一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，該裝置包括試驗(yàn)機(jī)底座、試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)、兩個(gè)支撐柱、伺服壓力機(jī)、兩個(gè)螺旋滑塊、壓力墊板、柱式壓力傳感器、單點(diǎn)加載支座、卡座、墊片、兩個(gè)活動(dòng)鉸支座、兩個(gè)楔形刀口、夾式引伸儀、固定螺絲、兩個(gè)位移傳感器。本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單、合理，成本較低，且可由混凝土抗壓試驗(yàn)機(jī)改造而成，可以針對(duì)不同尺寸的混凝土試樣進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，壓力傳感器、夾式引伸儀、位移傳感器均獨(dú)立采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)測(cè)量精度高，易于操作，便于拆卸，其中單點(diǎn)加載支座可拆卸替換為雙點(diǎn)加載支座，進(jìn)行四點(diǎn)彎梁試驗(yàn)，一機(jī)多用。
【專利說明】
一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及土木工程的力學(xué)特性測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，越來越多例如混凝土大壩、海上石油平臺(tái)、原子能反應(yīng)堆等大型混凝土工程項(xiàng)目提上日程。而混凝土作為一種高脆性、低抗拉材料，在進(jìn)行這些大型混凝土項(xiàng)目時(shí)，在施工過程中溫度應(yīng)力或澆筑質(zhì)量不佳等內(nèi)因與在使用過程中由于荷載或環(huán)境因素等外因?qū)⒃诨炷林挟a(chǎn)生裂縫，而一旦產(chǎn)生裂縫，混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)在實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)小于其抗拉強(qiáng)度的情況下發(fā)生破壞，從而大大減少混凝土結(jié)構(gòu)的安全性與服役壽命。裂縫的存在不可避免，為了解決在宏觀裂縫情況下，裂縫的擴(kuò)展與結(jié)構(gòu)的安全度問題，需要通過測(cè)試混凝土的斷裂特性來更好的設(shè)計(jì)混凝土的修補(bǔ)加固方案。
[0003]目前在測(cè)試混凝土斷裂性能方面，國際上對(duì)于國際材料與結(jié)構(gòu)試驗(yàn)聯(lián)合會(huì)(RILEM)推薦的的基于雙參數(shù)模型的三點(diǎn)彎梁斷裂試驗(yàn)應(yīng)用較廣，但該方法在試驗(yàn)過程中要求循壞加卸載，對(duì)試驗(yàn)儀器要求較高。而我國學(xué)者徐世烺提出的雙K斷裂準(zhǔn)則三點(diǎn)彎曲梁斷裂試驗(yàn)避免了試驗(yàn)過程中的加卸載，在普通實(shí)驗(yàn)室中易于進(jìn)行測(cè)試。本發(fā)明裝置即是基于雙K斷裂準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0004]雙K斷裂準(zhǔn)則通過起裂斷裂韌度、等效斷裂韌度來描述混凝土的斷裂性能，同時(shí)斷裂能也是描述裂縫擴(kuò)展能量消耗的一個(gè)重要參數(shù)。而在計(jì)算上述三者時(shí)，需要精確的荷載-裂紋口張開位移(CMOD)曲線與荷載-撓度曲線，這就對(duì)試驗(yàn)測(cè)試儀器的精度有很高的要求。有鑒于此，目前亟需從設(shè)計(jì)一種裝置來方便、經(jīng)濟(jì)、精確的測(cè)試混凝土的斷裂特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，該裝置包括試驗(yàn)機(jī)底座、試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)、兩個(gè)支撐柱、伺服壓力機(jī)、兩個(gè)螺旋滑塊、壓力墊板、柱式壓力傳感器、單點(diǎn)加載支座、兩個(gè)活動(dòng)鉸支座、兩個(gè)楔形刀口、夾式引伸儀、卡座、墊片和兩個(gè)位移傳感器。