轴向力下混凝土试件水力劈裂试验密封装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种轴向力下混凝土试件水力劈裂试验密封装置，包括混凝土试件上面盖板A，下面盖板B，盖板A和B上开设有数个上下贯通的且与沿着试件厚度方向预埋的螺杆位置对应的螺孔，盖板A中间位置挖去边长比初始裂缝尺寸大的正方形小钢块形成台阶形槽，台阶形槽内放置钢化玻璃，盖板A和B为中间位置固定有一个正方形角钢槽，与混凝土试件上的正方形凹槽相对应。本实用新型专利技术提供的密封装置结构简单，操作方便，密封效果好，通过对设定好的裂缝进行注水施加水压试验，可以得到混凝土试件中的裂缝在轴向力和水压力条件下被劈裂的水压和轴向力的数据。

Sealing device for hydraulic fracturing test of concrete specimens under axial force

The utility model provides a hydraulic splitting test sealing device for a concrete specimen under axial force, including the upper cover plate A of the concrete specimen, the lower cover plate B, the cover plate A and the B with several up and down screw holes corresponding to the position of the screw position that are buried in the thickness direction of the specimen, and the middle position of the cover plate to dig out the edge length than the initial crack. Small square steel blocks of large size form step grooves, tempered glass is placed inside step grooves, and a square corner steel slot is fixed in the middle position of A and B, which corresponds to the square groove on the concrete specimen. The sealing device provided by the utility model has the advantages of simple structure, convenient operation and good sealing effect, and the water pressure and axial force of the cracks in the concrete specimen under axial and water pressure conditions can be obtained by water pressure test on the set of cracks by water injection.

【技术实现步骤摘要】
轴向力下混凝土试件水力劈裂试验密封装置
本技术提供一种轴向力下混凝土试件水力劈裂试验密封装置，适用于研究混凝土结构发生水力劈裂的机理和规律。
技术介绍
水力劈裂是水流在岩体或者混凝土的间隙内运动与周围固体变形耦合的过程，表现为高压水流将岩体和混凝土内已有的裂隙和空隙驱动扩张、扩展、相互贯通等。水力劈裂是由于水压力的抬高在岩体或混凝土中引起裂缝发生与扩展的一种物理现象。水力劈裂最早在石油天然气领域中出现，随后作为石油天然气工业中的一项技术措施而被广泛应用。后来，这种水力劈裂也逐渐应用在岩土工程和水工建筑中，但是与此同时也给许多工程带来事故，比如堤坝的防渗和损坏，压力输水隧洞破裂漏水等。近年来，随着水电事业的高速发展，大型水库、高坝的建设越来越多，在建和拟建的混凝土重力坝已经发展到300米级，然而这些大坝都会不可避免的出现一些裂缝，这就为高压水力劈裂提供了条件。混凝土水力劈裂发生的机理比较复杂，在实际工程中就可以体现出来，比如，混凝土坝由于温度、施工和混凝土干缩等因素的影响。坝体表面不可避免地存在裂缝，裂缝的形式多样，如：水平缝，竖直缝等。裂缝所处的工况也很复杂，如：无应力缝、受压缝，受拉缝等。由于试验设备和试验装置的限制，以往学者仅针对轴向受力条件下的混凝土试件初始裂缝没有贯穿试件厚度方向的情况下进行了研究，且无法看到初始裂缝尖端部位在轴力作用下裂缝的扩展形式。
