一种横向劈拉法测定混凝土抗拉强度的试验方法
【专利摘要】本发明属于混凝土性能测试技术领域，具体涉及一种横向劈拉法测定混凝土抗拉强度的试验方法。横劈法是一种将劈拉力作用在圆柱体混凝土的横截面上，使圆柱体的母线方向受拉，造成圆柱体横劈面劈拉破坏来测定混凝土抗拉强度的方法。本发明可以从较少的混凝土芯样中取得相对较多的抗拉强度数据（与现行钻心法检测混凝土强度技术规程相比），且混凝土芯样无需加工，试验非常便捷，且对数公分长的混凝土芯样也可进行检测，实现了对混凝土薄板结构抗拉强度的芯样检测。同时结合本发明混凝土劈拉强度计算公式，混凝土劈拉强度实测值与计算值的比值的平均值为1.09，说明本发明的试验方法得到数据合理可靠。
【专利说明】
-种横向劈拉法测定混凝±抗拉强度的试验方法
技术领域
[0001] 本发明属于混凝±性能测试技术领域，具体设及一种横向劈拉法测定混凝±抗拉 强度的试验方法。
【背景技术】
[0002] 目前大型混凝±结构的质量检测中，钻忍法被普遍认为是精度最高的检测方法之 一。钻忍法是半破损的试验方法，虽具有检测结果直观、可靠等优点，但钻忍会对结构造成 一定程度的破坏，取忍数量受到严格限制，且忍样在钻取和加工成标准试件过程中浪费严 重。另外，许多长龄期混凝±结构、构件表层的混凝±都已碳化，碳化深度通常较小，不过数 公分，钻忍取样通过常规抗压和劈裂抗拉试验测定碳化区混凝±的强度时，碳化区混凝± 忍样长度往往不满足规范要求，使得常规的圆柱体试样无法使用。
[0003] 测定混凝±抗拉强度的方法有轴向拉伸试验法、混凝±小梁弯曲试验法W及劈拉 试验法。轴向拉伸试验法测定混凝±的抗拉强度不必作任何理论上的假定，测定结果接近 混凝±的真实值，但是试验中受力偏屯、问题难W克服，给试验的推广应用带来困难;混凝± 小梁弯曲试验法是一种间接测定混凝±抗拉强度的方法，它假定中和轴上、下的压应变和 拉应变为线性变化，拉伸弹性模量等于压缩弹性模量，但实际上，当混凝±拉应力达到 0.35ft(ft为轴屯、拉伸试验极限强度)时，应力一应变已不成线性关系，同时弹性模量开始 下降，运与该法理论推导中采用的计算假定有一定出入，实际测出的抗拉强度值往往比轴 向拉伸试验结果高很多;劈拉试验法也是一种非直接测定方法，该方法的主要缺点是在加 荷点会出现很大的应力集中，为改善此现象，在试验机承压板与试件之间安置胶木垫条，圆 柱体上的直线荷载被取代成沿垫条宽度分布的荷载，运与试件受线荷载的假定不很相符， 试验结果也常高于轴向拉伸试验值。
【发明内容】
[0004] 为克服现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种圆柱体横向劈拉法测 定混凝±抗拉强度的试验方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种横向劈拉法测定混凝±抗拉强 度的试验方法，包括W下步骤： (1) 用铅笔和卡尺，在圆柱体混凝±忍样试件上画出与其横断面平行的圆W确定劈裂 面的位置，劈裂面距忍样试件两端面的距离含35mm; (2) 取两个试验压具，试验压具包括加压板，加压板中屯、位置设有反弧段压刀，反弧段 压刀的压刀面宽度为5 +2mm、圆屯、角为90 + 3°，反弧段压刀两侧设有若干个加肋板，两个试 验压具分别放在压力试验机上、下压板的中屯、位置，再把圆柱体混凝±忍样试件放在两个 试验压具的上、下反弧段压刀之间；按照确定的劈裂面的位置，调整上、下反弧段压刀，同时 保证上、下反弧段压刀在铅直向上对齐;加载前，调整球座，使压力试验机的上、下压板与相 应试验压具的加压板紧密接触； (3) Wo. 04MPa/s~ο. 06MPa/s的速度连续而均匀地加载，当圆柱体混凝±忍样试件接 近破坏时，停止调整油口，直至混凝上忍样试件破坏，记录破坏荷载； (4) 按下式计算混凝±劈拉强度：
式中：f ts,cu-一混凝±立方体试件劈拉强度，MPa; P--圆柱体混凝±忍样试件横劈破坏荷载，kN; A一一圆柱体混凝±忍样试件横截面面积，mm2。
