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一种约束状态下泥基材料的加速劣化试验方法

阅读:951发布:2024-02-19

专利汇可以提供一种约束状态下泥基材料的加速劣化试验方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种约束状态下 水 泥基材料的 加速 劣化试验方法。制作两端预埋 螺栓 的 水泥 基试件;配制用于加速劣化试验的盐溶液;利用 弹性模量 较高的材料制作约束装置。进行劣化试验时,将螺栓穿过约束装置,再用 螺母 连接,通过电液伺服万能试验机调节试件的约束度。劣化过程采用非金属超声检测分析仪和位移 传感器 对试件的 超 声波 参数和位移变化进行实时监测,劣化前后采用X‑射线计算机 断层 扫描技术对试件的孔结构进行扫描和分析。与传统的劣化试验方法相比,该约束装置更加灵活方便,劣化效果更加明显;与传统的劣化判定方法相比,该法可以实时监测劣化过程,微观孔结构的扫描分析方法,更加直观可靠。,下面是一种约束状态下泥基材料的加速劣化试验方法专利的具体信息内容。

1.一种约束状态下泥基材料的加速劣化试验方法,其特征在于该试验方法包含如下的步骤:
1)制作水泥基材料的试件:在试件的两端预埋两根螺栓制得劣化试件和对比试件;
2)配制加速劣化试验所需的盐溶液;
3)制作加速试验所需的约束装置:
约束装置分为左板,右板各一,中间开圆孔;还有上板,下板各一块;将左板、右板、上板,下板拼接成截面为矩形的约束装置后,再采用螺栓固定连接各板;劣化试验时,将螺栓从圆孔穿过,再用螺母连接;通过电液伺服万能试验机控制试件的约束度;
4)劣化过程采用非金属超声检测分析仪和位移传感器对试件的声波参数和位移变化进行实时监测,劣化前后采用X-射线计算机断层扫描技术对试件的孔结构进行扫描分析。
2.根据权利要求1所述的约束状态下水泥基材料的加速劣化试验方法,其特征在于所述步骤1)中所述的螺栓长度为2~20cm,材质为不锈
3.根据权利要求1所述的约束状态下水泥基材料的加速劣化试验方法,其特征在于所述步骤2)中的盐溶液为硫酸钠、硫酸硫酸镁硝酸钠、硝酸钾、硝酸、硝酸镁、氯化钠氯化钾氯化钙或氯化镁的一种或几种的混合,各溶液质量分数为0.1~90%。
4.根据权利要求1所述的约束状态下水泥基材料的加速劣化试验方法,其特征在于所述步骤3)中的约束装置材质为不锈钢、陶瓷、玻璃或有机玻璃的一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的约束状态下水泥基材料的加速劣化试验方法,其特征在于所述步骤4)中的劣化过程所测的超声波参数为超声波的声时、声速、波幅或频率的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的约束状态下水泥基材料的加速劣化试验方法,其特征在于所述步骤4)中所述的劣化前后扫描分析的孔结构为孔体积、孔面积和孔隙率。

说明书全文

一种约束状态下泥基材料的加速劣化试验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及到土木工程材料领域中建筑材料的耐久性试验方法,尤其是一种约束状态下水泥基材料的加速劣化试验方法。

背景技术

[0002] 目前,混凝土材料已成为世界上用途最广、用量最大的建筑结构材料,其性能和时变性直接影响重大基础工程的服役性能与服役寿命。然而,由于高盐、高温差、低湿度、高温/冻等环境作用,我国沿海和西部盐湖等严酷环境下的混凝土材料往往过早失效,进而影响到工程结构,导致众多基础设施服役寿命大幅降低,经济损失巨大,严重制约海洋发展。
[0003] 海洋潮汐区发生的干湿交替盐溶液侵蚀作用会加速混凝土的性能劣化,混凝土中介质传输、化学侵蚀、学损伤之间的交互作用机制与一般环境具有明显的区别,其性能退化过程具有显著的时变性与随机性特征。研究混凝土在干湿交替盐溶液侵蚀作用下的劣化,可以对严酷环境下某一时期内混凝土材料的损伤情况进行预测和评价。
[0004] 素混凝土在单纯的自由形变时并不会产生裂纹,只有当变形受到限制时才会产生内应力并逐渐开裂。实际工程结构中,混凝土总是因受到一定的外部约束(模板、筋、支座和相邻构件等)而导致形变受到限制,从而产生约束应力,最终结构产生明显变化。本发明通过模拟海洋环境中干湿交替现象和盐溶液侵蚀过程,提供了一种约束状态下水泥基材料的加速劣化试验方法。

