本發(fā)明涉及混凝土載荷試驗(yàn)裝置領(lǐng)域，特別是基于軸向滲透和側(cè)向圍壓作用下的混凝土豎向機(jī)械荷載作用試驗(yàn)裝置試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

目前，對(duì)于混凝土材料在受到軸向滲透和側(cè)向圍壓環(huán)境的軸向受壓試驗(yàn)裝置還未有記載，但是針對(duì)此類混凝土在多種復(fù)雜情況下耦合作用的研究也因?yàn)榇祟悓?shí)驗(yàn)儀器的限制還不能開展，這主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)圍壓桶在進(jìn)行混凝土水環(huán)境時(shí)，不能做到軸向滲透水環(huán)境和側(cè)向圍壓水環(huán)境相對(duì)獨(dú)立，而本專利可以巧妙地解決這一大問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決基于軸向滲透和側(cè)向圍壓作用下的混凝土豎向機(jī)械荷載作用試驗(yàn)裝置。本發(fā)明型將軸向滲透環(huán)境和側(cè)向圍壓環(huán)境相互獨(dú)立，同時(shí)可以考慮多種尺寸的混凝土試件、多種滲透水速率、多級(jí)圍壓水壓力和不同軸向靜動(dòng)荷載等情況下的混凝土軸向滲透和側(cè)向圍壓試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：基于軸向滲透和側(cè)向圍壓作用下的混凝土豎向機(jī)械荷載作用試驗(yàn)裝置，它包括承壓臺(tái)底座，所述承壓臺(tái)底座的外緣加工有固定卡槽，所述固定卡槽上安裝有圍壓水箱，所述承壓臺(tái)底座的中心安裝有承壓平臺(tái)，所述承壓平臺(tái)的頂部設(shè)置有下部鋼制套環(huán)，在下部鋼制套環(huán)內(nèi)部安裝有混凝土試件，所述混凝土試件的頂部安裝有上部鋼制套環(huán)，所述上部鋼制套環(huán)內(nèi)部通過螺紋連接旋緊有上部滲透板，所述上部滲透板上均布加工有細(xì)密小孔，所述上部滲透板的中心卡槽插裝有滲透板鑰匙，所述承壓平臺(tái)上固定安裝有混凝土變形位移計(jì)，所述承壓平臺(tái)內(nèi)部貫穿設(shè)有滲透水排水管道直至承壓臺(tái)底座的側(cè)面，所述圍壓水箱的內(nèi)部頂端焊接固定有上部傳力柱，上部傳力柱中部設(shè)有貫穿的滲透水通道。

所述混凝土試件的底部與下部鋼制套環(huán)相接觸的位置套裝有隔水膠套，所述混凝土試件頂部與上部鋼制套環(huán)相接觸的位置套裝有隔水膠套。

所述下部鋼制套環(huán)的內(nèi)部通過螺紋連接旋緊有下部密封板。

所述混凝土試件通過試件固定鋼塊固定在承壓平臺(tái)上，所述試件固定鋼塊通過多條移動(dòng)卡槽固定在承壓平臺(tái)的頂部。

所述混凝土變形位移計(jì)的上部探頭下側(cè)焊接位移計(jì)桿部彈簧。

所述圍壓水箱的底端外部安裝有固定鋼塊，利用固定墊條箍緊至圍壓水箱側(cè)面，通過固定墊條上部的多個(gè)固定螺栓穩(wěn)定固定墊條及固定鋼塊。

所述上部傳力柱下部設(shè)有與混凝土上部鋼制套環(huán)對(duì)接的卡槽，保證鋼制套環(huán)可以完全嵌入傳力柱底部。

所述圍壓水箱的外壁上固定安裝有滲透水進(jìn)水閥門和圍壓水進(jìn)水閥門，在承壓臺(tái)底座的外壁上固定安裝有滲透水排水閥門和圍壓水排水閥門。

所述圍壓水箱的頂部設(shè)置有圍壓水箱上部換氣口，和圍壓桶加壓通道。

所述圍壓水箱的內(nèi)壁上安裝有圍壓水箱內(nèi)部壓力傳感器。

基于軸向滲透和側(cè)向圍壓作用下的混凝土豎向機(jī)械荷載作用試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于它包括以下步驟：

步驟一，實(shí)驗(yàn)前，先將混凝土試件進(jìn)行打磨處理加工，檢查圓柱體混凝土試件保證其上下表面無明顯裂紋，將其從底部嵌套入下部鋼制套環(huán)，通過下部鋼制套環(huán)后，將其套入鋼制套環(huán)上的隔水膠套直至上部鋼制套環(huán)，將滲透板鑰匙插入上部滲透板中部卡槽，將上部滲透板旋緊至上部鋼制套環(huán)內(nèi)側(cè)的螺紋，至此保證混凝土試件上部達(dá)到完全密封狀態(tài)，同理利用下部帶孔洞的下部密封板將其旋緊至下部鋼制套環(huán)，保證混凝土試件下部滲透水空間與外部圍壓水空間絕對(duì)隔絕。