其中，試驗(yàn)機(jī)底座的底部固定在平整堅(jiān)固的地面上;試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)與試驗(yàn)機(jī)底座頂部相連接;兩個(gè)支撐柱設(shè)置于試驗(yàn)機(jī)底座頂部兩側(cè);伺服壓力機(jī)與支撐柱相連;螺旋滑塊設(shè)于伺服壓力機(jī)兩側(cè)，并與支撐柱相連;壓力墊板設(shè)置于伺服壓力機(jī)的底部;柱式壓力傳感器與壓力墊板的底部相連;單點(diǎn)加載支座與柱式壓力傳感器的感應(yīng)探頭相連;卡座設(shè)于試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)頂面;活動(dòng)鉸支座設(shè)于卡座兩側(cè)卡槽之間，并固定在卡座底板上;混凝土試塊置于活動(dòng)鉸支座上;墊片設(shè)置于混凝土試塊頂面中線部位;兩個(gè)楔形刀口設(shè)置于混凝土試塊預(yù)制裂縫底面兩側(cè);夾式引伸儀的尖部固定于兩個(gè)楔形刀口之間；兩個(gè)位移傳感器底部固定于試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)兩側(cè)，進(jìn)行測(cè)試時(shí)，位移傳感器探頭與壓力墊板相貼。
[0008]所述試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)可通過液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)的高度。
[0009]所述柱式壓力傳感器通過在壓力墊板底部涂抹建筑結(jié)構(gòu)膠固定于壓力墊板底面，柱式壓力傳感器感應(yīng)探頭表面為光滑凸球面，且凸球面上設(shè)有環(huán)狀凸條。
[0010]所述單點(diǎn)加載支座頂面設(shè)置光滑凹球面，且凹球面上內(nèi)嵌環(huán)狀凹槽，通過單點(diǎn)加載支座的凹面環(huán)狀凹槽與柱式壓力傳感器的凸面狀凸條相嵌固，使單點(diǎn)加載支座固定在柱式壓力傳感器上。
[0011]所述卡座分為卡槽與底板兩部分，卡槽的前后面附有厚度為2mm的刻度鋼尺，且鋼尺標(biāo)記中央刻度線，其余兩側(cè)刻度對(duì)稱;底板間隔設(shè)有螺孔。
[0012]所述活動(dòng)鉸支座呈倒T形在卡座的卡槽之間滑動(dòng)，活動(dòng)鉸支座的外表面設(shè)有標(biāo)記線，可與卡槽表面的鋼尺刻度相比對(duì);活動(dòng)鉸支座的倒T形翼板上設(shè)有螺孔，可通過固定螺絲將活動(dòng)鉸支座與卡座底板相連接以固定。
[0013]所述兩個(gè)楔形刀口(13)被使用建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼固定于混凝土試塊(11)的底面，且兩個(gè)楔形刀口(13)的外邊緣與混凝土試塊(11)的預(yù)制裂縫邊緣相對(duì)齊。
[0014]所述柱式壓力傳感器、夾式引伸儀與位移傳感器均與傳輸數(shù)據(jù)的測(cè)試儀器相連。
[0015]作為本發(fā)明進(jìn)一步方案:將混凝土試塊替換為巖石試塊或水泥基復(fù)合材料試塊以進(jìn)行其它材料的斷裂性能試驗(yàn)研究。
[0016]作為本發(fā)明進(jìn)一步方案:將單點(diǎn)加載支座替換為兩點(diǎn)加載支座以進(jìn)行四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。
[0017]與現(xiàn)有裝置相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明公開的一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，且可由混凝土抗壓試驗(yàn)機(jī)改造而成；支座位置可調(diào)，可以針對(duì)不同尺寸的混凝土試樣進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn);壓力傳感器、夾式引伸儀、位移傳感器均獨(dú)立采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)測(cè)量精度高;單點(diǎn)加載支座可拆卸替換為雙點(diǎn)加載支座，進(jìn)行四點(diǎn)彎梁試驗(yàn)，一機(jī)多用。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的裝置示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置的加載部分示意圖；
[0020]圖3為圖2的1-1截面示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明的活動(dòng)鉸支座的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為主視圖，(b)為側(cè)視圖；
[0022]圖5為本發(fā)明的楔形刀口的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6為本發(fā)明的測(cè)試混凝土斷裂性能的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的裝置示意圖；
