加于混凝±的荷載已經(jīng)卸掉而試驗(yàn)中無(wú)法 施加荷載，也就無(wú)法測(cè)得承受荷載狀態(tài)下混凝±的孔結(jié)構(gòu)特征，更無(wú)法采用同一個(gè)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(duì)混凝±施加軸拉荷載具有較大困難，主要在于對(duì)混凝±試件施加軸拉荷 載容易出現(xiàn)軸線對(duì)中難、加載時(shí)容易出現(xiàn)偏屯、，往往導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。因此，當(dāng)前的研究和已 有的專利文獻(xiàn)中，對(duì)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(guó)專利公告號(hào)CN104330314A，申請(qǐng)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(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)"，中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào) 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(yàn)夾具"， 中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)CN103267682A，申請(qǐng)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(cè)試裝置及測(cè)試方法"，在混凝±軸拉試驗(yàn)方法上有了很多創(chuàng)新，但 是試驗(yàn)裝置相對(duì)復(fù)雜。
[0007] 因此，研發(fā)一種操作簡(jiǎn)便、能夠準(zhǔn)確測(cè)定混凝±連通孔隙率且能夠通過(guò)較簡(jiǎn)便的 加載方法對(duì)混凝±施加軸拉荷載的試驗(yàn)裝置，從而真正實(shí)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(jià)值，可對(duì)荷載作用下混凝±孔結(jié)構(gòu)的演化過(guò)程進(jìn)行原 位監(jiān)測(cè)，從而進(jìn)行混凝±材料性能分析和耐久性能預(yù)測(cè)，對(duì)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(cè)定混凝±連通孔隙率實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種穩(wěn)定 性高、操作簡(jiǎn)便、能夠?qū)崿F(xiàn)軸拉荷載施加、混凝±連通孔隙率測(cè)試W及荷載作用下混凝±孔 結(jié)構(gòu)演化過(guò)程原位監(jiān)測(cè)的試驗(yàn)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(cè)技術(shù)，且適用于測(cè)定混凝±的連通孔隙率并評(píng)估混凝±的抗侵蝕 性能，W解決目前尚無(wú)有效方法測(cè)定荷載作用下混凝±孔結(jié)構(gòu)演化的原位監(jiān)測(cè)問(wèn)題的荷載 作用混凝±孔結(jié)構(gòu)演化原位監(jiān)測(cè)裝置。
[0009] 本實(shí)用新型所述的荷載作用混凝±孔結(jié)構(gòu)演化原位監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:包括 離子遷移單元、電阻測(cè)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(gè)帶 通孔的法蘭壓盤(pán)、加液管、補(bǔ)液水槽和對(duì)拉螺桿，所述的加液管的每個(gè)端口對(duì)應(yīng)一個(gè)法蘭壓 盤(pán);所述的加液管的兩端口分別從相應(yīng)的法蘭壓盤(pán)外端面插入其通孔內(nèi)；兩個(gè)法蘭壓盤(pán)內(nèi) 端面相對(duì)并通過(guò)對(duì)拉螺桿形成用于夾持待測(cè)試件的測(cè)試腔，法蘭壓盤(pán)與待測(cè)試件之間由橡 膠墊圈密封;所述的補(bǔ)液水槽與所述的加液管管路連通；
[0010] 所述的電阻測(cè)量單元包括信號(hào)發(fā)生器、線圈、磁忍和電流傳感器，所述的加液管依 次穿過(guò)磁忍和電流傳感器后與相應(yīng)的法蘭壓盤(pán)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(hào)發(fā)生器的信號(hào)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(gè)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(hào)輸出端與數(shù)據(jù)處理單元的信號(hào)采集器電連；
[0012] 所述的數(shù)據(jù)處理單元包括信號(hào)采集器、信號(hào)處理器和中央控制器，所述的信號(hào)采 集器的輸入端與所述的電流傳感器的信號(hào)輸出端電連，所述的信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸出端、 所述的信號(hào)采集器的輸出端分別與所述的信號(hào)處理器的信號(hào)輸入端電連，所述的信號(hào)處理 器的信號(hào)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(jìn)液閥口和排液閥口，其中所述的進(jìn)液閥口設(shè) 置在與補(bǔ)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(bǔ)液水槽通過(guò) 軟管與所述的加液管連通。
[0014] 法蘭壓盤(pán)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(pán)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(jī) 娃樹(shù)脂或丙締基樹(shù)脂類材料制成。
[0016] 法蘭壓盤(pán)的通孔為臺(tái)階孔，并且所述的法蘭壓盤(pán)的內(nèi)端面的通孔直徑大于外端面 的通孔直徑，并且所