步驟二，將混凝土試件擺放至承壓平臺(tái)中部，保證下部密封板中部的孔洞與滲透水排水管道入口對(duì)接成功，利用承壓平臺(tái)上部四面的試件固定鋼塊通過四條移動(dòng)卡槽將混凝土試件固定在承壓平臺(tái)中部，向下按動(dòng)混凝土變形位移計(jì)探頭，檢測(cè)混凝土變形位移計(jì)桿部彈簧是否正常運(yùn)作，利用電腦終端的位移變化曲線檢驗(yàn)高水壓作用下的混凝土變形位移計(jì)是否正常運(yùn)行。

步驟三，利用吊裝裝置，將吊裝至承壓平臺(tái)下部的承壓臺(tái)底座上，承壓臺(tái)底座側(cè)面設(shè)置有固定卡槽，將圍壓水箱內(nèi)側(cè)卡槽對(duì)接至承壓臺(tái)底座側(cè)面的固定卡槽，并利用圍壓水箱外部的桶圍壓固定鋼塊及固定墊條卡住圍壓水箱，旋緊固定墊條上的固定螺栓，保證圍壓水箱在高圍壓水作用下依舊穩(wěn)定。

步驟四，利用加載框架將上部傳力柱向下移動(dòng)至混凝土試件上部，以此將上部傳力柱內(nèi)側(cè)的卡槽對(duì)接上部鋼制套環(huán)，保證混凝土試件上部完全密封，至此滲透水通道與外圍圍壓水空間互不接觸，使混凝土試件軸向滲透水空間與外部圍壓水空間絕對(duì)隔絕，當(dāng)混凝土變形位移計(jì)傳出的數(shù)據(jù)顯示達(dá)到預(yù)設(shè)位移時(shí)，說明上部傳力柱已經(jīng)完全壓緊混凝土試件，此時(shí)暫停加載框架。此時(shí)打開滲透水進(jìn)水閥門和滲透水排水閥門，滲透水排水閥門通過承壓平臺(tái)內(nèi)部滲透水排水管道通向圍壓水箱外部空間，當(dāng)滲透水從滲透水排水閥門排出時(shí)，說明此時(shí)混凝土試件已被滲透水完全浸入，此裝置可以考慮通過調(diào)節(jié)不同滲透水浸入速度研究其對(duì)混凝土的影響。

步驟五，關(guān)閉圍壓水箱下部的圍壓水排水閥門，打開圍壓水箱進(jìn)水閥門將純凈水導(dǎo)入圍壓水箱，當(dāng)圍壓水箱上部換氣口出水后，說明圍壓水箱已經(jīng)完全被純凈水填滿，此時(shí)反復(fù)開關(guān)圍壓水箱上部換氣口三至五次，使得圍壓水箱內(nèi)的空氣被完全排出，利用加壓泵通過圍壓桶加壓通道對(duì)圍壓水箱內(nèi)部圍壓水進(jìn)行加壓，利用圍壓水箱內(nèi)部壓力傳感器測(cè)定水壓大小，當(dāng)圍壓接近預(yù)設(shè)圍壓值時(shí)，關(guān)閉圍壓桶加壓通道。

步驟六，通過軸向傳力柱對(duì)混凝土進(jìn)行軸向加壓，通過混凝土變形位移計(jì)傳出的數(shù)據(jù)信息，控制軸向傳力柱加載試驗(yàn)。

步驟七，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉滲透水進(jìn)水閥門，利用滲透水排水閥門將滲透水空間的滲透水排凈，同時(shí)打開圍壓水箱下部的圍壓水排水閥門，將圍壓水排凈，當(dāng)兩個(gè)排水閥門不在排水后，打開圍壓水箱，取出混凝土試件殘?jiān)?，并將儀器歸位。

本發(fā)明有如下有益效果：

通過將混凝土軸向滲透水和側(cè)向圍壓水環(huán)境實(shí)現(xiàn)完全獨(dú)立，可以實(shí)現(xiàn)混凝土在受到軸向滲透情況下和側(cè)向高水頭作用下的混凝土軸向機(jī)械荷載作用下多耦合作用的復(fù)雜情況的試驗(yàn)研究，該專利同時(shí)可以考慮多種尺寸的混凝土試件、多種滲透水速率、多級(jí)圍壓水壓力和不同軸向靜動(dòng)荷載等情況下的混凝土軸向滲透和側(cè)向圍壓試驗(yàn)裝置。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的主剖視圖。