[0024]圖7為本發(fā)明的測(cè)試混凝土斷裂性能的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置的加載部分示意圖；
[0025]圖中:1-試驗(yàn)機(jī)底座;2-試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)；3-支撐柱;4-伺服壓力機(jī);5-螺旋滑塊;6_壓力墊板;7-柱式壓力傳感器;8-單點(diǎn)加載支座;9-卡座；10-墊片；11-混凝土試塊(含預(yù)制裂縫)；12-活動(dòng)鉸支座；13-楔形刀口 ； 14-夾式引伸儀;15-固定螺絲；16-位移傳感器，17-雙點(diǎn)加載支座。
【具體實(shí)施方式】
[0026]結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]如圖1?5所示，本發(fā)明實(shí)施例中，一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，該裝置包括試驗(yàn)機(jī)底座1、試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)2、兩個(gè)支撐柱3、伺服壓力機(jī)4、兩個(gè)螺旋滑塊5、壓力墊板6、柱式壓力傳感器7、單點(diǎn)加載支座8、卡座9、墊片10、兩個(gè)活動(dòng)鉸支座12、兩個(gè)楔形刀口 13、夾式引伸儀14、兩個(gè)位移傳感器16。其中，試驗(yàn)機(jī)底座I的底部固定在平整堅(jiān)固的地面上;試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)2與試驗(yàn)機(jī)底座I頂部相連接;兩個(gè)支撐柱3設(shè)置于試驗(yàn)機(jī)底座I頂部兩側(cè);伺服壓力機(jī)4與支撐柱3相連;螺旋滑塊5設(shè)于伺服壓力機(jī)4兩側(cè)，并與支撐柱3相連;壓力墊板6設(shè)置于伺服壓力機(jī)4的底部;柱式壓力傳感器7與壓力墊板6的底部相連;單點(diǎn)加載支座8與柱式壓力傳感器7的感應(yīng)探頭相連;卡座9設(shè)于試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)2頂面;活動(dòng)鉸支座12設(shè)于卡座9兩側(cè)卡槽之間，并通過固定螺絲15固定在卡座9底板上；混凝土試塊11置于活動(dòng)鉸支座12上；墊片10設(shè)置于混凝土試塊11頂面中線部位;兩個(gè)楔形刀口 13設(shè)置于混凝土試塊11預(yù)制裂縫底面兩側(cè);夾式引伸儀14的尖部固定于兩個(gè)楔形刀口 15之間；兩個(gè)位移傳感器16底部固定于試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)兩側(cè)，進(jìn)行測(cè)試時(shí)，位移傳感器16探頭與壓力墊板相貼。
[0028]如圖6?7所示，本發(fā)明還包括可替換單點(diǎn)加載支座8的雙點(diǎn)加載支座17。
[0029]本發(fā)明的操作流程如下:
[0030](I)根據(jù)進(jìn)行斷裂性能測(cè)試的含預(yù)制裂縫混凝土試塊11規(guī)格，根據(jù)卡座9卡槽表面鋼尺調(diào)整活動(dòng)鉸支座12的位置后，通過固定螺絲15將活動(dòng)鉸支座12與卡座9的底板相固定；
[0031](2)在混凝土試塊11的底面涂抹建筑結(jié)構(gòu)膠以固定兩個(gè)楔形刀口 13，并使兩個(gè)楔形刀口 13的外邊緣與混凝土試塊11的預(yù)制裂縫邊緣相對(duì)齊;在混凝土試塊11的頂面中線粘貼墊片10;
[0032](3)將混凝土試塊11放置于已調(diào)好并固定位置的活動(dòng)鉸支座12上，夾式引伸儀14的尖部固定于兩個(gè)楔形刀口 15之間，伺服壓力機(jī)設(shè)置適宜速率，通過螺旋滑塊5向下運(yùn)動(dòng)，直到混凝土試塊11頂面的墊板10與單點(diǎn)加載支座8相接觸；
[0033](4)開始進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中，柱式壓力傳感器7、夾式引伸儀14與位移傳感器16均與傳輸數(shù)據(jù)的測(cè)試儀器相連，測(cè)試儀器實(shí)時(shí)采集并保存所測(cè)得數(shù)據(jù)直到混凝土試塊11破壞。