一种混凝土试块微型加载装置

本发明涉及一种混凝土试块微型加载装置，属混凝土检测。

背景技术：

1、冻结法建设矿井过程中，混凝土井壁浇筑后，从浇筑自然温度三天左右升至80℃左右的水化热温度，随后随着冻结温度的传递又逐渐降低至-20℃左右的冻结温度，整个过程中混凝土的强度在不断变化，土体作用于井壁上的荷载也在不断变化。因此研究混凝土在受荷作用下随温度变化的强度增长和力学特性就显得很有必要，但现实中的任何压力机都无法放进温控箱进行养护试验，如果将整个实验室的温度和湿度模拟井下条件又很难做到，或者所需费用太高。

2、因此针对这一问题，为了满足对混凝土式样块在不同温度环境、湿度环境及受荷条件下的力学性能变化检测及研究作业的需要，迫切需要开发一种专用的检测设备及检测手段，用于解决现有技术中的技术问题，满足实际生产及研究工作的需要。

技术实现思路

1、为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种混凝土试块微型加载装置及方法，该发明整体体积小、重量轻，可以轻松的将混凝土试块与加载装置整体放置于温控箱中进行加载状态下养护,且设备具有良好的结构稳定性，同时设备制造、使用和维护成本低廉，操作简便，同时，在运行中另与外部试验设备间具有良好的兼容性，在有效提高设备及试验工作灵活性和便捷性的同时，一方面可有效的提高检测试样与外部检测环境之间温度、水份交换作业的工作效率，从而有效满足多种复杂工作环境模拟仿真的需要，提高检测作业的工作精度；另一方面可在检测过程中可对检测试样受力、温度、湿度及检测时间实现同步且连续检测和数据采集，从而可精确实现混凝土在变温度、湿度、时间及受荷状态负载条件下下的力学性能综合研究的需要，为混凝土施工提供可靠的施工设计依据。

2、一种混凝土试块微型加载装置，包括承载托板、高强度螺栓、压下螺母、承载板、调节压板、荷重传感器、压下机构，承载托板、承载板和调节压板均为横断面呈矩形的板状结构，承载托板和调节压板上均设若干环绕其中心点的调节螺孔，调节压板位于承载托板正上方并与承载托板间同轴分布，且承载托板和调节压板间通过至少四条环绕承载托板中心均布的高强度螺栓连接，高强度螺栓轴线分别与承载托板和调节压板轴线垂直分布，其两端分别通过调节螺孔与承载托板和调节压板连接，同时高强度螺栓两端另分别与一个压下螺母连接，其中高强度螺栓下端面连接压下螺母与承载托板下端面相抵，高强度螺栓上端面连接的压下螺母与调节压板上端面相抵，调节压板下端面设一个与其同轴分布的荷重传感器，且调节压板通过荷重传感器与压下机构连接，压下机构与调节压板同轴分布，其下端面与承载板上端面连接并同轴分布，承载板位于承载托板、调节压板之间，承载板与承载托板之间构成检测腔、承载板与调节压板间构成驱动腔。

3、进一步的，所述的承载板外侧面设导向套，承载板通过导向套包覆在高强度螺栓外，且导向套与高强度螺栓间滑动连接。

4、进一步的，所述的压下机构为液压机构。

5、进一步的，所述的承载托板面积为承载板、调节压板面积的至少1.5倍，同时所述承载托板下端面设至少四个环绕其中点均布的调节螺栓，且各调节螺栓下端面均位于高强度螺栓下端面至少5毫米。

6、一种混凝土试块微型加载装置的混凝土试块实验方法，包括如下步骤：

7、s1，试样装载，首先根据待检测混凝土试样的结构选择承载托板、高强度螺栓、承载板、调节压板的结构和体积，并使承载板面积为待检测混凝土试样上端面面积的1.1—1.5倍，然后进行承载托板、高强度螺栓、压下螺母、承载板、调节压板、荷重传感器、压下机构组装，并得到成品加载装置，并使荷重传感器与外部实验设备的检测电路电气连接，使压下机构与外部的驱动动力机构连通；最后将待检测混凝土试样放置在承载托板上端面并与承载托板同轴分布，同时驱动压下机构运行，由压下机构驱动承载板下行，由承载板对待检测混凝土试样上端面施加荷载，从而完成对待检测混凝土试样模拟受荷状态，同时由荷重传感器对待检测混凝土试样的施加荷载进行数据采集，并使初始状态下检测到压力值为0；