圖2是本發(fā)明上部鋼制套環(huán)和圍壓水箱配合結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明滲透板鑰匙和上部鋼制套環(huán)配合結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，混凝土試件1、下部鋼制套環(huán)2、隔水膠套3、上部鋼制套環(huán)4、滲透板鑰匙5、上部滲透板6、下部密封板7、承壓平臺(tái)8、試件固定鋼塊9、移動(dòng)卡槽10、滲透水通道11、混凝土變形位移計(jì)12、圍壓水箱13、承壓臺(tái)底座14、固定卡槽15、固定鋼塊16、固定墊條17、固定螺栓18、上部傳力柱19、卡槽20、滲透水進(jìn)水閥門21、滲透水排水閥門22、圍壓水排水閥門23、圍壓水進(jìn)水閥門24、圍壓水箱上部換氣口25、圍壓桶加壓通道26、圍壓水箱內(nèi)部壓力傳感器27。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1：

如圖1-3，基于軸向滲透和側(cè)向圍壓作用下的混凝土豎向機(jī)械荷載作用試驗(yàn)裝置，它包括承壓臺(tái)底座14，所述承壓臺(tái)底座14的外緣加工有固定卡槽15，所述固定卡槽15上安裝有圍壓水箱13，所述承壓臺(tái)底座14的中心安裝有承壓平臺(tái)8，所述承壓平臺(tái)8的頂部設(shè)置有下部鋼制套環(huán)2，在下部鋼制套環(huán)2內(nèi)部安裝有混凝土試件1，所述混凝土試件1的頂部安裝有上部鋼制套環(huán)4，所述上部鋼制套環(huán)4內(nèi)部通過螺紋連接旋緊有上部滲透板6，所述上部滲透板6上均布加工有細(xì)密小孔，所述上部滲透板6的中心卡槽插裝有滲透板鑰匙5，所述承壓平臺(tái)8上固定安裝有混凝土變形位移計(jì)12，所述承壓平臺(tái)8內(nèi)部貫穿設(shè)有滲透水排水管道直至承壓臺(tái)底座14的側(cè)面，所述圍壓水箱13的內(nèi)部頂端焊接固定有上部傳力柱19，上部傳力柱19中部設(shè)有貫穿的滲透水通道11。

進(jìn)一步的，所述混凝土試件1的底部與下部鋼制套環(huán)2相接觸的位置套裝有隔水膠套3，所述混凝土試件1頂部與上部鋼制套環(huán)4相接觸的位置套裝有隔水膠套。其中所述隔水膠套3的大小可以根據(jù)試件大小更換，連接處經(jīng)過防水乳膠處理，達(dá)到絕對(duì)密封，外部水無法從連接處進(jìn)入膠套內(nèi)部。

進(jìn)一步的，所述下部鋼制套環(huán)2的內(nèi)部通過螺紋連接旋緊有下部密封板7。

進(jìn)一步的，所述混凝土試件1通過試件固定鋼塊9固定在承壓平臺(tái)8上，所述試件固定鋼塊9通過多條移動(dòng)卡槽10固定在承壓平臺(tái)8的頂部。通過四條移動(dòng)卡槽10將該試件卡住保持穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，所述混凝土變形位移計(jì)12的上部探頭下側(cè)焊接位移計(jì)桿部彈簧。保證位移計(jì)彈性恢復(fù)能力。

進(jìn)一步的，所述圍壓水箱13的底端外部安裝有固定鋼塊16，利用固定墊條17箍緊至圍壓水箱13側(cè)面，通過固定墊條17上部的多個(gè)固定螺栓18穩(wěn)定固定墊條17及固定鋼塊16。

進(jìn)一步的，所述上部傳力柱19下部設(shè)有與混凝土上部鋼制套環(huán)4對(duì)接的卡槽20，保證鋼制套環(huán)可以完全嵌入傳力柱底部。

進(jìn)一步的，所述圍壓水箱13的外壁上固定安裝有滲透水進(jìn)水閥門21和圍壓水進(jìn)水閥門24，在承壓臺(tái)底座14的外壁上固定安裝有滲透水排水閥門22和圍壓水排水閥門23。

