专利名称：埋入式混凝土极限拉伸试验装置及混凝土试件加固方法
技术领域：
本发明涉及的是一种混凝土极限拉伸试验时对试件进行夹持和拉伸的埋入式混凝土极限拉伸试验装置和混凝土试剂的加固方法。
背景技术：
近些年来，随着高拱坝等薄壳结构建筑物的出现，混凝土的拉伸行为越来越被人们重视起来，目前可通过诸如三点弯曲梁法、劈拉法、紧凑拉伸法等间接方法得到混凝土的拉伸和断裂性能，但毫无疑问，混凝土轴心抗拉试验是用直接拉伸混凝土试件的方法测得极限抗拉强度以及拉伸变形能力的，因此也是测定混凝土的拉伸全过程曲线最直接、最客观、最完整的方法，所测得的应力、应变值对应关系明确，能准确测量混凝土的本构行为。实践证明，混凝土轴心抗拉试验中不可避免地存在荷载的偏心，偏心问题对直接拉伸试验影响较大，另外，由于受试验装置、测试技术、试件形式等的影响，试验结果往往具有局限性， 且离散性很大。我国钢筋混凝土结构设计规范把轴向抗拉强度作为设计指标，轴心抗拉试验要求荷载准确对中，混凝土拉伸试件在测试端上应力均勻分布，且试件在指定的区域内断裂。混凝土试件装卡在试验机上下夹头中，目前主要采用的试件传力方式主要有外夹式、粘贴式以及埋入式三种基本类型，研究表明，外夹式试件虽然能够得到较好的轴心拉伸荷载，但是由于在夹持处容易产生应力集中，断裂易发生在试件的夹持部位，且很难保证断裂处的应力分布均勻；粘贴式是在混凝土试件的端部各粘贴一块一定厚度的钢板，然后沿中心轴线施加荷载，这种方式相对于夹持式来说易于保证轴心受拉，而且应力分布不均的现象要好一些，但是这种方式对粘结剂要求较高，尤其对于具有较高抗拉极限荷载的超高强混凝土来说，易在混凝土与钢板连接处断裂；对于埋入式试件，试验机与试件之间使用部分埋置在试件内部的螺纹杆作为传力构件，然后沿中心轴线施加荷载，这种方式也能保证轴心受拉， 而且应力分布也较为均勻，但是也存在一些问题，如这种埋入式方法需保证埋件与混凝土试件间不能出现粘结滑移现象，基于此埋件在混凝土试件中需有一定的埋入深度，混凝土试件容易在埋件在混凝土的端部位置断裂等等。基于以上研究，不同的研究学者采用的直接拉伸试验装置不尽相同，各自有优缺点，因此开发成套的拉伸试验装置及方法，解决目前混凝土拉伸存在较大离散型的问题，获得完整的基于轴心的拉伸应力-应变全曲线，具有非常重要的意义。
发明内容
针对以上技术上存在的不足，本发明的目的是提供一种埋入式混凝土极限拉伸试验装置及加固件，利用此装置可以向试件传递应力，实施稳定的混凝土拉伸试验操作。此装置可以克服现有传力方式存在的缺陷，达到试件轴心受拉，试件在测试端的应力分布较为均勻，提高测试精度，操作简便、快捷的目的。本发明是所述埋入式混凝土极限拉伸试验装置包括万向节和埋入式螺纹杆，万向节包括夹持轴和套筒，夹持轴的底部伸入套筒内、呈倒扣的碗状，套筒内腔的顶部形状与夹持轴的底部形状相配合，埋入式螺纹杆的顶部可拆卸地伸入套筒内，其下部用于预埋在混凝土中。为了便于万向节与埋入式螺纹杆的连接，上述万向节还包括连接轴，该连接轴的顶部可拆卸地伸入套筒内内，埋入式螺纹杆的顶部可拆卸地伸入连接轴的内腔中。为了增强埋入式螺纹杆对混凝土试件的抓持力，使埋入式螺纹杆与混凝土试件之间没有滑移现象，埋入式螺纹杆的下部设有至少一层沿杆身径向均勻分布的“L”型加强件， 设置“L”型加强件(8)后的埋入式螺纹杆的整体宽度通常不大于混凝土试件截面尺寸的 2/3。上述万向节的夹持轴底部与套筒之间填充黄油润滑，使夹持轴可以在允许范围内任意转向。本发明埋入式混凝土极限拉伸试验装置可以对埋设有埋入式螺纹杆的混凝土试件的轴心抗拉试验进行测量，通过试验机的加载，传力到万向节处，万向节通过自由改变方向，保证试件处于轴心拉伸方向，避免偏心受力，然后通过埋入式螺纹杆直接传力到混凝土试件，为了防止混凝土试件在埋入式螺纹杆与混凝土连接处发生断裂，进而采用加固件对混凝土易断裂部位进行加固，保证混凝土在加固处中间薄弱区域断裂，可以有效避免混凝土试件端部断裂的现象，从而获得混凝土拉伸应力-应变全曲线。本发明操作简单、快捷， 并且提高了试验的精度。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的结构示意图。图2是万向节中夹持轴的结构示意图。图3是万向节中管状套筒与连接轴的示意图。图4是埋入式螺纹杆的结构示意图。图5是使用本发明试验装置测试出的混凝土左侧面的拉伸应力-应变全曲线。图6是使用本发明试验装置测试出的混凝土右侧面的拉伸应力-应变全曲线。