技术实现思路
为了进一步更好的研究混凝土试件水力劈裂问题，需要设计一种新的水力劈裂试验的密封装置。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：轴向力下混凝土试件水力劈裂试验密封装置，包括混凝土试件（1）、盖板A、盖板B和一面开口的长方体模具（15），所述长方体模具（15）内灌注混凝土得到混凝土试件（1）；混凝土试件（1）的上部中间与盖板A密封连接，混凝土试件（1）的下部中间对应盖板A处与盖板B密封连接；混凝土试件（1）沿其厚度方向预埋有若干个上下贯通且带螺纹的螺杆（5），混凝土试件（1）沿其长度方向的两端面预埋若干个螺栓（6）；混凝土试件（1）的上、下部中间对应位置处设有正方形凹槽（7），位于混凝土试件（1）上部的正方形凹槽（7）的中间部位设有初始裂缝（2），初始裂缝（2）的两端处设有应变片（3），初始裂缝（2）的中部和两端部均设有夹式引伸计（4）；所述盖板A与混凝土试件（1）上的螺杆（5）连接处设置有螺纹孔（11），盖板A的中间位置设置有一个正方形角钢槽（12），正方形角钢槽（12）与正方形凹槽（7）相互配合密封连接，正方形角钢槽（12）的中间位置挖去尺寸小于正方形角钢槽（12）的正方形小钢块形成台阶形槽，台阶形槽内放置钢化玻璃（8），钢化玻璃（8）通过螺丝与台阶形槽固定，钢化玻璃（8）上对应混凝土试件（1）内的初始裂缝（2）位置设置有进水管接口（9）和出水管接口（10）；所述盖板B与混凝土试件（1）上的螺杆（5）连接处设置有螺纹孔（11），盖板B的中间位置设置有一个正方形角钢槽（12），正方形角钢槽（12）与正方形凹槽（7）相互配合密封连接。进一步地，所述的混凝土试件（1）为长方体结构，混凝土试件（1）沿其厚度方向预埋有六根上下贯通且带螺纹的螺杆（5），螺杆（5）设置在正方形凹槽（7）的两侧，正方形凹槽（7）内涂抹环氧树脂胶。进一步地，在靠近所述初始裂缝（2）的一端呈V字型对称粘贴8个10mm长的应变片（3），靠近初始裂缝（2）的另一端垂直于初始裂缝（2）粘贴4个50mm长的应变片（3）。进一步地，所述的盖板A、盖板B上预留的螺纹孔（11）为长方形，且长方形四个角是圆弧形，施加轴向力的方向沿着长方形的长边，螺纹孔（11）的截面尺寸比螺杆（5）截面尺寸大一倍，用于在轴向变形很大时沿着轴向力方向滑动。进一步地，所述的正方形角钢槽（12）内插入硅胶板，与混凝土试件（1）上的正方形凹槽（7）相互配合，密封连接。本技术采用以上技术方案，与现有技术相比有如下特点：本技术所述的混凝土试件，试件采用全级配混凝土，试件尺寸为长900mm，宽600mm，厚200mm，试件沿着厚度方向预埋6根带螺纹的螺杆，试件上裂缝口附近的区域用打磨机打磨平整，用来布置应变片、夹式引伸计，试件沿厚度方向以及施加轴向力方向预埋带螺纹的螺杆若干。本技术所述的盖板A和B均为钢板，钢板尺寸为450mm的正方形，厚10mm。钢板A和B上各钻有6个螺纹孔，且与预埋在混凝土试件沿厚度方向带螺纹的螺杆位置一一对应，通过螺帽与盖板紧密接触。盖板A上的钢化玻璃对应预留缝的位置开有2个螺纹孔，分别是进水管接口和出水管接口。本技术所述各式试验数据测量仪器包括12个应变片，布置于预留缝两端。在预留缝的两端部和中部共布置三个夹式引伸计用来测量预留缝的缝口及缝尖位移值。一个荷载传感器和一个位移传感器，分别用来测量施加轴向力的荷载和产生的位移值。试验过程中的测量数据均可以在主机上实时采集和保存。与现有技术相比，本技术的优点效果为：（1）改进了以往装置不能通过密封盖板观察到初始裂缝在轴向力和水压力联合作用下的扩展过程的不足。而采用该装置可以通过密封盖板上的钢化玻璃观察初始裂缝的扩展情况。（2）试件上的初始裂缝是贯穿其厚度方向的，为预制通缝，这有别于现有的轴拉试件形式，现有的轴拉试件均采用单面预制裂纹，裂纹并不贯通，这虽然可以避免水的渗透，但也使得整个裂纹所在界面无法实现真正的全截面承受水压力，而本技术采用的穿透裂缝试件形式使得整个裂纹面都能受到均匀的水压力的作用，实现了真正的裂纹面全部受到水压力作用。同时，本技术所用试件形式在一定程度上可以减小混凝土试件的的厚度进而减小其体积，从而使得试件制作和研究更为方便。