進(jìn)一步的，所述圍壓水箱13的頂部設(shè)置有圍壓水箱上部換氣口25，和圍壓桶加壓通道26。

進(jìn)一步的，所述圍壓水箱13的內(nèi)壁上安裝有圍壓水箱內(nèi)部壓力傳感器27。

實(shí)施例2：

實(shí)驗(yàn)前，先將混凝土試件進(jìn)行打磨處理加工。

使用所述的基于軸向滲透和側(cè)向圍壓作用下的混凝土豎向機(jī)械荷載作用試驗(yàn)裝置，包括如下步驟：

步驟一：檢查圓柱體混凝土試件1保證其上下表面無明顯裂紋，將其從底部嵌套入下部鋼制套環(huán)2，通過下部鋼制套環(huán)2后，將其套入鋼制套環(huán)2上的隔水膠套3直至上部鋼制套環(huán)4。將滲透板鑰匙5插入上部滲透板6中部卡槽，將上部滲透板6旋緊至上部鋼制套環(huán)4內(nèi)側(cè)的螺紋，至此保證混凝土試件1上部達(dá)到完全密封狀態(tài)，同理利用下部帶孔洞的下部密封板7將其旋緊至下部鋼制套環(huán)2，保證混凝土試件1下部滲透水空間與外部圍壓水空間絕對(duì)隔絕。

步驟二：將混凝土試件1擺放至承壓平臺(tái)8中部，保證下部密封板中部的孔洞與滲透水排水管道入口對(duì)接成功，利用承壓平臺(tái)8上部四面的試件固定鋼塊9通過四條移動(dòng)卡槽10將混凝土試件1固定在承壓平臺(tái)8中部。向下按動(dòng)混凝土變形位移計(jì)12探頭，檢測(cè)混凝土變形位移計(jì)12桿部彈簧是否正常運(yùn)作，利用電腦終端的位移變化曲線檢驗(yàn)高水壓作用下的混凝土變形位移計(jì)12是否正常運(yùn)行。

步驟三：利用吊裝裝置，將吊裝至承壓平臺(tái)8下部的承壓臺(tái)底座上14，承壓臺(tái)底座14側(cè)面設(shè)置有固定卡槽15，將圍壓水箱13內(nèi)側(cè)卡槽對(duì)接至承壓臺(tái)底座14側(cè)面的固定卡槽15，并利用圍壓水箱13外部的桶圍壓固定鋼塊16及固定墊條17卡住圍壓水箱13，旋緊固定墊條上的固定螺栓18，保證圍壓水箱13在高圍壓水作用下依舊穩(wěn)定。

步驟四：利用加載框架將上部傳力柱19向下移動(dòng)至混凝土試件1上部，以此將上部傳力柱19內(nèi)側(cè)的卡槽20對(duì)接上部鋼制套環(huán)4，保證混凝土試件1上部完全密封，至此滲透水通道11與外圍圍壓水空間互不接觸，使混凝土試件1軸向滲透水空間與外部圍壓水空間絕對(duì)隔絕。當(dāng)混凝土變形位移計(jì)12傳出的數(shù)據(jù)顯示達(dá)到預(yù)設(shè)位移時(shí)，說明上部傳力柱19已經(jīng)完全壓緊混凝土試件1，此時(shí)暫停加載框架。此時(shí)打開滲透水進(jìn)水閥門21和滲透水排水閥門22，滲透水排水閥門22通過承壓平臺(tái)8內(nèi)部滲透水排水管道通向圍壓水箱13外部空間，當(dāng)滲透水從滲透水排水閥門22排出時(shí)，說明此時(shí)混凝土試件1已被滲透水完全浸入，此裝置可以考慮通過調(diào)節(jié)不同滲透水浸入速度研究其對(duì)混凝土的影響。

步驟五：關(guān)閉圍壓水箱13下部的圍壓水排水閥門23，打開圍壓水箱進(jìn)水閥門24將純凈水導(dǎo)入圍壓水箱13，當(dāng)圍壓水箱上部換氣口25出水后，說明圍壓水箱13已經(jīng)完全被純凈水填滿，此時(shí)反復(fù)開關(guān)圍壓水箱上部換氣口25三至五次，使得圍壓水箱13內(nèi)的空氣被完全排出，利用加壓泵通過圍壓桶加壓通道26對(duì)圍壓水箱13內(nèi)部圍壓水進(jìn)行加壓，利用圍壓水箱內(nèi)部壓力傳感器27測(cè)定水壓大小，當(dāng)圍壓接近預(yù)設(shè)圍壓值時(shí)，關(guān)閉圍壓桶加壓通道26。

步驟六：通過軸向傳力柱19對(duì)混凝土進(jìn)行軸向加壓，通過混凝土變形位移計(jì)11傳出的數(shù)據(jù)信息，控制軸向傳力柱19加載試驗(yàn)。

步驟七：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉滲透水進(jìn)水閥門21，利用滲透水排水閥門22將滲透水空間的滲透水排凈，同時(shí)打開圍壓水箱13下部的圍壓水排水閥門23，將圍壓水排凈，當(dāng)兩個(gè)排水閥門不在排水后，打開圍壓水箱13，取出混凝土試件1殘?jiān)x器歸位。

通過上述的說明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)。