本发明涉及混凝土试验技术领域，具体涉及一种混凝土双轴拉压试件约束处理装置。
背景技术：
众所周知，混凝土是由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水及外加剂按一定比例制备而成的复合材料。同其他建筑材料相比，混凝土具有取材方便、易浇筑、耐火性好、抗循环荷载性能好、经济实惠、维修要求低等优点。因此，自其问世以来便受到广泛青睐，被广泛应用于工业与民用建筑、桥梁隧道、混凝土大坝、海岸工程和核安全壳等建筑物和构筑物中。在使用期内，混凝土结构除了承受静态荷载外，还有可能遭受动力荷载，譬如地震荷载、爆炸荷载、冲击荷载、海浪荷载和车辆荷载等。
混凝土在实际应用中常处于复杂的拉压应力状态，己有的静态试验研究结果表明，在拉压应力组合状态下，混凝土破坏时抗压方向应力和抗拉方向应力分别低于单轴抗压强度和单轴抗拉强度，并且抗压方向应力随拉应力降低很明显。在遭受拉压应力结构的设计中，把混凝土单轴抗拉强度或单轴抗压强度作为设计依据是不安全的。在研究者对混凝土动态特性进行的研究成果中，动态单轴抗压和单轴抗拉特性的研究成果比较多，拉压应力状态下的混凝土特性的研究成果比较少。所以，混凝土在拉压应力状态下动态特性的研究具有重要意义。随着理论的不断深入，双轴拉压试验中混凝土试件表面会粘贴钢板，从而钢板会对混凝土产生摩擦约束作用。在国内外的混凝土双轴拉压试验研究中，有学者在棱柱试件受拉面用螺栓连接，但试件中预留的螺栓区容易形成应力集中，受压面围上一层塑料薄膜，但薄膜的保护效果并不理想，从而影响实验结果。
合理选择试件形状，如何在试件表面镀上一层保护膜，选择什么作为保护膜，以防止试验机加载钢板对混凝土试件的约束作用，则成为试验保证的前提。在2015年东南大学博士生周甲佳的《高强高性能混凝土多轴应力状态下力学性能试验和理论研究》中，在进行双轴拉压试验时，采用150mm ´ 150mm´ 50mm的棱柱试件，使用建筑结构胶将试件与传荷板(铝块)进行粘结，养护24h获得使用粘结强度，并采用外贴钢块的连接方式进行加载，但是在试件的受拉方向，试件表面不平整，且受压面加载板会对试件产生摩擦作用，会影响实验结果。陈仁进在2015年发表的《大骨料混凝土动态双轴拉压性能试验研究》中，采用的试件为250mm´ 250mm´ 400mm棱柱体，在试件受拉面预留螺栓孔与加载板进行连接，受压面贴一层塑料薄膜与甘油，进行减磨约束处理，但受拉面预留螺栓孔，试验中此区域容易形成应力集中，影响试验结果，受压面贴一层薄膜与甘油，只起到润滑作用，并不会减少加载板对试件的自由变形的约束作用。
技术实现要素：
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种混凝土双轴拉压试件约束处理装置，该装置操作简单、作费用较低、模型尺寸可随试件尺寸进行调整设计，方便不同试验的需要。通过在试件受拉和受压面预制一层粘结石膏保护层，粘结石膏具有凝结硬化快、表面光滑、细腻、尺寸精确、无毒、无刺激性气味等特点。在轴拉面上，受拉面能够和加载板充分接触，防止加载钢板对混凝土的约束；在轴压面上，粘性石膏形成一层保护层，且在实验前在轴压面上的石膏上涂抹甘油，这样能够有效改善加载钢板对混凝土的减磨约束作用，同时减少加载板对试件的自由变形的约束作用，提高试验测试的准确度，能够满足现行土工室内试验规程规定的技术条件。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种混凝土双轴拉压试件约束处理装置，其特征在于：包括两个第一结构单元片、两个第二结构单元片和一个第三结构单元片，
所述第三结构单元片水平设置，作为装置的底部结构，所述第三结构单元片中部设置有预留试件位置线，用于定位放置混凝土试件；
所述第一结构单元片、第二结构单元片的底边部设置有与用于第三结构单元片连接的卡扣；两个第一结构单元片相对平行设置，两个第二结构单元片相对平行设置，第一结构单元片的两侧边分别与两个第二结构单元片的一个侧边可拆卸的连接，形成方形边框结构；第一结构单元片、第二结构单元片垂直设置在第三结构单元片上，
第三结构单元片上在预留试件位置线外一定距离设置有与第一结构单元片、第二结构单元片上卡扣相配合的卡扣禁锢件；混凝土试件与第一结构单元片、第二结构单元片之间为粘性石膏浇筑空间。
进一步的，所述的混凝土双轴拉压试件约束处理装置，其特征在于：所述第三结构单元片上还设置有用于与试验台连接的安装孔。
作为优选方案，所述的混凝土双轴拉压试件约束处理装置，其特征在于：所述第一结构单元片、第二结构单元片和一个第三结构单元片均为透明塑料板。
作为优选方案，所述的混凝土双轴拉压试件约束处理装置，其特征在于：所述第一结构单元片的两个侧边上分别连接设置有铰接件，所述铰接件上设置有铰链插孔。
进一步的，所述的混凝土双轴拉压试件约束处理装置，其特征在于：所述第二结构单元片侧边上对应位置设置有与铰链插孔相配合的插头。
