多因素耦合作用下的材料徐變性能的測(cè)試裝置及測(cè)試方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種多因素耦合作用下的材料徐變性能的測(cè)試裝置，包括支架、砝碼、環(huán)形加熱套、第一容器、應(yīng)變解調(diào)儀、電源、溫度控制器、密封薄膜和第一試件，支架包括第一承壓板、第二承壓板、底板、第一支承桿和第二支承桿，密封薄膜固定連接在第二承壓板和底板上，砝碼位于第一承壓板上，環(huán)形加熱套罩在第二承壓板和底板外側(cè)，第一試件位于底板的中心，第一試件上貼覆第一應(yīng)變傳感器，第一應(yīng)變傳感器與應(yīng)變解調(diào)儀連接，電源與溫度控制器的電源輸入端連接，溫度控制器的輸出端與環(huán)形加熱套連接。該測(cè)試裝置可以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)還公開(kāi)可一種該測(cè)試裝置的測(cè)試方法，簡(jiǎn)單易操作，可以保持長(zhǎng)期施加荷載過(guò)程中試件無(wú)應(yīng)力松馳。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于材料耐久性測(cè)試技術(shù)范疇，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種多因素耦合作用下的材料徐變性能的測(cè)試裝置，同時(shí)，還涉及該多因素耦合作用下的材料徐變性能的測(cè)試裝置的測(cè)試方法。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，由于國(guó)家政策大力支持，高速鐵路在中國(guó)得到了迅速發(fā)展。“十一五”期間，全國(guó)鐵路基本建設(shè)投資完成I. 98萬(wàn)億元，截止2010年底，全國(guó)鐵路營(yíng)運(yùn)里程達(dá)9. I萬(wàn)公里(世界第二)，時(shí)速200公里以上高鐵里程大8358公里(世界第一)，到2015年全國(guó)鐵路營(yíng)運(yùn)里程將達(dá)到12萬(wàn)公里以上，其中高速鐵路I. 6萬(wàn)公里以上，2020年高鐵里程將達(dá)到5萬(wàn)公里。CRTSII型板式無(wú)碴軌道是無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)的一種，主要由鋼軌、扣件、無(wú)碴軌道板、CA砂衆(zhòng)(又叫水泥浙青砂衆(zhòng)，cement asphalt mortar)、水硬性支承層和防凍層等組成,其中，CA砂漿是在其它土木工程結(jié)構(gòu)施工完成以后通過(guò)專用的施工機(jī)械灌注在無(wú)碴軌道板和混凝土底座之間厚度約20-50_的狹長(zhǎng)空間內(nèi)，主要作用是支承、調(diào)節(jié)、緩沖、吸振等，并提供足夠的剛度和彈韌性，其性能與施工質(zhì)量對(duì)于高速列車運(yùn)行過(guò)程中的平順性、舒適性和安全性起到至關(guān)重要的作用。隨著列車運(yùn)行速度的提高，安全行車和舒適性對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的幾何精度和穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高。可以說(shuō)，CA砂漿的質(zhì)量好壞和服役狀態(tài)關(guān)乎整個(gè)軌道結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。但近期的研究和調(diào)查表明，國(guó)內(nèi)某高速鐵路的現(xiàn)場(chǎng)軌道結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀的調(diào)研發(fā)現(xiàn)在列車實(shí)際運(yùn)行之前，不同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部位(包括橋基、路基、隧道和過(guò)渡段等)的CA砂漿已經(jīng)出現(xiàn)比較明顯的開(kāi)裂現(xiàn)象、CA砂漿和上下層接觸面的脫粘和裂紋以及軌道板和混凝土底座板的開(kāi)裂現(xiàn)象也同樣比較嚴(yán)重。這些破損嚴(yán)重影響著高鐵的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)耐久性。造成早期破損的原因來(lái)自多方面一方面，高鐵跨越區(qū)域廣，工程結(jié)構(gòu)所面臨的使用環(huán)境條件復(fù)雜，不同區(qū)域的溫度、濕度、日照強(qiáng)度、雨、雪、冰凍等氣候狀況和地質(zhì)水文狀況差異很大 ’另一方面，軌道結(jié)構(gòu)要承受前所未有的高速、重載和大流量車輛荷載的長(zhǎng)期作用。這種復(fù)雜的荷載和環(huán)境耦合作用加速了高速鐵路無(wú)碴軌道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的早期損傷，并對(duì)高速鐵路的可持續(xù)發(fā)展提出了一系列嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和巨大的資金需求。