一种应力松弛腐蚀试验一体机及试验方法

摘要

本发明公开了一种应力松弛腐蚀试验一体机及试验方法，该一体机包括基座、基座上固定设置有安装架，安装架包括两个左右平行设置的竖直安装板和连接在两个安装板之间的若干平行横杠；两个安装板中央设置有通孔，一个安装板外侧依次设置有加载机构和锚具；另一安装板外侧依次设置有力传感器和锚具；其中加载机构与基座固定，力传感器与安装板固定；在安装架中央设置有腐蚀箱，腐蚀箱左右两侧设置有可供待测钢材试样穿过的可密封安装孔。本发明的应力松弛腐蚀试验一体机可以测试钢材在耦合腐蚀条件下的应力松弛性能，从而对腐蚀环境下使用的钢材性能更具有指导价值。

说明书

技术领域

本发明涉及材料性能测试领域，具体涉及一种应力松弛腐蚀试验一体机及试验方法。

背景技术

在建筑行业中，预应力钢材是一种十分重要的金属建材，应用领域十分广泛。在规定温度和规定的约束条件下，金属材料的应力随时间的延长而减少，这种现象被称为应力松弛。对于预应力钢材而言，应力松弛性能是一种比较关键的性能指标，因此在实际应用环境中通常需要对预应力钢材的应力松弛性能进行检测，以确定该预应力钢材是否符合相应的标准和要求。例如国标GB/T 5224-2014对“预应力混凝土用钢绞线”的应力松弛性能进行了严格规定。

桥梁缆索通常采用平行钢丝或钢绞线制成，由于长期承受载荷并暴露于自然环境中，特别是大气污染严重地区、水污染严重地区、海滨及海洋环境，极易发生腐蚀破坏，严重者还会因坍塌而造成生命和财产的巨大损失。

现有检测仪器和方法基本上都是对钢材进行应力松弛性能和腐蚀性能单独分开检测，缺少对钢材在腐蚀状态下的应力松弛性能进行检测的仪器和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种应力松弛腐蚀试验一体机及试验方法，其能够在耦合腐蚀条件下对钢材的应力松弛性能进行检测。

根据本发明的第一方面，提供一种应力松弛腐蚀试验一体机，包括基座、基座上固定设置有安装架，安装架包括两个左右平行设置的竖直安装板和连接在两个安装板之间的若干平行横杠；两个安装板中央设置有通孔，一个安装板外侧依次设置有加载机构和锚具；另一安装板外侧依次设置有力传感器和锚具；其中加载机构与基座固定，力传感器与安装板固定；在安装架中央设置有腐蚀箱，腐蚀箱左右两侧设置有可供待测钢材试样穿过的可密封安装孔。

优选情况下，加载机构包括电机和减速机构，减速机构采用一级斜齿轮和一级蜗轮蜗杆减速机两级减速。

具体情况下，腐蚀箱上部设有加液口，下部设有放液口，腐蚀箱中还设有加热元件和控温元件。

优选情况下，锚具由内部夹持件和外部连接件组合而成，其中，夹持件整体呈筒状并且沿轴向方向被分成可活动的两部分，夹持件的外表面呈圆锥形，内表面呈圆柱形；连接件的内表面分为圆柱段和圆锥段，圆锥段用来与夹持件外表面配合，圆柱段直径小于夹持件内径。

进一步地，夹持件的内表面具有与待测试样的外表面相配合的固定结构，固定结构沿夹持件的纵向方向贯穿整个夹持件。

进一步地，在两个安装板外侧基座上还分别设置有可滑动支撑座，用于在装夹过程中支撑锚具。

进一步地，还包括设置在基座两端的防护装置。

根据本发明的第二方面，提供采用上述应力松弛腐蚀试验一体机的测试方法，包括以下步骤：

(1)双击电脑桌面实验软件，进入软件后输入试样详细信息；

(2)根据不同规格的试样选择合适的锚具，上好试样；

(3)切换到“手动运行方式”：先设定速度设定值，然后对试样预加载一定力值；

(4)调整试样两端的锚具，保持夹片间隙相同，端面齐平，调整时应保持载荷基本不变，调整好后手动加载到初始力值的20％；

(5)将腐蚀溶液加入腐蚀箱中，检查腐蚀箱是否有渗漏并做好密封；在操作台上按下加热启动按钮；

(6)待温度显示为实验要求数值后，切换到自动运行方式，最后点击实验开始；

(7)实验结束后保存数据，最后卸载力值，按下加热停止按钮，停止加热，放掉腐蚀溶液，用自来水冲洗腐蚀箱内部，卸下试样，实验结束。

本发明的应力松弛腐蚀试验一体机主要用于钢丝、钢绞线、螺纹钢等建筑用钢材松弛性能的测定，特别是可以测试在耦合腐蚀条件下的应力松弛性能，从而对腐蚀环境下使用的钢材性能更具有指导价值。

附图说明

图1为本发明的应力松弛腐蚀试验一体机的主视结构示意图。

图2为本发明中的锚具剖视结构示意图。

图3为图2中示出的锚具的夹持件的剖视图。

图4为图2中示出的锚具的连接件的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图详细地描述本发明的应力松弛腐蚀试验一体机的具体实施方式。本领域技术人员应当理解，下面描述的实施例仅是对本发明的示例性说明，而非用于对其作出任何限制。

