UHPC试件单轴拉伸测试用高精度夹具的制作方法

本实用新型涉及抗拉夹具技术领域，具体来说是一种UHPC试件单轴拉伸测试用高精度夹具。

背景技术：

UHPC是近年来出现的一种具有超高力学性能和超高耐久性的新型混凝土材料，由于内部存在大量各向异性分布的超细纤维材料，加上极低的水灰比共同作用下，因此其水化产物非常致密，抗压强度可高达120~200MPa，抗折强度可超过30MPa。

UHPC最主要的性能指标在于其优异的抗拉性能表现，普通混凝土抗拉强度只有2~3MPa，据国外文献报道通常UHPC抗拉强度可达7~15MPa，更主要的是其抗拉变形可达2000με以上。

由于目前国内暂时还没有针对性的测试标准和方法，可以借鉴的标准只有一份水工混凝土标准（DL/T5150），其中对普通混凝土单轴拉伸测试方法有所规定。但是在将其应用于UHPC试件的实际测试中，却存在很多问题，例如：

（1）尺寸过大。由于普通混凝土抗拉性能较弱，因此试样截面尺寸过大，为100*100mm（以下简称“大八字”试样）。而UHPC通常作为薄壁结构使用，厚度仅为20~50mm，因此该尺寸试样无法实际表征UHPC的实际使用状态。

（2）形状不合理。由于“大八字”试样的颈部为直线相交，在抗拉测试过程中由于夹具的局部应力存在，导致抗拉破坏极易发生在“脖颈”处。

（3）自重大。单个“大八字”试样重量可达15Kg以上，加上夹具的重量甚至可达20Kg，在夹持和测试过程中很容易发生试件脱落导致机器损坏和人身伤害。

（4）单轴拉伸时存在扭力现象，实际测试结果无法真正反映出UHPC材料真正的抗拉性能。

鉴于上述原因，本领域现有的水工混凝土用抗拉测试夹具，由于测试方法本身存在一定的不合理性，虽然有部分科研单位和厂家对上述夹具进行了优化改进，但依旧无法克服上述缺点，无法客观的表征UHPC实际抗拉性能，给设计和材料技术人员带来较大的困扰。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种UHPC试件单轴拉伸测试用高精度夹具，避免抗拉测试中应力集中和受力不均匀的问题，避免UHPC试件破坏在夹持段。

为了实现上述目的，设计一种UHPC试件单轴拉伸测试用高精度夹具，所述的夹具设有与所述的UHPC试件的端部形状相贴合的凹槽，用于夹持所述的UHPC试件，所述的凹槽的内端部为夹持段，所述的凹槽的外端部为定位段，且所述的定位段的直径小于所述的夹持段的直径，所述的夹具的一侧在位于所述的凹槽位置处设有背板，所述的夹具端部还设有用于与拉力机连接的连接杆，所述的连接杆与夹具端部的连接处设有球头装置。

本实用新型还具有如下优选的技术方案：

所述的夹具包括上夹具与下夹具，所述的上夹具顶端设有球头装置及连接杆且所述的凹槽的外端部位于上夹具底端，所述的下夹具底端设有球头装置及连接杆且所述的凹槽的外端部位于下夹具顶端。

所述的夹持段与定位段之间设有弧形的过渡段。

所述的夹具采用40Cr钢制成。

所述的背板采用40Cr钢制成。

本实用新型同现有技术相比，组合结构简单可行，易于安装与拆卸，其优点在于：夹具端部设有球头装置，不仅便于在夹具内安装试件，更重要的是可以避免拉伸过程中的扭力现象，保证试件大概率地破坏在试件中部；并且夹具的凹槽与UHPC试件紧密贴合，试件受力更均匀，避免局部应力导致试件在接触面部位破坏；同时，采用背板加强避免夹具变形，所述的背板采用与夹具同材质的钢板，固定在夹具一侧，不仅可保证试件与夹具的贴合度，更重要的是可以避免夹具在受力状态下产生变形。

附图说明

图1是一实施方式中本实用新型UHPC试件单轴拉伸测试用高精度夹具主视图。

图2是一实施方式中本实用新型UHPC试件单轴拉伸测试用高精度夹具的结构示意图。

图3是一实施方式中本实用新型的UHPC试件的结构示意图。

图4是一实施方式中本实用新型的UHPC试件的侧视图。

图中：1.上端球头装置 2.背板 3.上夹具 4.试件 5.下夹具 6.下端球头装置 7.夹持段 8.过渡段 9.固定段 10.螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图3和图4，是本实施方式中所采用的UHPC试件的示意图，UHPC试件的两端用于被本实施方式的夹具所夹持，两端之间设有一直段，直段的直径小于两端的直径，且两端与直段之间采用弧线段过渡。

参见图1，所述的UHPC试件单轴拉伸测试用高精度夹具包括上夹具与下夹具，所述的上夹具顶端设有上端球头装置及连接杆且所述的凹槽的外端部位于上夹具底端，所述的下夹具底端设有下端球头装置及连接杆且所述的凹槽的外端部位于下夹具顶端。所述的凹槽与所述的UHPC试件的端部形状相贴合，用于夹持所述的UHPC试件，所述的凹槽的内端部为夹持段，所述的凹槽的外端部为定位段，且所述的定位段的直径小于所述的夹持段的直径，所述的夹持段与定位段之间设有弧形的过渡段，过渡段的弧线与所述的UHPC试件两端与直段之间的弧线段相适应。

由于现有技术的夹具缺少背板加固措施，拉伸时会产生夹持口变形并导致应力集中现象，这也导致了现有的抗拉夹具无论是破坏形态还是测量结果准确性都不尽理想。因此，参见图2，本实施方式中，所述的背板通过四角设置的通孔及螺栓固定在夹具的一侧，不仅可保证试件与夹具的贴合度，更重要的是可以避免夹具在受力状态下产生变形。

同时，所述的夹具端部还设有用于与拉力机连接的连接杆，所述的连接杆与夹具端部的连接处焊接有球头装置，球头装置的设置不仅便于在夹具内安装试件，更重要的是可以避免拉伸过程中的扭力现象，保证UHPC试件大概率地破坏在试件中部。

在一个优选的实施方式中，所述的夹具和所述的背板均采用40Cr钢制成，进一步保证夹具的加工精度和实际使用时的结构稳定性，尤其体现在拉伸应变的准确性方面。

本实施方式所提供的UHPC试件单轴拉伸测试用高精度夹具，针对UHPC试件的特性，避免了现有技术的一般夹具应力集中和受力不均匀的问题，能够有效避免UHPC试件被破坏在夹持段，能够方便有效地实现对UHPC试件的抗拉性能测试。