一种水泥基薄板轴拉试验装置及其试验方法与流程

本发明涉及轴拉试验技术领域，特别是涉及一种水泥基薄板轴拉试验装置及其试验方法。

背景技术：

水泥基材料轴心抗拉强度和极限拉伸值是水泥基材料力学性能和变形性能的重要参数。目前被广泛研究的纤维增强砂浆/混凝土需要对其抗拉强度进行测定，以评价其力学性能。另外，特别是对水工混凝土及大坝混凝土等结构，混凝土抗拉性能直接关系着结构的安全性。因此，正确反应水泥基材料力学性能的测试成为控制其性质的重要环节。常见的混凝土拉伸试验有三种：单轴直接拉伸、弯拉试验、劈拉试验。劈拉试验中，试件处于二向应力状态，弯拉和轴拉试验中试件为单向受力时，然而弯拉试件截面应力并不是呈三角形分布，所以轴拉受力更为简单，是较为理想的混凝土拉伸强度试验方法。

对于混凝土单轴直接拉伸试验，试件形状及夹持方式的不同对试验结果影响很大。目前广泛采用的夹持方法可分为外夹式、内埋式和粘贴式三种基本类型。外夹式的试件多为薄板试件，试件靠摩擦力来传递拉力，但这种方法使夹持处混凝土处于二向应力状态，试件易在夹持处破坏。内埋式是在试件端部预埋螺栓或者钢筋，种方式较难保证预埋钢筋或者螺栓的准确对中，且应力的传递非常复杂，不能保证试件在全长的均匀受拉状态。与外夹式和内埋式相比，粘贴式试件端部的应力传递较好，但应力集中仍然较为明显，且粘结剂不能重复利用，试验成本较高。

综上，现有的水泥基薄板轴拉试验装置，存在容易破坏试件，操作繁琐，不能够较好的反应试件受拉时的应力状态的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种水泥基薄板轴拉试验装置及其试验方法，以解决上述现有技术存在的问题，具有操作简单，测试时试件损伤小，并且能够较好的反应试件受拉时的应力状态，使测试结果更精准的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种水泥基薄板轴拉试验装置，该轴拉试验装置由呈对称关系的两部分主体单元组成，每部分主体单元包括球铰、三角架、d形连接件和夹具；其中：

所述球铰一端通过试验机加载头与试验机连接，所述球铰另一端与所述三角架的顶角端连接，所述三角架的底边端通过d形连接件与所述夹具连接；所述夹具包括两片相对设置的夹板和限位螺栓，所述限位螺栓穿过两片所述夹板设置，所述限位螺栓用于对试验试件进行限位。

优选地，所述三角架为等边三角形钢结构，包括设置为两斜边的两根斜杆和设置为底边的一根圆柱形杆。

优选地，所述夹板包括一体成型的矩形钢板和梯形钢板，所述矩形钢板位于所述梯形钢板的长底边处，所述矩形钢板的长度与所述梯形钢板长底边的长度相等。

优选地，所述限位螺栓设置为两排，两排所述限位螺栓对称设置于所述梯形钢板上，每排所述限位螺栓的中心连线均与与其相邻的所述梯形钢板的斜边平行。

优选地，所述d形连接件包括u形粗铁环和栓接在所述u形粗铁环开口端的螺栓杆，所述u形粗铁环的圆弧端套设于所述圆柱形杆的外部，所述u形粗铁环的开口端通过所述螺栓杆与所述矩形钢板连接。

优选地，所述d形连接件在所述圆柱形杆和所述矩形钢板之间等间距排列设置有多个。

优选地，所述圆柱形杆上依次等间距设置有多个浅槽，所述u形粗铁环卡接于所述浅槽内。

优选地，所述夹板内侧设置有橡胶垫。

本发明还提供了一种水泥基薄板轴拉试验方法，包括以下试验步骤：

步骤一、将试验试件两端制成与夹具上的限位螺栓的排列方式相匹配的形状，使试件两端能够被限位螺栓限位固定；

步骤二、将试验试件的中部打磨光滑，并用树脂进行找平，粘贴长度为50mm的应变片，将应变片由导线连接应变仪，来测量试验试件的极限拉应变；

步骤三、将试验试件两端分别安装于水泥基薄板轴拉试验装置的两个主体单元的夹板之间，依次安装好限位螺栓，并且旋紧限位螺栓，对试验试件进行限位固定；

步骤四、将试验机分别与两个主体单元的试验机加载头连接，开动试验机进行加载试验，试验过程中，试件的应力-应变曲线通过试验机配置的软件系统进行采集。

优选地，所述试验试件的两端具体制成外扩的喇叭口形状。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

1、本发明提供的水泥基薄板轴拉试验装置及其试验方法，将试件两端的夹持部分制成外扩形喇叭结构，采用在夹板上设置螺栓来卡接试件两斜边以及结合夹板外夹的复合夹持方式，操作方便，可有效改善传统外夹式对试件夹持处破坏严重的缺陷；

2、本发明提供的水泥基薄板轴拉试验装置及其试验方法，与预埋式相比，其传力路径简单明确，能保证试件在全长范围内受拉；与粘贴式相比，可有效减少应力集中的影响，且不需要粘接剂，不但避免了清理夹具的麻烦，还节约试验成本；