参见图1，根据本发明的应力松弛腐蚀试验一体机包括基座1、基座1上固定设置有安装架2，安装架2包括两个左右平行对称设置的左安装板21和右安装板22，以及连接在两个安装板之间的若干平行横杠23。两个安装板中央设置有通孔，用来穿过待测试样10。右安装板22外侧依次设置有加载机构和锚具4；左安装板21外侧依次设置有力传感器3和锚具4。其中加载机构与基座1固定，力传感器3固定在左安装板21上。在安装架2中央设置有腐蚀箱8，腐蚀箱8左右两侧设置有可供待测试样10穿过的可密封安装孔。

加载机构包括电机6和减速机构7，电机6采用高频变速电机，减速机构7采用一级斜齿轮和一级蜗轮蜗杆减速机两级减速，蜗杆抵接锚具4，具有高传动效率，避免低频状态下产生爬行现象。加载机构采用程控匀速加载模式，加载过程平稳、准确、无冲击；采用微机控制加载和卸载作业全过程，实现加卸作业的完全程序化，保证在3～5分钟时间内自动完成加载，在1～2分钟内自动完成持荷。

腐蚀箱8为卧式圆柱形筒状，上部设有加液口，下部设有放液口，腐蚀箱8中还设有加热元件9和控温元件。可以根据需要设置不同组分腐蚀液和腐蚀温度。另外，还可以设有液位监测元件。腐蚀箱8的轴向长度大于200mm，具体可以为250-500mm，内径≥70mm。

具体参见图2-4，锚具4由内部夹持件41和外部连接件42组合而成。其中，夹持件41整体呈筒状并且沿轴向方向被分成可活动的两部分，夹持件外表面43呈圆锥形，夹持件内表面44呈圆柱形；连接件内表面分为圆柱段47和圆锥段48，圆锥段48用来与夹持件外表面43配合，圆柱段47直径小于夹持件41的内径。

进一步地，连接件的圆锥段48的纵向长度小于夹持件41的纵向长度，因此，在夹持件41被插设配合到连接件42时，夹持件42的端部从连接件42的外表面突出，从而方便进行拆卸和操作。

进一步地，夹持件内表面44具有与待测试样10的外表面相配合的固定结构，固定结构沿夹持件41的纵向方向贯穿整个夹持件。具体地，对于装夹螺纹钢，在图3所示的夹持件41中，夹持件41的固定结构包括多个凹沟45和位于这些凹沟45之间的接触部46。凹沟45能够与螺纹钢上的螺纹相配合，接触部46能够与螺纹钢的主体相接触。凹沟45之间的间距以及凹沟45的宽度与螺纹钢上的螺纹间距以及螺纹宽度相对应，从而使得能够稳定地保持所固定的螺纹钢。

夹持件外表面43上设置有若干个间隔开的沟槽(图中未示出)，以减小夹持件41与连接件42之间的摩擦接触面积，从而在使用完之后容易分离夹持件41和连接件42。

本发明采用上述结构的锚具装夹待测试样，在连接件42的圆柱段47受到向外拉力时，夹持件41产生反向力，从而能够产生进一步锁紧作用。有效地解决在操作时试样打滑以及夹持不稳定等问题。

进一步地，在两个安装板外侧基座1上还分别设置有可滑动支撑座5，用于在装夹过程中支撑锚具4，减少试验人员的劳动强度。

本发明的应力松弛腐蚀试验一体机还包括设置在基座两端的防护装置11。

本发明的应力松弛腐蚀试验一体机还包括电气控制系统和操作台，采用标准的ADAM系列模块实现A/D转换、RS485数据传送等功能，使得数据采集与电机控制更加简便、可靠。可以设计相应软件同时实现数据采集和电机控制功能，避免了以往同类设备中存在的繁琐工作。具有全自动功能，实时在线数据采集和电机控制。实时显示测试及分析数据和测试报告。

本发明的应力松弛腐蚀试验一体机用于测定钢材在给定初始负荷后，保持恒定拉伸总应变和恒温度条件下，应力随时间降低的性能变化。具体操作过程为：

(1)双击电脑桌面实验软件，进入软件后输入试样详细信息；

(2)根据不同规格的试样选择合适的锚具，上好试样；

(3)切换到手动运行方式：先设定速度设定值(3-4mm/min)，然后对试样预加载一定力值(2.5kN左右)；

(4)调整试样两端的锚具，保持夹片间隙相同，端面齐平。调整时应保持载荷基本不变(2.5kN左右)，调整好后手动加载到初始力值的20％；

(5)将腐蚀溶液加入腐蚀箱中，检查腐蚀箱是否有渗漏并做好密封；在操作台上按下加热启动按钮；

(6)待温度显示为实验要求数值后，切换到自动运行方式，最后点击实验开始；

(7)实验结束后保存数据，最后卸载力值，按下加热停止按钮，停止加热，放掉腐蚀溶液，用自来水冲洗腐蚀箱内部，卸下试样，实验结束。

本发明的应力松弛腐蚀试验一体机采用人工装夹，操作台集中控制的操作方式。具有智能化，精细化的特点。

以上所述仅为发明的具体实施例，并不是要对本发明作任何限制，凡是依据本发明精神对其进行等同变化和修饰，均在本发明技术保护方案的范畴之内。