本发明专利技术涉及一种模拟多场耦合条件下混凝土试件水力劈裂的试验装置，其特征是特制一个大圆柱压力室，在压力室内壁布置铜管，铜管连接外部的制冷和制热系统，控制压力室内温度；压力室底板上固定有一套特制的钢架夹具，试件安置于钢架夹具中；水压通过试件底部的钢套件及透水铜板施加于试件上，从试件上部的钢套件及透水铜板经水管导出。从而在常规三轴试验基础上增添了劈裂水压及温度环境的模拟，该发明专利技术克服了传统水力劈裂试验无法模拟温度环境变化的特点，能更加真实地反映水力劈裂的试验机理，适用于进行水固热耦合条件下的混凝土试件水力劈裂的试验研究。本发明专利技术具有很好的市场转化前景，适合推广。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种模拟多场耦合条件下混凝土试件水力劈裂的试验装置。
技术介绍
随着大型水利水电工程的不断建成和投入运行，大型水工混凝土结构越来越多，受设计和施工及养护等方面的影响，混凝土出现裂缝几乎是不可避免的，而高坝都是在深水压力和温度变化作用下运行的，因此本专利技术就是指在模拟多场耦合条件下的水力劈裂问题，尤其可以测出温度对水力劈裂的影响，由于稳定的温度环境难以模拟，加上水力劈裂的试验本身就难度大装置复杂，以往的试验研究由于模型材料，制作方法，量测技术等限制，以往的试验研究都未能全面地研究温度影响的劈裂试验，而本试验将整个水力劈裂装置放入一个密封室内，不仅可以加载轴压和围压，并且保证了稳定和有很大变化范围的温度环境。由此可以更加全面准确地研究水力劈裂问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有水力劈裂试验系统的缺陷，研制了一种可以模拟多场耦合条件下混凝土试件水力劈裂试验装置，可以测得多场耦合条件下水力劈裂特性的试验数据，可以适用于水力劈裂特性试验的研究。本专利技术的技术方案是，一种模拟多场耦合条件下混凝土试件水力劈裂的试验装置，包括内径为450mm，高450mm，壁厚15mm的大型圆柱体压力室，内部定位钢架，混凝土试件，混凝土试件上下端进出水钢架套件，布置于压力室内壁的导热铜管和各式传感器等。本专利技术所述试件采用四棱柱形，利用预制钢架及钢垫片，配合可从外部伸入的推杆将试件位置固定。试件本身套有橡胶套，上下方各加有透水铜片及小钢架套件，以实现水压的加载和轴向荷载的施加。试件安装完成后将整套压力室放在三轴试验机下，压力室顶盖中央布置可竖向活动的钢棒，实验开始后三轴试验机通过对钢棒加压将轴力传递到试件上。本专利技术所述压力室顶盖开有气孔，用导气管连接至外部氮气瓶，利用氮气瓶提供围压。本专利技术所述压力室内壁绕有若干圈导热铜管，连接到外部的压缩机，利用外部压缩机提供温度环境，本专利技术所述试验水压由导管经试件下垫块及压力室底座，通过外部油气水转换系统提供。本专利技术所述各式传感器包括三个位移传感器、一个荷载传感器和一个温度传感器，所述位移传感器布置在顶盖上测量竖向变形，另外，压力室内布置有两个位移传感器，位于试件左右两侧，测量试件的横向变形。荷载传感器布置于试件所处钢架后部，测量试件前后面的压力，温度传感器从顶盖螺栓孔旋转插入压力室内部以测量压力室内的温度，所有安装在装置中传感器均在主机上实现实时测量和数据保存。本专利技术的优点：1） 改变了传统劈裂试验无法模拟混凝土劈裂过程中的温度场的缺陷，本试验装置可模拟稳定的温度场，且此温度场可以模拟最低-20摄氏度至90摄氏度的温度情况。2） 可以根据试验需要，开展不同水压、围压、轴压和温度条件组合工况下的混凝土试件水力劈裂试验，研究不同条件下的混凝土结构水力劈裂特性。3） 试验过程中的水压、围压、轴压和温度数据采集互不干扰，可实现试验全过程全自动实时采集和数据保存。附图说明 附图1 本专利技术压力室俯视示意图；附图2 本专利技术压力室剖视示意图；附图3 上钢套件细部示意图；附图4 橡胶套示意图；附图5 前垫块及U型垫块示意图。图中：1轴力钢棒；2顶盖；3顶盖螺栓；4温度铜管；5轴力垫板；6上钢套件；7横向位移传感器；8混凝土试件；9下钢套件；10固定螺栓；11出水接口；12橡胶套；13后连接板；14钢架轴；15进水接口；16钢垫条；17荷载传感器；18后钢垫板；19前钢垫板；20推杆延长头；21前连接板；22进水口；23出水口；24推杆前端；25推杆；26钢套件上块预留孔；27钢套件上块；28钢套件中块上下面预留孔；29钢套件中块；30钢套件中块侧面预留孔；31钢套件连接螺栓；32钢套件下块；33透水铜板；34，橡胶套上面预留孔；35橡胶套上面留余部分；36前钢垫板弧形凹槽；37 U型垫块；38竖向位移传感器；39顶盖气孔；40温度传感器。