8、s2，试样检测，完成s1步骤后，将若干成品加载装置和安装在其内的待检测混凝土试样一同安装定位在养护箱内并与养护箱底部间连接定位，同时成品加载装置轴线与养护箱底部垂直分布，然后在养护箱内检测水，并使检测水液面位于成品加载装置的承载托板下方，并同时驱动养护箱运行调节养护温度，并对各待检测混凝土试样按设定温度养护72小时，并在养护过程中驱动成品加载装置的荷重传感器、压下机构运行，一方面由压下机构驱动承载板下行并对待检测混凝土试样施加压力；另一方面由荷重传感器对待检测混凝土试样的复杂压力进行同步检测；

9、s3,数据汇总，完成s2步骤后，将s2步骤中采集的相同时段内待检测混凝土试样承受的压力、湿度及温度数据统一汇总，得到待检测混凝土试样强度受养护荷载、时间、温度、湿度变化影响统计表，并生成待检测混凝土试样强度受养护荷载、时间、温度、湿度变化的关系曲线图，即可完成试验作业；并对完成试验作业后的实验装置及成品加载装置进行清理。

10、进一步的，所述的s2步骤中，养护箱包括箱体、注水管、电加热器、温度传感器、温湿度传感器、液位传感器、超声波雾化装置、驱动电路及养护箱盖，其中所述箱体为横断面呈“凵”字形槽状结构，其上端面与养护箱盖连接并构成闭合腔体结构，所述电加热器和超声波雾化装置均至少两个，与箱体底部连接并环绕箱体底部中点均布，且电加热器和超声波雾化装置间相互间隔分布，所述液位传感器至少两个，位于箱体内并与箱体侧壁间连接，同时所述液位传感器通过滑槽与箱体内侧面滑动连接，且滑槽轴线与箱体底部垂直分布，所述箱体内另设一个温度传感器和至少两个温湿度传感器，其中所述温度传感器与箱体底部连接，所述温湿度传感器与箱体侧壁连接，且各温湿度传感器沿与箱体底部垂直分布的直线方向从上向下均布，所述注水管至少一条，其有效长度至少80%部分位于箱体内，且注水管下端面与箱体底部之间间距为5—10厘米，同时注水管上端面透过养护箱盖位于箱体外，此外，所述注水管另通过若干卡扣与箱体内侧面连接，且注水管轴线与箱体底部呈45°—90°夹角，所述电加热器、温度传感器、温湿度传感器、液位传感器、超声波雾化装置均与驱动电路电气连接，且驱动电路与箱体外侧面连接。

11、进一步的，所述的箱体内设强化支撑座，所述强化支撑座包括定位板、承载立柱、导向槽，其中所述定位板为横端面呈矩形的板状结构，且定位板上均布若干承载槽，每个承载槽内均设一个成品加载装置，成品加载装置与承载槽间同轴分布，所述定位板下端面设若干承载立柱，所述承载立柱与定位板下端面垂直分布，并环绕定位板轴线均布，同时定位板通过定位立柱与箱体底部相抵，同时所述定位板上端面位于成品加载装置的承载托板下方0—10毫米，并位于箱体底部上方至少5厘米，此外，所述定位板外侧面另通过导向槽与箱体内侧面滑动连接。

12、进一步的，所述的承载立柱包括基柱、浮块、牵引绳，所述基柱为轴向截面呈矩形的柱状结构，其上端面与至少一条牵引绳连接，并通过牵引绳与至少一个浮块的下端面连接，所述浮块上端面与定位板下端面连接。

13、进一步的，所述的驱动电路为以fpga芯片、可编程控制器中的任意一种。

14、本发明整体体积小、重量轻，可以轻松的将混凝土试块与加载装置整体放置于温控箱中进行加载状态下养护,且设备具有良好的结构稳定性，同时设备制造、使用和维护成本低廉，操作简便，同时，在运行中另与外部试验设备间具有良好的兼容性，在有效提高设备及试验工作灵活性和便捷性的同时，一方面可有效的提高检测试样检测条件与外部检测环境之间温度、水份交换效率的仿真性，从而有效满足多种复杂工作环境模拟仿真的需要，提高检测作业的工作精度；另一方面可在检测过程中可对检测试样受力、温度、湿度及检测时间实现同步且连续检测和数据检测，从而可精确实现混凝土在变温度、湿度、时间及受荷状态负载条件下下的力学性能综合研究的需要，为混凝土施工提供可靠的施工设计依据。