具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。如图1至图4所示，本发明包括万向节1和埋入式螺纹杆2，万向节1包括夹持轴 4、连接轴6和管状套筒5，夹持轴4为020mmX160mm钢质材质，其底部伸入套筒5内、呈倒扣的碗状，套筒5内腔的顶部形状与夹持轴4的底部形状相配合，夹持轴4底部与管状套筒 5之间填充黄油润滑，使夹持轴可以在允许范围内任意转向。连接轴为Φ 50mmX 50mm螺纹钢，内有Φ 20mm的贯穿螺纹，与管状套筒5另一端通过螺纹连接。埋入式螺纹杆2为Φ25πιπιΧ 150mm的螺纹钢材质，其顶部通过螺纹连接的方式可拆卸地伸入连接轴6的内腔中，埋入式螺纹杆2下部焊接有两层沿杆身径向均勻分布的
4Φ5mmX80mm “L”型钢质加强件8，，另一端为Φ20mmX 35mm的螺纹。每层的“L”型加强件 8的数量相同，设置有“L”型加强件8的埋入式螺纹杆2的整体宽度不大于混凝土试件截面尺寸的2/3。本发明所述加固方式所使用的加固件由碳纤维布10和钢质加固板11组成，碳纤维布 10 宽为 100mm，长约 800mnTl000mm，加固板 11 为 IOOmmX IOOmmX 5mm
首先成型混凝土试件，尺寸为IOOmmX IOOmmX 515mm，将埋入式螺纹杆2在混凝土试剂 9成型时预埋在混凝土端部，预埋深度为115mm左右，外面留3(T35mm螺纹，养护至规定龄期前Id取出晾干，在混凝土试件靠近两端约6(T70mm位置分别涂刷环氧树脂，然后用碳纤维布进行缠绕两圈至两圈半，然后在混凝土的两个侧面的碳纤维布上涂刷环氧树脂，进行钢板的粘贴，于是混凝土钢板中间的位置约为150mm，此为混凝土最易断裂区域。放置Id后至规定龄期，首先在混凝土端部的螺纹杆上连接万向节2 ；将混凝土及万向节2放置于试验机夹具，通过夹具将万向节夹持住；在混凝土两个侧面各放置引伸计，
测距为150mm，最后进行轴心拉伸试验。图5为利用该试验装置测的混凝土左侧面的拉伸应力-应变全曲线，图6为利用该试验装置测的混凝土右侧面的拉伸应力-应变全曲线。从图中可以看出，试件两侧引伸计的规律相同，几乎没有偏心现象，能保证混凝土处于轴心受拉状态。
权利要求
1.一种埋入式混凝土极限拉伸试验装置，其特征在于包括万向节(1)和埋入式螺纹杆 (2)，万向节(1)包括夹持轴(3)和套筒(4)，夹持轴(3)的底部伸入套筒(5)内、呈倒扣的碗状，套筒(4)内腔的顶部形状与夹持轴(3)的底部形状相配合，埋入式螺纹杆(2)的顶部可拆卸地伸入套筒(4)内，其下部用于预埋在混凝土(7)中。
2.如权利要求1所述的埋入式混凝土极限拉伸试验装置，其特征在于万向节(1)还包括连接轴(5)，该连接轴(5)的顶部可拆卸地伸入套筒内(4)内，埋入式螺纹杆(2)的顶部可拆卸地伸入连接轴(5)的内腔中。
3.如权利要求1或2所述的埋入式混凝土极限拉伸试验装置，其特征在于埋入式螺纹杆(2)下部设有至少一层沿杆身径向均勻分布的“L”型加强件(6)。
4.如权利要求3所述的埋入式混凝土极限拉伸试验装置，其特征在于埋入式螺纹杆 (2)下部设置“L”型加强件(6)有两层，每层的“L”型加强件(6)的数量相同。
5.如权利要求3所述埋入式混凝土极限拉伸试验装置，其特征在于的设置有“L”型加强件(6)的埋入式螺纹杆(2)的整体宽度不大于混凝土试件截面尺寸的2/3。
6.如权利要求1所述的埋入式混凝土极限拉伸试验装置，其特征在于夹持轴底部与管状套筒之间填充黄油润滑，使夹持轴可以在允许范围内任意转向。
7.采用权利要求1至6所述埋入式混凝土极限拉伸试验装置进行混凝土极限拉伸试验时的加固方法，其特征在于先碳纤维布(8)缠绕在混凝土试件上，缠绕位置位于埋入式螺纹杆下部与混凝土试件的连接区域，再将至少两个加固板(9)通过环氧树脂粘在混凝土试件上碳纤维布的外部。
全文摘要
本发明涉及一种埋入式混凝土极限拉伸试验装置及混凝土试件的加固方法。所述装置包括万向节(1)和埋入式螺纹杆(2)，万向节(1)包括夹持轴(4)和套筒(5)，夹持轴(4)的底部伸入套筒(5)内、呈倒扣的碗状，套筒(5)内腔的顶部形状与夹持轴(4)的底部形状相配合，埋入式螺纹杆(2)的顶部可拆卸地伸入套筒(5)内，其下部用于预埋在混凝土中。本发明所提供的拉伸试验装置可以保证试件轴心受拉，而且通过加固件可以有效避免混凝土试件端部断裂的现象。本发明操作简单、快捷，并且提高了试验的精度。
文档编号G01N3/02GK102507317SQ201110321649
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者刘加平, 刘建忠, 周华新, 崔巩, 张倩倩, 李长风 申请人:江苏博特新材料有限公司, 江苏省建筑科学研究院有限公司, 江苏苏博特新材料股份有限公司