一种拉伸试验装置及加热装置的制作方法

本发明涉及一种用于高温环境中对拉伸试件进行拉伸试验的拉伸试验装置。

背景技术：

近年来，随着土木工程领域高层化、大跨化、轻量化和耐久化等诸多方面的发展趋势，钢纤维混凝土、超高性能混凝土等含钢纤维的混凝土材料在高层建筑、复杂结构、大跨度桥梁、特殊使用条件和严酷环境（如海上平台、海底隧道、核设施及军事防护工程）等领域的应用越来越广泛，对钢纤维混凝土、超高性能混凝土等材料的高温抗火性能也提出了新的要求，其抗火性能研究也成为热点。

高温中钢纤维混凝土、超高性能混凝土等力学性能的劣化包括钢纤维力学性能的劣化和混凝土力学性能劣化两部分。现有技术中在对钢纤维力学性能进行拉伸试验时，采取近似高温中钢纤维拉伸性能试验方式，即待升温设备中的钢纤维达到目标值后，立即使用高温钳将高温状态的钢纤维放到拉伸试验机上加载，但是钢纤维拉伸试件移动到拉伸试验机的过程中，拉伸试件温度会发生变化，试验结果表明，所得的钢纤维高温中拉伸试验结果与火灾高温中钢纤维实际的拉伸性能有较大差异。此外，需要多组试验数据时，需要对多个拉伸试件进行分别加热，一方面比较浪费能源，各次拉伸试件的温度一致性也不容易得到保证。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种加热装置，以解决现有技术中拉伸试件拉伸试验时需要与加热装置分离导致失温，且能同时对两个以上拉伸试件进行加热；本发明的目的还在于提供一种使用该加热装置的拉伸试验装置。

为解决上述技术问题，本发明中拉伸试验装置的技术方案如下：

一种拉伸试验装置，包括加热装置和拉伸试验机，拉伸试验机包括可相对和相背移动的加载头，加热装置包括加热炉支架和沿前后方向导向移动装配于加热炉支架上的加热炉，加热炉上设置有至少两个沿上下方向贯穿加热炉的上炉壁和下炉壁的试件穿孔，各试件穿孔沿前后方向间隔布置，加热炉上设置有与试件穿孔相对应的用于对试件穿孔中的拉伸试件进行可拆固定的固定装置。

固定装置设置于加热轮的上炉壁和/或下炉壁上。

加热炉支架上设置有沿前后方向延伸的刻度线。

拉伸试验装置还包括大变形引伸计，大变形引申计包括上下并列布置的可相对移动和相背移动的上测量臂和下测量臂，上测量臂、下测量臂分别用于与加热炉上下两侧的混凝土隔热层相连。

本发明中加热装置的技术方案为：

一种拉伸试验装置的加热装置，包括加热炉支架和沿前后方向导向移动装配于加热炉支架上的加热炉，加热炉上设置有至少两个沿上下方向贯穿加热炉的上炉壁和下炉壁的试件穿孔，各试件穿孔沿前后方向间隔布置，加热炉上设置有与试件穿孔相对应的用于对试件穿孔中的拉伸试件进行可拆固定的固定装置。

固定装置设置于加热轮的上炉壁和/或下炉壁上。

加热炉支架上设置有沿前后方向延伸的刻度线。

本发明的有益效果为：试验时，将至少两个待拉伸的拉伸试件分别穿于对应的试件穿孔中，拉伸试件的上下两端分别从上炉壁上侧和下炉壁下侧穿出，通过固定装置对拉伸试件进行临时固定，然后通过加热炉对各拉伸试件进行同时加热，保证各拉伸试件温度加热的一致性，再加热完成后，通过拉伸试验机对其中一个拉伸试件进行拉伸试验，拉伸试验时需要松开对应的固定装置，不需要将拉伸试件由加热装置移走，因此可以保证拉伸试件不失温，在完成一个拉伸试件拉伸试验后，可以通过移动加热炉，将其它的拉伸试件移动至与加载头对应位置，从而再进行拉伸试验，获得多组试验数据。

附图说明

图1是本发明中拉伸试验装置的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中加热装置与拉伸试验机的配合示意图；

图3是图1中固定装置与混凝土隔热层的配合示意图。

具体实施方式

拉伸试验装置的实施例如图1~3所示：包括加热装置、拉伸试验机、拉伸试件17和大变形引申计7。拉伸试验机为常规的钢筋拉伸试验机，其包括底座14，底座上设置有四个立柱2，立柱2上导向移动装配有可上下移动的横梁1，横梁和1底座上分别设置有用于与钢筋连接的加载头，本实施例中将横梁上的加载头称为上加载头3，底座上的加载头称为下加载头13，其中下加载头被加载机构驱动，本实施例中的加载机构为竖向布置的加载缸，上加载头、下加载头属于现有技术，在此不再详述。