发明内容

[0005] 技术问题:本发明的目的是提供一种约束状态下水泥基材料的加速劣化试验方法,本发明采用单轴约束方法,与传统的圆环约束、平板约束方法相比,该法可以对劣化过程中不同尺寸试件的形变,声波参数变化等指标进行即时测定。
[0006] 技术方案:本发明的目的是通过如下的手段实现的。
[0007] 一种约束状态下水泥基材料的加速劣化试验方法,包含如下的步骤:
[0008] (1)制作水泥基材料的试件;
[0009] 在试件的两端预埋两根螺栓制得劣化试件和对比试件;
[0010] (2)配制加速劣化试验所需的盐溶液;
[0011] (3)制作加速试验所需的约束装置;
[0012] 约束装置分为左板,右板各一,中间开圆孔,上板,下板各一块。拼接后,再采用螺栓固定连接各板。劣化试验时,将螺栓穿过圆孔,再用螺母连接。通过电液伺服万能试验机控制试件的约束度。
[0013] (4)劣化过程采用非金属超声检测分析仪和位移传感器对试件的超声波参数和位移变化进行实时监测,劣化前后采用X-射线计算机断层扫描技术对试件的孔结构进行扫描和分析。
[0014] 所述的螺栓长度为2~20cm,材质为不锈钢
[0015] 所述的盐溶液为硫酸钠,硫酸硫酸镁硝酸钠,硝酸钾,硝酸,硝酸镁,氯化钠氯化钾氯化钙,氯化镁的一种或几种的混合,各溶液质量分数为0.1~90%。
[0016] 所述的约束装置材质为不锈钢,,陶瓷,普通玻璃,有机玻璃的一种或几种的组合。
[0017] 所述的劣化过程所测的超声波参数为超声波的声时,声速,波幅,频率的一种或几种。
[0018] 所述的劣化前后扫描分析的孔结构为孔体积,孔面积,孔隙率的一种或几种。
[0019] 有益效果:本发明与现有技术相比,具有以下优点:
[0020] 1、本发明采用单轴约束方法,与传统的圆环约束、平板约束方法相比,该法可以对劣化过程中不同尺寸试件的形变,超声波参数变化等指标进行即时测定。
[0021] 2、与温度-应力试验机控制试件的约束度相比,该法采用电液伺服万能试验机控制试件约束度更为灵活,操作更为方便,且成本低廉。
[0022] 3、与质量损失率、强度损失率等传统的劣化判定方法相比,超声波参数变化和形变的判定方法更为方便,准确。该法可以对劣化全过程进行实时,无损监测。
[0023] 4、采用X-射线计算机断层扫描技术对试件劣化前后的孔结构进行扫描和分析,研究试件的微观结构变化,该法更为直观可靠。附图说明
[0024] 图1是劣化试验的约束装置示意图。
[0025] 其中有:左板1,右板2,上板3,下板4,圆孔5。
[0026] 图2是试件形变随循环次数的变化关系图;S1为自由状态劣化;S2为约束状态劣化。
[0027] 图3是干湿循环条件下试件的超声波声速变化图;S1为自由状态劣化;S2为约束状态劣化。
[0028] 图4是劣化前后试件总孔体积的对比图;S1为自由状态劣化;S2为约束状态劣化。

具体实施方式

[0029] 下面结合实施例对本发明的内容作进一步说明。
[0030] (1)制作水泥基材料的试件;
[0031] 按照配合比水泥∶水∶砂=1∶0.5∶3制备水泥砂浆试件,尺寸为40mm×40mm×160mm。在试件的两端预埋两根长度为8cm的螺栓,其中露出距离为4cm。制得劣化试件和对比试件;
[0032] (2)配制加速劣化试验所需的盐溶液;
[0033] 为加速劣化进程,配制质量分数为5%的Mg2SO4,10%的NaCl和10%的Na2SO4混合盐溶液进行加速劣化试验。同时采用干湿循环方式,干湿循环制度为室温(20℃)浸泡8h,50℃干燥16h,此24h为一个循环。
[0034] (3)制作加速试验所需的约束装置;
[0035] 约束装置材质为不锈钢,分左板,右板各一块,中间开圆孔,上板,下板各一块。拼接后,再采用螺栓固定连接各钢板。劣化试验时,将螺栓穿过圆孔,再用螺母连接。通过电液伺服万能试验机控制试件的约束度为0.70~0.75。
[0036] (4)加速劣化试验在恒温恒湿箱内进行。将该设备改造后,接入LVDT位移传感器,对试件形变进行实时测量。使用时将两个传感器分别与试件两端连接,输出信号由采集仪储存。利用非金属超声检测分析仪对试件经各干湿循环后超声波声速进行测量。利用X-射线计算机断层扫描技术对试件劣化前后的微观结构进行扫描,并统计分析试件的孔体积。
[0037] 图2是试件形变随循环次数的变化关系图;S1为自由状态劣化,S2为约束状态劣-4化。总体上,S1和S2试件在劣化阶段均表现为膨胀,S1试件的最终膨胀值约为1.72×10 ,而S2试件的膨胀值较小,120d时达到0.59×10-4。此后,S2试件由膨胀转为收缩,与其初始尺寸相比,总膨胀值降为0.27×10-4。原因是劣化一段时间后,试件内部微结构发生明显变化,抵消了部分膨胀应力。
[0038] 图3是干湿循环条件下试件的超声波声速变化图;S1为自由状态劣化,S2为约束状态劣化。S1和S2试件的超声波声速的降低值都随着干湿循环次数的增加而增大,但S2试件经过120次循环时出现明显的拐点,超声波声速降低值大幅减小,说明此时试件的劣化现象最为明显。
[0039] 图4是劣化前后试件总孔体积的对比图;S1为自由状态劣化,S2为约束状态劣化。S1试件劣化120d时较劣化前的孔体积略有增加,变化率约为12.56%,而S2试件劣化120d后较劣化前的孔体积增幅较大,变化率达到28.58%。这是因为S2试件经劣化产生了干缩湿涨应力和盐结晶膨胀应力等内应力,该应力因受到外部约束无法完全释放,产生残余应变并逐渐累积,最终导致试件内部微结构发生变化;而S1试件的干湿循环,盐溶液侵蚀过程无外部约束,残余应力较小或累积较少,不足以使试件内部结构产生明显变化。
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