3D打印混凝土构件的层间拉伸强度测试装置及方法与流程

本发明涉及混凝土结构测试技术领域，具体地说，特别涉及一种3d打印混凝土构件的层间拉伸强度测试装置及方法。

背景技术：

目前水泥基材料3d打印主要以挤出堆积式为主，通过程序控制挤出头，逐层堆积成型。不同于传统的水泥基材料浇筑工艺，3d打印技术包含分层堆积会使层与层之间出现界面。而粘结界面为整体结构的薄弱处，在试件受力破坏时，破坏多先发生于层间界面而不是打印材料基体，因此有必要对3d打印水泥基材料的层间结合强度进行评价。

现有的拉拔法(bsen14488–4:2005+a1:2008)测试3d打印混凝土构件时是将试件两端粘接有拉头，通用万能材料试验机进行拉伸，测试其界面断裂时的荷载值得到界面拉伸强度，但是该方法难以保证载荷方向与界面完全垂直，拉伸偏心会影响粘结强度测试的准确性。此外，拉拔法需要将试件及夹具通过粘结剂相粘合，当待测界面粘结强度较高时，容易在粘结剂处发生脱粘，导致试验失败，此类方法的失败率甚至可达到97.63％。

由于直接拉拔法成功率低，结果离散性大，现有技术采用劈裂抗拉试验(astmc496)间接评价3d打印混凝土构件的层间结合强度。由于是替代方案，因此劈拉试验并没有直接测得3d打印水泥基材料的层间轴向拉伸强度，而且对于3d打印混凝土构件这种取向和界面分层明显的结构，采用劈裂抗拉试验间接表征层间拉伸强度的效果也有待商榷。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种3d打印混凝土构件的层间拉伸强度测试装置及方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种3d打印混凝土构件的层间拉伸强度测试装置，压头、固定杆以及支架；所述压头与万能材料试验机的压头接触；

所述支架由左右两部分组成，左右两部分对称且相同；所述支架的上表面设置有沟槽，所述沟槽靠近内表面滚珠一侧的第一个凸起高于其他凸起1-5mm；所述支架的内表面上设置有滚珠；将试件放于所述支架之间，通过所述固定杆将所述试件固定。

进一步的，所述固定杆包括压板和压板旋紧螺母；

将所述试件放于所述支架之间，用所述固定杆将试件固定，其中所述压板与所述试件接触，通过所述压板旋紧螺母使所述试件固定在支架带有沟槽的平面上。

进一步的，所述固定杆还连接有轨道，所述固定杆可在所述轨道上滑动。

进一步的，所述试件采用十字交叉试件。

另一方面，提供了一种3d打印混凝土构件的层间拉伸强度测试方法，包括

将试件放于支架之间，将压头置于一根试件上；

压头与万能材料试验机的压头接触，开始下压，测得断裂时的力为f；

根据试件两个交叉部分的面积s，即可得到3d打印试件的拉伸强度pten，即pten＝f/s。

进一步的，一种3d打印混凝土构件的层间拉伸强度测试方法，还包括：

支架上与试件直接接触的部分设有沟槽，沟槽靠近内表面滚珠一侧的第一个凸起高于其他凸起1-5mm。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供的一种3d打印混凝土构件的测试装置，可以直接得到3d打印混凝土构件的轴向拉伸强度，解决了拉拔法存在的受力方向不明确、断裂面不可控等相关问题，大大提高了测试成功率，测试原理简单明了，可靠性高。

通过支架上与试件直接接触的部分设有沟槽，该沟槽并不是为了增加摩擦力，而是为了测试时的力都集中在两个试件的交叉部位，减少测试误差，使测试结果更准确；支架上还设有滚珠，防止在测试过程中试件被卡住，影响测试结果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种3d打印混凝土构件的层间拉伸强度测试装置示意图；

图2是本发明实施例的图1中压头1的示意图；

图3是本发明实施例的图1中沟槽7的局部放大图；

图4是本发明实施例的的一种3d打印混凝土构件的层间拉伸强度测试装置俯视图；

图5是本发明实施例的试件的侧视图；

图6是本发明实施例的试件的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供了提供了一种3d打印混凝土构件的层间拉伸强度测试装置，参见图1-6，包括：压头1、固定杆2以及支架4；所述压头1与万能材料试验机的压头接触；

所述支架4由左右两部分组成，左右两部分对称且相同，单独一个支架放于水平面上是稳定直立的；所述支架1的上表面设置有沟槽7，所述沟槽7靠近内表面滚珠一侧的第一个凸起高于其他凸起1-5mm，参见图3；所述支架4的内表面上设置有滚珠3，滚珠的下方，支架的间隙变宽，防止卡住试件，并方便破坏的试件下落；将试件6放于所述支架4之间，通过所述固定杆2将所述试件固定。

进一步的，所述固定杆2穿过支架4，位于轨道5中，包括压板21和压板旋紧螺母22；

将所述试件6放于所述支架4之间，用所述固定杆2将试件6固定，其中所述压板21与所述试件6接触，通过所述压板旋紧螺母22使所述试件6固定在支架4带有沟槽7的平面上。进一步的，所述固定杆2还连接有轨道5，所述固定杆2可在所述轨道5上滑动。

进一步的，参见图5-6，所述试件6采用十字交叉试件，所述十字交叉试件在一个平面内可以是单层的，也可以是多层的。

本实施例中，提供了一种3d打印混凝土构件的层间拉伸强度的测试方法，参见图1-4，将十字交叉试件6放于支架4之间，将压头1置于一根试件上，如图2所示，压头1与万能材料试验机的压头接触，开始下压，测得断裂时的力为f，根据试件6两个交叉部分的面积s，即可得到3d打印试件的轴向拉伸强度pten，即pten＝f/s。

具体地，拉伸强度是在外力作用下，材料抵抗永久变形和破坏的能力。在拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，在学术界称之为抗拉强度，在工程应用中常有人称之为拉伸强度，其结果以mpa表示。

本实施例中，通过支架上与试件直接接触的部分设有沟槽7，沟槽7靠近内表面滚珠一侧的第一个凸起高于其他凸起1-5mm，作为优选，本实施例中选择高出2mm，该沟槽和凸起并不是为了增加摩擦力，而是为了测试时的力都集中在两个试件的交叉部位，减少测试误差，使测试结果更准确；支架上还设有滚珠3，防止在测试过程中试件被卡住，影响测试结果。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种3D打印混凝土构件的层间拉伸强度测试方法，包括：将试件放于支架之间，将压头置于一根试件上；压头与万能材料试验机的压头接触，开始下压，测得断裂时的力为F；根据试件两个交叉部分的面积S，即可得到3D打印试件的拉伸强度Pten，即Pten＝F/S。本发明提供的测试装置，支架上与试件直接接触的部分设有沟槽，为了测试时的力都集中在两个试件的交叉部位，减少测试误差；支架上还设有滚珠，防止在测试过程中试件被卡住。本发明提供的测试装置和方法，可以直接得到3D打印混凝土构件的轴向拉伸强度，解决了拉拔法存在的受力方向不明确、断裂面不可控等相关问题，大大提高了测试成功率，测试原理简单明了，可靠性高。

技术研发人员：王振地;王玲;刘致远;赵霞
受保护的技术使用者：中国建筑材料科学研究总院有限公司
技术研发日：2018.08.02
技术公布日：2018.12.18