加热装置包括加热炉支架12和内设有电阻加热丝的加热炉5，加热炉的底部设置有与加热炉支架沿前后方向导向移动配合的行走轮10，加热炉支架上设置有沿前后方向布置的刻度线21。加热炉包括上炉壁16、下炉壁20和设置于上炉壁16、下炉壁20之间的四周炉壁18，加热炉整体呈长度沿前后方向延伸的长方体盒状结构。加热炉的上炉壁和下炉壁上设置有上下对应布置的试件穿孔24，本实施例中试件穿孔有十个，各试件穿孔24沿前后方向间隔布置。加热炉的底部设置有分别与各下侧的试件穿孔相对应的固定装置19，固定装置用于对拉伸试件17进行临时固定，其包括能够对拉伸试件进行夹持和松开的夹持部，在本实施例中固定装置包括固定于下炉壁底部的与对应试件穿孔同轴线布置的环形固定座22，夹持部由沿径向螺纹连接于环形固定座上的顶紧螺钉23构成。

本实施例中的拉伸试件为钢纤维拉伸试件，拉伸试件包括竖向布置的试件本体，试件本体包括中部的钢纤维试件8和焊接固定于钢纤维试件两端的连接钢筋15，上侧的连接钢筋15用于与上加载头连接，下侧的连接钢筋用于与下加载头连接，试件本体上于钢纤维试件与各连接钢筋之间的外围均浇筑固定有混凝土隔热层，位置靠上的混凝土隔热层称为上混凝土隔热层4，位置靠下的混凝土隔热层称为下混凝土隔热层9，上、下混凝土隔热层之间的钢纤维试件形成升温段，混凝土隔热层一方面可以实现隔热，另外也可以对钢纤维试件与连接钢筋的连接处形成保护，避免锈蚀。大变形引申计包括上下并列布置的可相对移动和相背移动的上测量臂6和下测量臂11，上测量臂6、下测量臂11分别与加热炉上下两侧的混凝土隔热层相连，具体的在混凝土隔热层上设置有水平插孔，上测量臂、下测量臂可以直接插接于对应的水平插孔中实现与混凝土隔热层相连。

使用时，将各拉伸试件分别穿装于对应的试件穿孔中，位置靠上的混凝土隔热层与位置靠上的试件穿孔相对应，位置靠下的混凝土隔热层与位置靠下的试件穿孔相对应。试件本体两端的连接钢筋分别位于加热炉的上下两侧，旋拧顶紧螺钉顶住对应拉伸试件的下侧的混凝土隔热层，实现对各拉伸试件的临时固定。然后通过加热炉对各拉伸试件的升温段进行加热，各拉伸试件被同时加热，一方面可以节省能源，另外也可以保证各拉伸试件试验温度的一致性，各拉伸试件的升温段温度与加热炉的炉腔温度保持一致，在各拉伸试件被加热的过程中，基本只有升温段受热，升温段上下两侧的试件本体被混凝土隔热层包裹而不被加热，保持常温状态。上加载头下行，下加载头上行实现与其中一个拉伸试件的两端连接，大变形引申计的上测量臂、下测量臂分别与对应的混凝土隔热层相连，松开对应的固定装置，然后加载机构通过下加载头对试件本体施加拉力，变形引申计测拉伸试件的整体加载变形量为l，升温段的加载变形量l1=l-f*l/k，上述公式中f表示拉伸试验机的加载头对拉伸试件的加载力，k表示常温下钢筋的弹性系数，l=试件本体的总长减去未拉伸之前升温段的长度，可以准确的获得升温段的变形量，完成一个拉伸试件的拉伸后，前后移动加热炉，可以完成对其它拉伸试件的拉伸试验，获得多组试验数据，试验过程中加热炉保持炉腔温度不变化。在本发明的其它实施例中拉伸试件也可以不是钢纤维拉伸试件，比如说拉伸试件为钢筋拉伸试件，此时的试件本体可以是一个一体设置的钢筋。

具体的拉伸试验方法包括以下步骤，第一步，将至少两个拉伸试件分别穿装于加热装置的加热炉上对应的试件穿孔中，拉伸试件两端的连接钢筋分别位于加热炉的上下两侧，拉伸试件的混凝土隔热层分别与上下位置的试件穿孔位置对应，固定装置的夹持部对相应拉伸试件进行夹持临时固定；第二步，通过加热炉对各拉伸试件的升温段进行加热；第三步，拉伸试验机的加载头对其中一个拉伸试件的连接段相连，松开该拉伸试件对应的固定装置，将大变形引申计的上测量臂、下测量臂与上下两侧的混凝土隔热层相连，通过拉伸试验机对该拉伸试件进行拉伸加载，通过大变形引申计测量拉伸试件的加载变形量l，通过公式l-f*l/k获得升温段的变形量，上述公式中f表示拉伸试验机的加载头对拉伸试件的加载力，k表示常温下钢筋的弹性系数，l=试件本体的总长减去未拉伸之前升温段的长度；第四步，松开加载头与拉伸试件的连接，前后移动加热炉，将其它的拉伸试件的连接钢筋移动至与加载头位置对应处，重复第三步，依次完成对各拉伸试件的拉伸试验。