（3）试件上的密封盖板上的螺纹孔比螺杆截面尺寸大一倍，这样可以在轴向变形很大的时候沿着轴向力的方向可以滑动，可以在一定程度上减小盖板对螺杆在轴力方向上产生的摩擦对试验结果的影响。（4）改进了以往装置沿水平方向施加轴向力的方式，由于试件重量明显小于以往的同类试件，因此本装置除了可以采用沿水平方向施加轴向力的方式外，还可以实现竖直方向施加轴向力方式。由于实验装置和试件本身为轴对称装置，采用竖直方向试验还可以消除试件的重力所产生的偏心作用。（5）试验的轴压、水压加载系统相互独立，可以根据试验的具体要求，自由调节和控制，而且试验过程中应变、位移、荷载等数据均可实现自动采集和保存。附图说明图1为本技术的整体结构示意图。图2为本技术的混凝土试件的俯视图。图3为本技术中盖板A的俯视图。图4为本技术中盖板B的俯视图。图5为本技术试件模具的结构示意图。图6为本技术钢化玻璃上的进水口和出水口示意图。其中：1、混凝土试件，2、初始裂缝，3、应变片，4、夹式引伸计，5、螺杆，6、螺栓，7、正方形凹槽，8、钢化玻璃，9、进水管接口，10、出水管接口，11、螺纹孔，12、正方形角钢槽，13、预留缝钢片，14、正方形凸模，15、长方体模具。具体实施方式下面结合相关附图和具体实施例对本技术的技术方案进行详细的说明。实施例如图1到图6所示，一种轴向力下混凝土试件水力劈裂试验密封装置，包括一面开口长方体模具15，长方体模具15内面积最大的两个面上中间位置镶嵌有正方形凸模1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.轴向力下混凝土试件水力劈裂试验密封装置，其特征在于，包括混凝土试件（1）、盖板A、盖板B和一面开口的长方体模具（15），所述长方体模具（15）内灌注混凝土得到混凝土试件（1）；混凝土试件（1）的上部中间与盖板A密封连接，混凝土试件（1）的下部中间对应盖板A处与盖板B密封连接；混凝土试件（1）沿其厚度方向预埋有若干个上下贯通且带螺纹的螺杆（5），混凝土试件（1）沿其长度方向的两端面预埋若干个螺栓（6）；混凝土试件（1）的上、下部中间对应位置处设有正方形凹槽（7），位于混凝土试件（1）上部的正方形凹槽（7）的中间部位设有初始裂缝（2），初始裂缝（2）的两端处设有应变片（3），初始裂缝（2）的中部和两端部均设有夹式引伸计（4）；所述盖板A与混凝土试件（1）上的螺杆（5）连接处设置有螺纹孔（11），盖板A的中间位置设置有一个正方形角钢槽（12），正方形角钢槽（12）与正方形凹槽（7）相互配合密封连接，正方形角钢槽（12）的中间位置挖去尺寸小于正方形角钢槽（12）的正方形小钢块形成台阶形槽，台阶形槽内放置钢化玻璃（8），钢化玻璃（8）通过螺丝与台阶形槽固定，钢化玻璃（8）上对应混凝土试件（1）内的初始裂缝（2）位置设置有进水管接口（9）和出水管接口（10）；所述盖板B与混凝土试件（1）上的螺杆（5）连接处设置有螺纹孔（11），盖板B的中间位置设置有一个正方形角钢槽（12），正方形角钢槽（12）与正方形凹槽（7）相互配合密封连接。...

【技术特征摘要】
1.轴向力下混凝土试件水力劈裂试验密封装置，其特征在于，包括混凝土试件（1）、盖板A、盖板B和一面开口的长方体模具（15），所述长方体模具（15）内灌注混凝土得到混凝土试件（1）；混凝土试件（1）的上部中间与盖板A密封连接，混凝土试件（1）的下部中间对应盖板A处与盖板B密封连接；混凝土试件（1）沿其厚度方向预埋有若干个上下贯通且带螺纹的螺杆（5），混凝土试件（1）沿其长度方向的两端面预埋若干个螺栓（6）；混凝土试件（1）的上、下部中间对应位置处设有正方形凹槽（7），位于混凝土试件（1）上部的正方形凹槽（7）的中间部位设有初始裂缝（2），初始裂缝（2）的两端处设有应变片（3），初始裂缝（2）的中部和两端部均设有夹式引伸计（4）；所述盖板A与混凝土试件（1）上的螺杆（5）连接处设置有螺纹孔（11），盖板A的中间位置设置有一个正方形角钢槽（12），正方形角钢槽（12）与正方形凹槽（7）相互配合密封连接，正方形角钢槽（12）的中间位置挖去尺寸小于正方形角钢槽（12）的正方形小钢块形成台阶形槽，台阶形槽内放置钢化玻璃（8），钢化玻璃（8）通过螺丝与台阶形槽固定，钢化玻璃（8）上对应混凝土试件（1）内的初始裂缝（2）位置设置有进水管接口（9）和出水管接口（10）；所述盖板B与混凝土试件...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学志，方俊，张晓飞，王春霞，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21