一种测量建筑材料在围压下抗压强度的试验装置及方法与流程

本发明属于建筑材料(主要是混凝土以及混凝土复合材料为主)检测技术领域，具体涉及一种测量建筑材料在围压下抗压强度的试验装置及方法。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，土木工程行业也在高速的发展着。越来越多的材料被用于土木工程中，伴随着越来越多的材料及结构形式的出现，更加推动了土木工程行业的发展。混凝土结构作为当代土木和水利工程中应用最多的结构类型，已广泛应用于水利工程、民用建筑、道路与桥梁、海工与港口、核电站与军事防护等工程。在混凝土结构中，给予混凝以横向的围压，来加强混凝土竖向抗压强度的结构逐渐应用广泛。例如，一种新型的复合材料轮胎-土就是利用轮胎来对内部填料进行横向的约束，提供围压，来提高该复合单元体的抗压强度。这些材料都涉及到一个围压的问题，即：在提供一定的围压的情况下，该材料的竖向抗压强度能提高多少，能提高到什么程度。有很多的结构都是利用横向的围压，来提高该结构或材料的竖向抗压强度的，所以该装置的发明是很有必要的。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种测量建筑材料在围压下抗压强度的试验装置及方法，本发明能够同时对试样加载围压荷载和竖向荷载，能够实现不同围压荷载下试样的最大抗压强度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测量建筑材料在围压下抗压强度的试验装置，包括底座、反力架、竖向加载装置和横向加载装置，所述反力架设置在底座中部，所述反力架的两侧对称设有横向加载装置，所述反力架的横梁上向下设有竖向加载装置，所述竖向加载装置底部与承压装置连接，所述承压装置包括上承压装置和下承压装置，所述上承压装置和下承压装置之间中心位置设有半球形支撑，所述上承压装置和下承压装置通过安装在下承压装置顶面四个角上的导向杆连接，所述导向杆穿过上承压装置，且在上承压装置的上方部分套装有弹簧，所述弹簧顶部设有压板，所述压板通过拧紧在导向杆上的螺母固定。

所述横向加载装置包括第一立柱、升降装置和围压加载装置，所述第一立柱的一个立面上设有能够升降的升降装置，所述升降装置上水平设有围压加载装置。

所述升降装置包括导轨，滑块、承重台和竖向驱动装置，所述导轨上装有能够沿导轨上下滑动的滑块，所述滑块上固定有承重台，所述承重台下方设有竖向驱动装置。

所述承重台的横截面呈L型。

所述围压加载装置包括围压传感器、围压驱动装置、围压连接杆和围压加载板，所述围压传感器的一端固定在升降装置上，另一端与围压驱动装置的一端连接，所述围压驱动装置的另一端与围压连接杆的一端连接，所述围压连接杆的另一端固定有围压加载板，所述围压传感器、围压驱动装置和围压连接杆同轴。

所述围压加载板为圆弧型半圆形板。

所述竖向加载装置包括顶压驱动装置、顶压传感器和平衡底板，所述顶压传感器固定在反力架上，所述定压驱动装置的顶部与顶压传感器连接，底部与承压装置连接，所述承压装置的下方设有平衡底板。

所述反力架由两个竖直平行设置的第二立柱和连接两个第二立柱顶端的横梁组成，所述横梁底面的中心向下设有顶压驱动装置。

所述竖向驱动装置、围压驱动装置和顶压驱动装置为气缸、液压缸或者千斤顶。

使用一种测量建筑材料在围压下抗压强度的试验装置及方法的试验方法，包括以下步骤：

(1)检查试验装置各部件的完整性和灵活性，确保试验装置能够正常运行；

(2)调整竖向驱动装置，使承重台上下运动，直至围压加载板与试样高度对应，并调整围压驱动装置，向试样施加设定的横向荷载；

(3)保持试样的横向荷载不变，调整顶压驱动装置对试样施加竖向荷载，当试样破坏时记录最大竖向荷载；

(4)更换试样，改变横向荷载数值，重复步骤(2)～(3)；

(5)绘制莫尔圆，并绘制出莫尔圆的切线，得到试样的C值和值。

本发明的有益效果为：

(1)本发明能够同时对试样加载围压荷载和竖向荷载，能够实现不同围压荷载下试样的最大抗压强度；

(2)本发明结构简单，设计合理，能够提供准确的实验数据。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明横向加载装置示意图；

