本发明属于材料的力学性能测试技术领域，具体为一种脆性建筑材料测试装置及其测试方法。
背景技术：
一般来说，常用的建筑用脆性材料主要包括岩石、混凝土、陶瓷、玻璃等，这一类脆性材料被广泛应用于各种大型建筑工程的建设过程中，其力学特性影响着这些工程结构的整体安全。因而针对岩石、混凝土以及各其他各类脆性材料的断裂行为，许多研究机构和学者都展开了大量研究，包括建立可以描述其特性的断裂模型，采用各种宏细观的数值模拟方法去模拟裂纹的产生和扩展行为以及开展研究材料特性的断裂力学实验和研究结构损伤破坏的地质模型实验，但是不论是采用何种方法进行模拟，都需要对脆性材料的力学特性数据进行获取，而对测试脆性材料在拉伸条件下的力学特性对这些脆性材料的应用有着重要的理论和工程意义。
然而，常见的脆性材料抗压不抗拉，其破坏区域常从拉应力区开始，且不同的脆性材料，其破坏特性都不一样，导致在直接拉伸试验中，脆性材料断裂位置不确定，用应变片等方法监测变形不准确，无法反映脆性材料试样的真实拉伸应变，同时，作为脆性材料，岩石、混凝土在外力作用下仅产生很小的变形就会发生断裂，而这些断裂发生时破坏应变通常在数百个微应变范围内，难于观测，而在通常情况下，引起岩石、混凝土材料局部损伤的裂纹宽度都在10μm以上，此时的损伤应变相对其他未损伤的材料显得更显著，这种小微形变和可观测形变共同作用，使得对岩土材料的脆性破坏过程进行测试非常困难。以岩石拉伸性能测试为例，研究岩石抗拉力学特性主要方法为巴西劈裂试验，这是一种间接获得岩石抗拉力学特性的方法，但是其结果与岩石直接拉伸结果存在一定的差距，通过直接观察或者采用应变片或者采用位移传感器进行监测，其都存在一定程度的偏差，难于获得脆性材料在外力作用下的细微形变。
技术实现要素：
本发明所解决的技术问题在于提供一种脆性建筑材料测试装置及其测试方法，以解决上述技术背景中的缺陷。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种脆性建筑材料测试装置，其特征在于，包括试验机，所述试验机包括底座，所述底座底部连接有一个压力传感器，同时，在底座上设置有一个用于固定试块的试块固定架，此试块固定架通过支架固定在底座上，且在试块固定架上连接有一个弯曲荷载加载装置，此弯曲荷载加载装置在试块固定架上通过试验机作为动力加载载荷来对试块进行三点弯曲试验，以测试脆性材料抗拉性能，所述弯曲荷载加载装置的输出轴上套装有一个时间编码器；另外，在底座侧旁还固连有若干朝向试块固定架上试块安装位置的高精度ccd相机，并在测试过程中，采用高精度ccd相机对试块表面图像进行采集；同时装置中还包括有一个多接口控制器，压力传感器、弯曲荷载加载装置、时间编码器与高精度ccd相机与多接口控制器数据连接，并通过多接口控制器后部接入数据库。
在本发明中，所述底座设置于保护罩内，以防止试块被破坏时对设备和操作人员造成伤害。
在本发明中，所述试块为长条形试块，优选尺寸比例为：宽：高为5:1:1。
在本发明中，所述试验机侧旁安装有一个显示屏，显示屏连接多接口控制器用于显示被测试块的拉伸参数以方便数据读取。
在本发明中，所述试验机为长春试验机研究所生产的css44100型100kn电子万能试验机，在测试开始时，控制试验机从0n开始加载并逐渐提高弯曲荷载，弯曲荷载的加载速率为40~100n/s，直到试块断裂，试验结束，期间通过时间编码器对不同时间段数据进行编码。
在本发明中，所述高精度ccd相机采用百万像素镜头，分辨率为1600×1400以上，采集速率为1~2s/帧，且在必要时对底座部分进行高亮led直流光源补光。
一种脆性建筑材料的测试方法，利用带上述技术特征的测试装置测试脆性建筑材料的力学拉伸性能，其具体包括以下操作步骤：
1、运用高强ab胶将符合尺寸条件的试块粘连在试块固定架，并将试块固定架在试验机上通过管状水准仪将其调整为水平，以方便压力传感器读数，然后将弯曲荷载加载装置与试块固定架相连，使试块在试验机中进行三点弯曲试验；
2、利用多接口控制器控制试验机对试块固定架上试块进行弯曲荷载加载，0n开始加载并逐渐提高弯曲荷载，弯曲荷载的加载速率为40~100n/s，并在荷载加载时同时开启时间编码器与高精度ccd相机；
3、在测试过程中，利用多接口控制器对压力传感器读数、弯曲荷载加载装置的加载荷值以及高精度ccd相机的图像进行读取，并通过时间编码器对即时数据进行编码后录入数据库。
4、试块断裂后读数终止，待测试装置的压力传感器读数稳定后即可取出断裂试块，同时利用外接pc对数据库数据进行读取，即可获取试块的拉伸力学参数、拉伸变形图像，并通过相应的图形坐标系绘制出拉伸载荷-应变曲线。