因此，有必要對(duì)CA砂漿的體積變形規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)性的研究。根據(jù)工程實(shí)際中CA砂漿所處環(huán)境、氣候和荷載情況，將影響耐久性的主要因素進(jìn)行合理組合，系統(tǒng)開(kāi)展雙重或多重破壞因素作用下混凝土耐久性研究，量化因素與因素間的交互作用，是當(dāng)前學(xué)科的重大科學(xué)技術(shù)與理論難題，目前己引起國(guó)際學(xué)術(shù)界廣泛和高度重視，其研究成果將對(duì)水泥基材料結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)及其壽命預(yù)測(cè)產(chǎn)生重大影響。研究水泥浙青砂漿在應(yīng)力和環(huán)境因素作用下的徐變變形問(wèn)題，首要任務(wù)就是要建立能夠進(jìn)行同時(shí)考慮2個(gè)或以上破壞因素的試驗(yàn)方法體系。考慮到在實(shí)際工程中，CA砂漿是在承載狀態(tài)下工作和運(yùn)行的。因此，研究荷載與其它破壞因素共同作用下CA砂漿具有重要的理論研究意義和廣泛的工程應(yīng)用價(jià)值，特別是壓縮應(yīng)力作用下的CA砂漿體積變形規(guī)律研究對(duì)于軌道結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工非常關(guān)鍵。在建立考慮環(huán)境因素影響的CA砂漿體積變形試驗(yàn)方法時(shí)，有3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題必須解決第一，設(shè)計(jì)能夠?qū)υ嚰┘訙?zhǔn)確、恒定荷載的試驗(yàn)加載系統(tǒng)；第二，設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠的溫度和濕度控制系統(tǒng)；第三，建立能夠?qū)虞d的試件進(jìn)行連續(xù)、快速的無(wú)損試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外對(duì)CA砂漿體積變形研究較少，綜合已有的水泥基材料徐變變形文獻(xiàn)資料不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的加載裝置大都采用的是彈簧加載的方式，尚未有有效的方法能夠保持試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)力恒定。其主要原因有兩個(gè)①試驗(yàn)過(guò)程中，材料不斷發(fā)生變形，直接影響彈簧所能提供的應(yīng)力，實(shí)際發(fā)生的是材料的松弛現(xiàn)象；②受加載應(yīng)力的影響，很難利用重力或者杠桿等加載方式。上述缺點(diǎn)限制了試驗(yàn)室研究和實(shí)際狀態(tài)水泥基材料徐變變形規(guī)律的相關(guān)性。因此，研制適用于CA砂漿等水泥基復(fù)合材料，且能保持長(zhǎng)期持荷過(guò)程中應(yīng)力恒定的實(shí)驗(yàn)裝置在多因素徐變研究中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于軌道結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)價(jià)也提供了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)儀器，前景十分廣闊。·
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
技術(shù)問(wèn)題本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種多因素耦合作用下的材料徐變性能的測(cè)試裝置，該測(cè)試裝置可以提高測(cè)試過(guò)程的可靠性，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性；同時(shí)還提供一種該測(cè)試裝置的測(cè)試方法，該測(cè)試方法簡(jiǎn)單易操作，可以保持長(zhǎng)期施加荷載過(guò)程中試件無(wú)應(yīng)力松馳，且應(yīng)力分布均勻。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是一種多因素耦合作用下的材料徐變性能的測(cè)試裝置，所述的測(cè)試裝置包括支架、砝碼、環(huán)形加熱套、盛有飽和無(wú)機(jī)鹽溶液的第一容器、應(yīng)變解調(diào)儀、電源、溫度控制器、密封薄膜和第一試件，其中，支架包括第一承壓板、第二承壓板、底板、第一支承桿和第二支承桿，第一支承桿固定連接在第一承壓板和第二承壓板之間，第二支承桿的底端固定連接在底板上，第二承壓板穿過(guò)第二支承桿，并且第二承壓板通過(guò)滑動(dòng)軸承與第二支承桿連接；密封薄膜固定連接在第二承壓板和底板上，使得第二承壓板和底板之間形成密封腔體；砝碼位于第一承壓板上，環(huán)形加熱套罩在第二承壓板和底板外側(cè)，第一容器位于底板上，第一試件位于底板的中心，第一試件的外壁上貼覆第一應(yīng)變傳感器，第一應(yīng)變傳感器通過(guò)導(dǎo)線與應(yīng)變解調(diào)儀連接，電源與溫度控制器的電源輸入端連接，溫度控制器的輸出端與環(huán)形加熱套連接。