3、本发明提供的水泥基薄板轴拉试验装置及其试验方法，能够较好的反应试件受拉时的应力状态，有效测定水泥基材料的直接拉伸性能，使测试结果更为精准，可为研究水泥基材料力学性能提供更为可靠的技术支撑。

4、本发明提供的水泥基薄板轴拉试验装置及其试验方法，各装置间连接可靠、合理，安装、测试简便。其中球铰的设置可减小扭转的影响，能有效的施加轴心荷载，夹板可根据试件的尺寸进行更换，可夹持尺寸范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中水泥基薄板轴拉试验装置的正向结构示意图；

图2为本发明中水泥基薄板轴拉试验装置的局部侧视结构示意图；

图3为本发明中水泥基薄板轴拉试验装置的夹板的正向结构示意图；

图4为本发明中水泥基薄板轴拉试验装置的d形连接件的分解结构示意图；

图5为本发明中水泥基薄板轴拉试验装置的三角架的圆柱形杆的结构示意图；

图中：1-试验机加载头、2-球铰、3-斜杆、4-圆柱形杆、5-d形连接件、6-夹板、7-限位螺栓、8-试验试件、9-u形粗铁环、10-螺栓杆、11-矩形钢板、12-梯形钢板、13-浅槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种水泥基薄板轴拉试验装置及其试验方法，以解决现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例提供一种水泥基薄板轴拉试验装置，通过该轴拉试验装置能够减小试验试件在轴拉试验中的损伤，并且能够较好的反应试件受拉时的应力状态，使测试结果更精准；

如图1-5所示，本实施例提供的水泥基薄板轴拉试验装置由呈对称关系的两部分主体单元组成，每部分主体单元包括球铰2、三角架、d形连接件5和夹具；其中，球铰2一端通过试验机加载头1与试验机(图中未视出)连接，球铰2另一端与三角架的顶角端连接，三角架的底边端通过d形连接件5与夹具连接；夹具则包括两片相对设置的夹板6和限位螺栓7，限位螺栓7穿过两片夹板6设置，限位螺栓7用于对试验试件8进行限位。

本实施例中具体将三角架设置为等边三角形钢结构，两根斜杆3设置为三角形的两斜边，圆柱形杆4设置为三角形的底边。够成夹具的夹板6由一体成型的矩形钢板11和梯形钢板12构成，矩形钢板11位于梯形钢板12的长底边处，矩形钢板11的长度与梯形钢板12长底边的长度相等；限位螺栓7设置有两排，两排限位螺栓7对称设置于梯形钢板12上，每排限位螺栓7的中心连线均与与其相邻的梯形钢板12的斜边平行；另外，两夹板6内侧还设置有橡胶垫(图中未视出)，来进一步减小夹板6对试件的损伤。

d形连接件5包括u形粗铁环9和栓接在u形粗铁环9开口端的螺栓杆10，u形粗铁环9的圆弧端套设于圆柱形杆4的外部，u形粗铁环9的开口端通过螺栓杆10与矩形钢板11连接，具体的在u形粗铁环9开口端的侧壁上相对设置螺栓孔，两个夹板6上也设置上螺栓孔，将螺栓杆10依次穿过u形粗铁环9和夹板6上的螺栓孔，即可实现u形粗铁环9开口端与夹板6的固定连接。

本实施例中，具体将d形连接件5设置为3个，在三角架的圆柱形杆4上依次等间距设置有3个浅槽13，d形连接件5上的u形粗铁环9依次卡接于浅槽13内，以限制u形粗铁环9在圆柱形杆4上滑动；

本发明提供的水泥基薄板轴拉试验装置，各个部件的大小可以根据试验试件8的大小灵活选择，在具体应用过程中，试验前先将试验试件8的两端分别设置为与两排限位螺栓7相配合喇叭口形状，也就是说试验试件8两端喇叭口的斜边也分别与梯形钢板12的斜边平行，并且限位螺栓7依次排列在试验试件8的两斜边的外侧，这样的设置即可实现试验试件8轴向向外限位，保证在试验试件8不被太大的夹具夹持力损伤的前提下，使试验试件8得以固定，且不会出现应力集中的现象，使测试结果更为精准。

基于上述水泥基薄板轴拉试验装置，本发明还提供了一种水泥基薄板轴拉试验方法，包括以下试验步骤：

步骤一、将试验试件8两端制成与夹具上的限位螺栓7的排列方式相匹配的形状，即上述结构中提到的两端外扩的喇叭口形状，使试件两端能够被限位螺栓7限位固定；

步骤二、将试验试件8的中部打磨光滑，并用树脂进行找平，粘贴长度为50mm的应变片，将应变片由导线连接应变仪，来测量试验试件8的极限拉应变；

步骤三、将试验试件8两端分别安装于水泥基薄板轴拉试验装置的两个主体单元的夹板6之间，依次安装好限位螺栓7，并且旋紧限位螺栓7，对试验试件8进行限位固定；

步骤四、将试验机分别与两个主体单元的试验机加载头1连接，开动试验机进行加载试验，试验过程中，试件的应力-应变曲线通过试验机配置的软件系统进行采集。

本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。