图3为本发明竖向加载装置示意图；

图4为本发明承压装置示意图；

其中，1、底座，2、竖向加载装置，3、横向加载装置，4、第一立柱，5、导轨，6、滑块，7、承重台，8、微压传感器，9、围压驱动装置，10、围压连接杆，11、围压加载板，12、竖向驱动装置，13、第二立柱，14、横梁，15、顶压驱动装置，16、承压装置，17、平衡底板，161、上承压装置，162、下承压装置，163、导向杆，164、弹簧，165、半球形支撑。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种测量建筑材料在围压下抗压强度的试验装置，包括底座1、反力架、竖向加载装置2和横向加载装置3，所述反力架设置在底座1中部，所述反力架的两侧对称设有横向加载装置3。所述反力架由两个竖直平行设置的第二立柱13和连接两个第二立柱13顶端的横梁14组成，所述横梁14底面的中心向下设有顶压驱动装置15，所述反力架的横梁14上向下设有竖向加载装置2，所述竖向加载装置2底部与承压装置16连接，两个横向加载装置3对称设置能够对底座1起一定的平衡作用，使整台设备中重心位于底座1的中心，竖向加载装置2用于对试样施加竖直方向的荷载；横向加载装置3有两个，分别设置在竖向加载装置2的两侧，并呈对称设置，对试样的两侧施加荷载，形成试样的围压。

如图2所示，所述横向加载装置3包括第一立柱4、升降装置和围压加载装置，所述第一立柱4的一个立面上设有能够升降的升降装置，所述升降装置上水平设有围压加载装置。所述升降装置包括导轨5，滑块6、承重台7和竖向驱动装置12，所述导轨5上装有能够沿导轨5上下滑动的滑块6，所述滑块6上固定有承重台7，所述承重台7下方设有竖向驱动装置12。所述承重台7的横截面呈L型。所述围压加载装置包括围压传感器8、围压驱动装置9、围压连接杆10和围压加载板11，所述围压传感器8的一端固定在升降装置上，另一端与围压驱动装置9的一端连接，所述围压驱动装置9的另一端与围压连接杆10的一端连接，所述围压连接杆10的另一端固定有围压加载板11，所述围压传感器8、围压驱动装置9和围压连接杆10同轴。所述围压加载板11为圆弧型半圆形板。具体的，在使用过程中，启动竖向驱动装置12，使安装在滑块6上的称重台沿导轨5运动，实现围压加载装置的升降，用以调整围压加载装置的上下位置，调整完围压加载装置的上下位置后，启动围压驱动装置9，使围压加载板11对试样进行围压加载，当围压传感器8到达设定荷载时，使围压驱动装置9停止加载。

如图3所示，所述竖向加载装置2包括顶压驱动装置15、顶压传感器和平衡底板17，所述顶压传感器固定在反力架上，所述顶压驱动装置15的顶部与顶压传感器连接，底部与承压装置16连接，所述承压装置16的下方设有平衡底板17。平衡底板17位于底座1的上表面，位置在承压装置16的正下方，如图4所示，所述承压装置16包括上承压装置161和下承压装置162，所述上承压装置161和下承压装置162之间中心位置设有半球形支撑165，所述上承压装置161和下承压装置162通过安装在下承压装置162顶面四个角上的导向杆163连接，所述导向杆163穿过上承压装置161，且在上承压装置161的上方部分套装有弹簧164，所述弹簧164顶部设有压板，所述压板通过拧紧在导向杆163上的螺母固定。选定围压荷载值后，启动顶压驱动装置15对试样进行竖直方向加载荷载，直至试样被破坏，记录试样破坏时的最大值。

所述竖向驱动装置12、围压驱动装置9和顶压驱动装置15为气缸、液压缸或者千斤顶，本实施例中采用千斤顶，能够对试样提供较大的荷载。

使用一种测量建筑材料在围压下抗压强度的试验装置及方法的试验方法，包括以下步骤：

(1)检查试验装置各部件的完整性和灵活性，确保试验装置能够正常运行；

(2)调整竖向驱动装置12，使承重台7上下运动，直至围压加载板11与试样高度对应，并调整围压驱动装置9，向试样施加设定的横向荷载；

(3)保持试样的横向荷载不变，调整顶压驱动装置15对试样施加竖向荷载，当试样破坏时记录最大竖向荷载；

(4)更换试样，改变横向荷载数值，重复步骤(2)～(3)；

(5)绘制莫尔圆，并绘制出莫尔圆的切线，得到试样的C值和值。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。