1.一种三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验装置,其特征在于:包括三轴加载系统、水密封装置、水压加载系统和声发射测试系统;
混凝土构件具有前后向贯通的预制裂缝;
三轴加载系统用于向混凝土构件施加左右向荷载、前后向荷载和竖向荷载;
水密封装置包括两块密封钢板、T型凸槽、T型密封垫、进水孔和出水孔;两块密封钢板贴合在混凝土构件的前后侧面,T型凸槽设置在两块密封钢板的中部,并分别与预制裂缝相连通;每个T型凸槽均包括一体设置的板形槽和杆形槽,其中,板形槽朝向混凝土构件;
在其中一个T型凸槽一侧的密封钢板上设置进水孔;另一个T型凸槽一侧的密封钢板上设置出水孔;
在每个T型凸槽内各密封配合一个T型密封垫;每个T型密封垫内均设置有L型预留孔;L型预留孔的一端与预制裂缝相连通,另一端与进水孔或出水孔相连通;
水压加载系统,分别与进水孔和出水孔相连通,用于向预制裂缝内施加0 400m的高压~水头;
声发射测试系统包括若干个声发射传感器,用于监测混凝土构件水力劈裂过程中,预制裂缝发展变化的声发射信号。
2.根据权利要求1所述的三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验装置,其特征在于:还包括试样模具,试样模具包括底板、四块侧板和钢片;底板放置在底座上,四块侧板可拆卸式围合在底板四周,并形成立方体空腔,用于浇筑立方体的混凝土构件;
试样模具的前侧板和后侧板均设置有裂缝预留孔,用于插设钢片,从而形成混凝土构件的预制裂缝。
3.根据权利要求1所述的三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验装置,其特征在于:水密封装置还包括螺杆和螺母,两块密封钢板通过若干根螺杆和若干个螺母相连接,从而密封贴合在混凝土构件的前后侧面。
4.根据权利要求1所述的三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验装置,其特征在于:三轴加载系统包括左右向加载机构、前后向加载机构和竖向加载机构,分别用于施加左右向荷载、前后向荷载和竖向荷载;其中,左右向加载机构和前后向加载机构均包括反力架、钢性凸块、自锁式千斤顶;在混凝土构件的左右侧面各设置一块左右向加载板;
反力架架设在混凝土构件的左右或前后两侧;钢性凸块和自锁式千斤顶均安装在反力架上,另一端分别与两块左右向加载板或两块密封钢板相接触;
通过自锁式千斤顶的水平向伸缩,实现左右向荷载或前后向荷载的施加。
5.根据权利要求4所述的三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验装置,其特征在于:竖向加载机构包括竖向加载头、伺服压力机和竖向钢垫板;竖向钢垫板放置在混凝土构件的顶面;竖向加载头能在伺服压力机的驱动下,实现竖向升降滑移,从而对混凝土构件施加竖向荷载。
6.根据权利要求1所述的三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验装置,其特征在于:每个T型密封垫均包括一体设置的T型头部和T型杆部,其中,T型头部与T型凸槽的板形槽相配合,T型杆部与T型凸槽的杆形槽相配合。
7.根据权利要求6所述的三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验装置,其特征在于:T型头部的厚度小于板形槽的厚度,T型头部、板形槽和预制裂缝之间形成集水腔。
8.根据权利要求1所述的三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验装置,其特征在于:声发射测试系统包括八个声发射传感器;每个T型凸槽两侧的密封钢板上均对称布设四个传感器安装孔,每个传感器安装孔内安装一个声发射传感器。
9.一种三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1,制备混凝土构件:制备完成的混凝土构件呈立方体,且具有贯通的预制裂缝;
步骤2,组装三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验装置:将步骤1-8任一项所述的三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验装置进行组装;组装时,将T型密封垫密封充填在两个T型凸槽内,T型密封垫的T型头部、T型凸槽的板形槽和混凝土构件之间形成集水腔;
步骤3,三轴加载:根据设置要求,对混凝土构件施加单轴、双轴或三轴向力;
步骤4,注入高压水:在达到预定轴向加载力后,开启水压加载系统,向进水孔注入0~
400m的高压水头;高压水头依次经过进水孔和相连的集水腔后,进入预制裂缝;
步骤5,观测劈裂的经时过程:在注入高压水的同时,开启声发射测试系统,声发射传感器实时监测预制裂缝的发展变化的声发射信号,直至混凝土构件发生水力劈裂破坏,从而实现整个水力劈裂过程的经时监测。
10.根据权利要求9所述的三轴应力下混凝土构件水力劈裂试验方法,其特征在于:步骤1中,混凝土构件的制备方法,包括如下步骤:步骤11,组装试样模具:将试样模具的底板放置在底座上,将试样模具的四块侧板可拆卸式连接在底板四周,形成立方体空腔;并使得前侧板和后侧板含有裂缝预留孔;接着,将钢片前后贯通式插设在两个裂缝预留孔中;
步骤12,混凝土浇筑:将设定配合比的混凝土材料浇筑在步骤11形成的立方体空腔中,并振捣成型;
步骤13,形成混凝土构件:待成型的混凝土初凝时,拔出钢片;24h后,拆除试样模具中的四块侧板,养护,形成含有前后向贯通预制裂缝的混凝土构件。