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于:該裝置包括試驗(yàn)機(jī)底座(I)、試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)(2)、兩個(gè)支撐柱(3)、伺服壓力機(jī)(4)、兩個(gè)螺旋滑塊(5)、壓力墊板(6)、柱式壓力傳感器(7)、單點(diǎn)加載支座(8)、卡座(9)、墊片(10)、兩個(gè)活動(dòng)鉸支座(12)、兩個(gè)楔形刀口(13)、夾式引伸儀(14)和兩個(gè)位移傳感器(16);其中，試驗(yàn)機(jī)底座(I)的底部固定在平整堅(jiān)固的地面上;試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)(2)與試驗(yàn)機(jī)底座(I)頂部相連接;兩個(gè)支撐柱(3)設(shè)置于試驗(yàn)機(jī)底座(I)頂部兩側(cè);伺服壓力機(jī)(4)與支撐柱(3)相連;螺旋滑塊(5)設(shè)于伺服壓力機(jī)(4)兩側(cè)，并與支撐柱(3)相連;壓力墊板(6)設(shè)置于伺服壓力機(jī)(4)的底部;柱式壓力傳感器(7)與壓力墊板(6)的底部相連;單點(diǎn)加載支座(8)與柱式壓力傳感器(7)的感應(yīng)探頭相連;卡座(9)設(shè)于試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)(2)頂面;活動(dòng)鉸支座(12)設(shè)于卡座(9)兩側(cè)卡槽之間，并固定在卡座(9)底板上;混凝土試塊(11)置于活動(dòng)鉸支座(12)上;墊片(10)設(shè)置于混凝土試塊(11)頂面中線部位;兩個(gè)楔形刀口(13)設(shè)置于混凝土試塊(11)底面預(yù)制裂縫兩側(cè);夾式引伸儀(14)的尖部固定于兩個(gè)楔形刀口(13)之間；兩個(gè)位移傳感器(16)底部固定于試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)兩側(cè)，進(jìn)行測(cè)試時(shí)，位移傳感器(16)探頭與壓力墊板相貼。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)可通過液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)的高度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述柱式壓力傳感器通過在壓力墊板底部涂抹建筑結(jié)構(gòu)膠固定于壓力墊板底面，柱式壓力傳感器感應(yīng)探頭表面為光滑凸球面，且凸球面上設(shè)有環(huán)狀凸條。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述單點(diǎn)加載支座頂面設(shè)置光滑凹球面，且凹球面上內(nèi)嵌環(huán)狀凹槽，通過單點(diǎn)加載支座的凹面環(huán)狀凹槽與柱式壓力傳感器的凸面狀凸條相嵌固，使單點(diǎn)加載支座固定在柱式壓力傳感器上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述卡座分為卡槽與底板兩部分，卡槽的前后面附有厚度為2_的刻度鋼尺，且鋼尺標(biāo)記中央刻度線，其余兩側(cè)刻度對(duì)稱;底板間隔設(shè)有螺孔。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述活動(dòng)鉸支座呈倒T形在卡座的卡槽之間滑動(dòng)，活動(dòng)鉸支座的外表面設(shè)有標(biāo)記線，可與卡槽表面的鋼尺刻度相比對(duì);活動(dòng)鉸支座的倒T形翼板上設(shè)有螺孔，可通過固定螺絲將活動(dòng)鉸支座與卡座底板相連接以固定。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述兩個(gè)楔形刀口(13)被使用建筑結(jié)構(gòu)膠粘貼固定于混凝土試塊(11)的底面，且兩個(gè)楔形刀口( 13)的外邊緣與混凝土試塊(11)的預(yù)制裂縫邊緣相對(duì)齊。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試混凝土斷裂性能的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述柱式壓力傳感器、夾式引伸儀與位移傳感器均與傳輸數(shù)據(jù)的測(cè)試儀器相連。
【文檔編號(hào)】G01N3/20GK205656080SQ201620270340
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日 公開號(hào)201620270340.0, CN 201620270340, CN 205656080 U, CN 205656080U, CN-U-205656080, CN201620270340, CN201620270340.0, CN205656080 U, CN205656080U
【發(fā)明人】黃志強(qiáng), 劉鑫
【申請(qǐng)人】沈陽工業(yè)大學(xué)