有益效果：本发明相比于传统的采用应变片和直接拉伸的施力方式更为先进和优越，其通过对试块进行外形处理，并在试验机上通过三点弯折的方式来进行施力破坏，减少了试块和拉伸模具变形时的分力影响，保证拉伸过程中不出现偏心拉伸和扭曲拉伸，以更为精确地测试脆性材料的直接拉伸极限强度，同时，基于数字图像相关技术测量的图像可以用来直观地观察和分析脆性材料的断裂行为，以方便配合压力传感器读数、弯曲荷载加载装置的加载荷值来进行表述和勘误，获得更加精确的测试数据。
附图说明
图1为本发明的较佳实施例的装配示意图。
其中：1、试验机；2、弯曲荷载加载装置；3、电磁加载器；4、时间编码器；5、高亮led直流光源；6、高精度ccd相机；7、粘接面；8、试块固定架；9、多接口控制器；10、数据库；11、pc端；12、试块；13、底座；14、压力传感器。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1的一种脆性建筑材料测试装置的较佳实施例的示意图，在本实施例中，测试装置的主体为试验机1，该试验机1为长春试验机研究所生产的css44100型100kn电子万能试验机，该试验机1包括底座13，底座13通过支架设置于试验机1的工作位上，其外侧通过保护罩保护。支架与底座14之间设置有一个顶靠在底座13下部并用于测量底座13受力状态的压力传感器14，而在底座13上部设置有一个试块固定架8，该试块固定架8通过支架固定在底座13上，其上设置有用于粘连试块12的粘接面7，而为了方便粘连和进行弯曲试验，试块12为长条形试块，优选尺寸比例为：宽：高为5:1:1。
试验机1中设置有一个弯曲荷载加载装置2，该弯曲荷载加载装置2在工作位位置伸出有一个主轴，并在此主轴上装配有一个电磁加载器3和一个时间编码器4，弯曲荷载加载装置2的主轴搭装在试块固定架8，并可在试块固定架8上装配有试块12时，通过弯曲荷载加载装置2对试块12进行三点弯曲试验来测试试块12的脆性材料抗拉性能。而在底座13的侧旁还设置有六个朝向试块12的高精度ccd相机6，这些高精度ccd相机6分别针对试块12的六个面，以在测试过程中，采用高精度ccd相机6对试块12表面图像进行实时采集。
另外，在本装置中还包括有多接口控制器9、数据库10以及pc端11，其中，多接口控制器9的输入端分别与压力传感器14、弯曲荷载加载装置2、时间编码器4、高精度ccd相机6连接，而输出端则与试验机1的控制部分相连，同时，该多接口控制器9的后部还连接有数据库，用于将输入的压力传感器14、弯曲荷载加载装置2、高精度ccd相机6中的数据信息通过时间编码器4编码后存储到数据库10中，而pc端11则用于对多接口控制器9进行数据的直接交互、读取和装置的控制。
本实施例的一种脆性建筑材料测试装置在进行拉伸测试试验时，步骤如下：
1、运用高强ab胶将符合尺寸条件的试块12在粘接面7位置粘连在试块固定架8上，利用管状水准仪将试块12以及试块固定架8调整为水平，然后将弯曲荷载加载装置2与试块固定架8相连，即将弯曲荷载加载装置2的输出主轴部分与试块12在试验机1中进行三点弯曲试验；
2、利用多接口控制器9控制试验机1对试块固定架8上试块12进行弯曲荷载加载，弯曲荷载加载装置2从0n开始加载并逐渐提高弯曲荷载，弯曲荷载的加载速率为80n/s，并在荷载加载时同时开启时间编码器4与高精度ccd相机6，而高精度ccd相机6采用百万像素镜头，分辨率为1680×1460，采集速率为1s/帧，并在保护罩内对底座13的部分利用高亮led直流光源5进行补光；
3、在测试过程中，利用多接口控制器9对压力传感器14读数、弯曲荷载加载装置2的加载荷值以及高精度ccd相机6的图像进行读取，并通过时间编码器4对即时数据进行编码后录入数据库10。
4、试块12断裂后读数终止，待测试装置的压力传感器14读数稳定后即可取出断裂试块12，同时利用外接的pc端11对数据库数据10进行读取，即可获取试块12的拉伸力学参数、拉伸变形图像，并通过相应的图形坐标系绘制出拉伸载荷-应变曲线。
本实施例可通过研究脆性材料准静态弯拉破坏过程中的损伤应变场分布，发现脆性材料受拉表面的损伤应变场，而数字图像相关技术测量的损伤应变场可以定性表征出微裂纹或微损伤的发生位置和发展情况。因此，这种技术是一种能用于结构损伤预测和破坏监测的工程方法。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。