作为优选方案，所述的混凝土双轴拉压试件约束处理装置，其特征在于：所述第一结构单元片每侧设置有两个铰接件，其中两个铰接件分别位于距第一结构单元片顶部30mm和120mm处。
作为优选方案，所述的混凝土双轴拉压试件约束处理装置，其特征在于：所述第一结构单元片两个侧边边部均开设有榫槽；所述第二结构单元片两个侧边边部相对应位置设置有与榫槽相配合的榫头。
进一步的，所述的混凝土双轴拉压试件约束处理装置，其特征在于：所述榫槽为矩形孔，榫头为“凸”形结构。
作为优选方案，所述的混凝土双轴拉压试件约束处理装置，其特征在于：所述第一结构单元片、第二结构单元片分别距离对应的预留试件位置线5mm。
本发明还提供上述的混凝土双轴拉压试件约束处理装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将第三单元结构片固定在试验台上，把制作好的混凝土试件放在第三单元结构片上的试件预留位置线内；
（2）将第一结构单元片、第二结构单元片分别通过卡扣与第三结构单元片连接，再按照顺序将第一结构单元片、第二结构单元片的铰链插孔、插头连接，榫槽、榫头连接，实现门栓式嵌锁组合连接；
（3）开始在混凝土试件与第一结构单元片、第二结构单元片之间浇筑预制好的粘性石膏；
（4）待粘性石膏浇筑完成后，打开第一结构单元片、第二结构单元片侧边上的铰链插孔、插头连接和榫槽、榫头连接，方便脱模取出试件。
有益效果：本发明提供的一种混凝土双轴拉压试件约束处理装置，采用高强度透明塑料板材料安全性高，可操作性强，各单元结构的作用全面且分工明确，保证试件表面注浆料的平整性，铰链插孔和铰链插孔配对使用的插头，实现了模具的可拆卸性，可进行外边框的连接。第三结构单元片的卡扣禁锢件与第一结构单元片、第二结构单元片下部的卡扣紧密连接，使第一、第二结构单元片牢固的立在混凝土试件周围，并防止注浆料外漏。注浆料使用粘性石膏，在试件轴拉面，粘性石膏可以和加载板更好地粘结在一起，降低加载板的约束作用；在试件轴压面，粘性石膏形成一层保护层，能够有效改善钢板对混凝土的减磨约束作用，提高试验测试的准确度。试验所用材料价格低廉，操作简单，安装方便，能够实现材料循环回收利用，实用性强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为第一结构单元片的结构示意图；
图3为第二结构单元片的结构示意图；
图4为第三结构单元片的结构示意图；
图中：1、第一结构单元片；2、铰链插孔；3、榫槽；4、卡扣；5、第二结构单元片；6、插头；7；榫头；8、卡扣；9、第三结构单元片；10、螺栓；11、卡扣禁锢件；12、试件预留位置线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1至图4所示，一种混凝土双轴拉压试件约束处理装置，这里以常见的150mm´150mm´150mm立方体混凝土试件为例进行说明。整套装置包括两个相对位置的第一结构单元片1和两个第二结构单元片5，以及底部的一个第三结构单元片9，总共五个单元片围成一个屋盖的矩形外边框，将混凝土试件围在其中进行浇筑粘性石膏，从而形成一层保护层，减少轴拉向与轴压向加载板对混凝土的约束作用，提高实验结果的可靠性。所述第一结构单元片1、第二结构单元片5和第三结果单元片9均为透明塑料板结构，所述第一结构单元片1两个侧边边部开设有榫槽3，第一结构单元片1的两个侧边各设有两个软塑料片铰接件，自上而下位置分别为距顶部30mm和120mm处，在软塑料片上设有铰链插孔2，在第二结构单元片5的外表面设有与铰链插孔2配对使用的插头6，通过插头6实现门栓式嵌锁组合连接，所述第二结构单元片5的两端均设有与榫槽3配对使用的榫头7，实现门栓式嵌锁组合连接，第一结构单元片、第二结构单元片的底部均设置有卡扣4、8，两组第一结构单元片、第二结构单元片与预留的卡扣禁锢件11进行卡扣，固定在第三结构单元片上，再将第三单元结构片用螺栓10固定在试验台上。在第三结构单元中预留混凝土试件位置线，第一结构单元片、第二结构单元片均离位置线5mm，即浇筑成5mm的粘性石膏保护层，最后待试件凝固成型，将第一结构单元片、第二结构单元片的铰链打开，方便脱模，最后取出模型进行试验。
试件保护层具体制备操作方法如下：
（1）将第三单元结构片固定在试验台上，把制作好的混凝土试件放在第三单元结构片上的试件预留位置；
（2）将第一结构单元片、第二结构单元片通过卡扣与第三结构单元片连接，再按照顺序将第一结构单元片、第二结构单元片铰链插孔和榫槽榫头连接，并检查固定情况；
（3）开始在试件与第一结构单元片、第二结构单元片之间浇筑预制好的粘性石膏；
（4）待粘性石膏浇筑后，打开第一结构单元片、第二结构单元片侧边上的铰链插孔和榫头，使其平整的铺展，方便取出试件；
（5）将此混凝土试件放在双轴拉压试验机上，让受拉面与加载进行粘结，而受压面不做粘结；
（6）在粘性石膏终凝后，在受压面上涂抹一层甘油，充分润滑，然后进行试验。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。