具体实施方式 1）使用和适龄期的混凝土试件（8）长宽高为100mm×50mm×100mm，套入橡胶套（12）内，橡皮套规格为100mm×50mm×120mm，上下面中间开有80mm×30mm的开口（34），在两侧分别套入打有密集1.0mm直径孔洞的透水铜板（33）规格为100mm×50mm×5mm。钢套件（6）、（9）对称安装于透水铜板外侧，用于提供进出水管道的空间和传递轴力，上钢套件（6）内为出水口（11），下钢套件（9）内为进水口（15）。以上钢套件（6）的安装为例：上钢套件分为上块（27）规格100mm×50mm×5mm、中块（29）规格100mm×50mm×25mm、下块（32）规格100mm×50mm×5mm。下块中部开小口，安装出水口接头，插入导管（34）；在两侧中央位置固定两根螺栓（31）。中块上下表面开有与下块螺栓位置对应的孔，以及为方便出水接头安装预留出的大孔（28）；利用螺母将中块和下块固定在一起，固定前将下块塞入橡胶套内紧靠上部的透水铜板，于是橡胶套上表面留余部分（35）正好夹在中块和下块的中间，起到完全密封的作用；中块一侧预留孔（30）方便导管（34）导出。上块在中块螺栓凸出处预留孔洞（26），上块的厚度大于螺栓凸出中块的高度，从而安装上块后上块上表面平整，轴力方可施加。各块之间均有方便定位的卡槽如图中的点画线所示。下钢套件与上钢套件对称安装。试件套件安装完毕。2）安装钢架，钢架主体是由四根钢轴（14）连接前连接板（21）和后连接板（13）构成一个中空的空间。荷载传感器（17）和后垫板（18）与后连接板固定在一起，前连接板中间有孔安装有推杆延长头（20）。两个钢垫条（16）和两个U型钢垫块（37）分别固定在压力室底面，用于确定钢架的位置。将钢架放入钢垫条之间后，将1）步装好的试件套件放在压力室中央的U型钢垫块之间；将前垫板（36）放在前U型块上，同时将推杆推入，利用推杆前端（24）的预制小钢条和推杆延长头（20）后部的凹槽的组合控制延长头（20）弧形前部与前垫板（36）表面正中的弧形凹槽形成球铰，从而完全固定试件的位置。在上钢套件的顶部放置带有弧形凹槽的轴力垫块（5），使轴力能够均匀施加。3）将从试件套件中引出的进出水管分别连接在压力室底面的进水口（22）、出水口（23）上连接到压力室外部。4）横向位移传感器（7）安装在钢架两侧的竖钢杆上，可绕钢杆转动，在安装钢架及套件前可将传感器转到外侧，在试件安装完毕后，将传感器竖向移动到试件中部高度，旋转传感器使测针正对试件侧向中心。5）压力室由固定螺栓（10）固定在试验平台上。压力室内壁绕有传递温度的铜管（4）。压力室顶盖（2）由顶盖固定螺栓（3）固定在压力室上。顶盖中心为轴力钢棒（1），钢棒下端为弧形，安装后正对轴力垫块（5）的中心弧形凹槽，下移钢棒（1）与垫块（5）接触形成球铰。盖板上部安装竖向位移传感器（38），测针正对三轴仪的上压力面。压力室顶盖预留气孔（39），安装进出气接头，连接至气泵。温度传感器（40）从顶盖铜孔通过旋转插入压力室以测量温度6）本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模拟多场耦合条件下混凝土试件水力劈裂的试验装置，包括内径为450mm，高450mm，壁厚15mm的大型圆柱体压力室，内部定位钢架，混凝土试件，混凝土试件上下端进出水钢架套件，布置于压力室内壁的导热铜管和各式传感器，其特征在于：所述混凝土试件采用四棱柱形，利用预制钢架及钢垫片，配合可从外部伸入的推杆将试件位置固定，混凝土试件本身套有橡胶套，上下方各加有透水铜片及小钢架套件；试件安装完成后将整套压力室放在三轴试验机下；压力室顶盖中央布置可竖向活动的钢棒；压力室顶盖开有气孔，用导气管连接至外部氮气瓶；所述压力室内壁绕有若干圈导热铜管，连接到外部的压缩机。
【技术特征摘要】
1.一种模拟多场耦合条件下混凝土试件水力劈裂的试验装置，包括内径为450mm，高450mm，壁厚15mm的大型圆柱体压力室，内部定位钢架，混凝土试件，混凝土试件上下端进出水钢架套件，布置于压力室内壁的导热铜管和各式传感器，其特征在于：
所述混凝土试件采用四棱柱形，利用预制钢架及钢垫片，配合可从外部伸入的推杆将试件位置固定，混凝土试件本身套有橡胶套，上下方各加有透水铜片及小钢架套件；试件安装完成后将整套压力室放在三轴试验机下；压力室顶盖中...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘磊，沈振中，秦建香，徐力群，仲良，王瑞，焦延涛，蒋晓军，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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