進(jìn)一步，所述的多因素耦合作用下的材料徐變性能的測(cè)試裝置，還包括η個(gè)測(cè)試單元，每個(gè)測(cè)試單元包括第三承壓板、盛有飽和無(wú)機(jī)鹽溶液的第二容器、第二試件和第二應(yīng)變傳感器，第二容器位于第三承壓板上，第二試件位于第三承壓板的中心位置，第二應(yīng)變傳感器貼覆在第二試件的外壁上；每個(gè)測(cè)試單元位于第二承壓板和底板之間，且第三承壓板穿過(guò)第二支承桿，第三承壓板通過(guò)滑動(dòng)軸承與第二支承桿連接，第二應(yīng)變傳感器通過(guò)導(dǎo)線與應(yīng)變解調(diào)儀連接；η為大于等于I的整數(shù)。上述的多因素耦合作用下的材料徐變性能的測(cè)試裝置的測(cè)試方法，該測(cè)試方法包括以下步驟第一步制作材料試件，利用攪拌機(jī)攪拌材料原材料，制成材料漿體；然后將材料漿體澆筑在預(yù)設(shè)的圓柱或者棱柱形模具中，待材料漿體硬化后，形成材料試件；第二步連接應(yīng)變測(cè)試裝置拆除模具，打磨材料試件表面，去掉表面浮渣，形成表面光滑的第一試件；第三步對(duì)試件進(jìn)行濕度平衡，配制與控制濕度相對(duì)應(yīng)的飽和無(wú)機(jī)鹽溶液，然后將第一試件放入飽和無(wú)機(jī)鹽溶液形成的環(huán)境中，進(jìn)行濕度平衡，并記錄第一試件的重量變化，當(dāng)?shù)谝辉嚰闹亓坎辉僮兓瘯r(shí)，進(jìn)入第四步；第四步調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，首先，將第一應(yīng)變傳感器固定在第一試件的外壁上，第一應(yīng)變傳感器與應(yīng)變解調(diào)儀相連；將第一試件放置在底板的中心位置，再將盛有無(wú)機(jī)鹽溶液的第一容器放置在底板上；然后，用密封薄膜對(duì)底板和第二承壓板之間進(jìn)行密封；隨后，設(shè)定試件所處環(huán)境的目標(biāo)溫度，通過(guò)溫度控制器和環(huán)形加熱套，對(duì)第一試件所處環(huán)境的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使第一試件所處環(huán)境溫度等于目標(biāo)溫度； 第五步進(jìn)行徐變測(cè)試通過(guò)溫度控制器觀察環(huán)形加熱套內(nèi)的溫度變化，當(dāng)溫度達(dá)到目標(biāo)值且不再變化時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行材料的徐變測(cè)試將砝碼放置在第一承壓板上，第一承壓板對(duì)第二承壓板施加壓力，第二承壓板沿著第二支承桿下移，直至第二承壓板對(duì)第一試件施加壓力；同時(shí)，開(kāi)啟應(yīng)變解調(diào)儀，采集應(yīng)變數(shù)據(jù)，通過(guò)第一試件的應(yīng)變隨時(shí)間的變化，測(cè)定第一試件在應(yīng)力和環(huán)境因素耦合作用下的材料徐變的應(yīng)變情況。有本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多因素耦合作用下的材料徐變性能的測(cè)試裝置，其特征在于，所述的測(cè)試裝置包括支架（1）、砝碼（2）、環(huán)形加熱套（3）、盛有飽和無(wú)機(jī)鹽溶液的第一容器（4）、應(yīng)變解調(diào)儀（5）、電源（6）、溫度控制器（7）、密封薄膜（8）和第一試件（9），其中，支架（1）包括第一承壓板（101）、第二承壓板（102）、底板（103）、第一支承桿（104）和第二支承桿（105），第一支承桿（104）固定連接在第一承壓板（101）和第二承壓板（102）之間，第二支承桿（105）的底端固定連接在底板（103）上，第二承壓板（102）穿過(guò)第二支承桿（105），并且第二承壓板（102）通過(guò)滑動(dòng)軸承（14）與第二支承桿（105）連接；密封薄膜（8）固定連接在第二承壓板（102）和底板（103）上，使得第二承壓板（102）和底板（103）之間形成密封腔體；砝碼（2）位于第一承壓板（101）上，環(huán)形加熱套（3）罩在第二承壓板（102）和底板（103）外側(cè)，第一容器（4）位于底板（103）上，第一試件（9）位于底板（103）的中心，第一試件（9）的外壁上貼覆第一應(yīng)變傳感器（10），第一應(yīng)變傳感器（10）通過(guò)導(dǎo)線與應(yīng)變解調(diào)儀（5）連接，電源（6）與溫度控制器（7）的電源輸入端連接，溫度控制器（7）的輸出端與環(huán)形加熱套（3）連接。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳惠蘇，邱克超，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：