[0006] 所述圆柱体混凝±忍样试件的直径100± 10mm、高度> 70mm，同时忍样试件的高度 不小于混凝±粗骨料最大粒径的3倍。
[0007] 试验夹具中屯、位置设有反弧段压刀，反弧段压刀的压刀面宽度为5 ± 2mm、圆屯、角 为90±3°。
[000引所述圆柱体混凝±忍样为水灰比为0.38~0.74的普通混凝±或橡胶混凝±。
[0009] 橡胶混凝±中渗加橡胶颗粒的方法为等体积取代砂，橡胶颗粒渗量为0~15%，橡 胶颗粒粒径为0~6mm。
[0010] 混凝±劈拉强度的计算公式的设计原理如下： 假定混凝上忍样横劈强度fcts采用下式表示：
(1) 式中：P2为圆柱体试件的横劈破坏荷载，kN;A为试件的横截面积，mm2; 丫为综合系数， 与压刀面宽度、压刀圆屯、角等参数有关； 《水工混凝±试验规程》SL 352-2006立方体纵劈强度fts，CU采用下式求得：
(2) 式中：Pi为混凝±立方体试件的纵劈破坏荷载，kN;a为立方体试件劈裂面的边长，mm; 相同的混凝±材料，理论上立方体纵劈强度fts，cu与圆柱体横劈强度fcts应存在一定 的内在关系，BP:
(3) 式中:β为两者的相关系数。令Ψ=βγ，并结合式(2)，则有：
(4) 当混凝±立方体试件边长a= 100mm，圆柱体试件直径为100mm时，式(4)可简化为： Pi = 2 邮 2 (5) 根据试验数据可推定出Ψ = 0.53;因此，混凝±劈拉强度可按下式计算：
[0010]本发明产生的有益效果是:横劈法是一种将劈拉力作用在圆柱体混凝±的横截面 上，使圆柱体的母线方向受拉，造成圆柱体横劈面劈拉破坏来测定混凝±抗拉强度的方法。 本发明可w从较少的混凝±忍样中取得相对较多的抗拉强度数据(与现行钻屯、法检测混凝 上强度技术规程相比），且混凝上忍样无需加工，试验非常便捷，且对数公分长的混凝上忍 样也可进行检测，实现了对混凝±薄板结构抗拉强度的忍样检测。同时结合本发明混凝± 劈拉强度计算公式，混凝±劈拉强度实测值与计算值的比值的平均值为1.09,说明本发明 的试验方法得到数据合理可靠。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明中所用试验压具的结构示意图； 图2为本发明中试验压具的使用状态示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[oou]实施例1 所用的试验压具如图1所示:包括正方形形状的加压板1，加压板1中屯、位置设有反弧段 压刀2,反弧段压刀2的压刀面宽度W为5mm、圆屯、角Θ为90°，反弧段压刀2两侧对称设有四个 加肋板3。试验压具各部件（即加压板1、反弧段压刀2、加肋板3)的材质均为普通碳素结构钢 Q235A〇
[0014] 试验试件 (1) 圆柱体忍样直径100mm，切割成高含70mm的忍样试件，同时忍样试件的高度不小于 混凝±粗骨料最大粒径的3倍，忍样试件不能有裂纹或其他较大缺陷； (2) 所述圆柱体混凝±忍样为水灰比为0.38~0.74的普通混凝±或橡胶混凝±。
[001引试验方法(使用状态如图2所示），包括W下步骤： (1) 用铅笔和卡尺，在圆柱体混凝±忍样试件4上画出与其横断面平行的圆W确定劈裂 面的位置，劈裂面距忍样试件两端面的距离含35mm; (2) 取两个试验压具，分别放在压力试验机上、下压板的中屯、位置，再把圆柱体混凝± 忍样试件放在两个试验压具的上、下反弧段压刀之间；按照确定的劈裂面的位置，调整上、 下反弧段压刀，同时保证上、下反弧段压刀在铅直向上对齐;加载前，调整球座，使压力试验 机的上、下压板与相应试验压具的加压板紧密接触； (3) W0.04MPa/s~0.06MPa/s的速度连续而均匀地加载，当圆柱体混凝±忍样试件接 近破坏时，停止调整油口，直至混凝上忍样试件破坏，记录破坏荷载； (4) 按下式计算混凝±劈拉强度：
式中：fts,cu--混凝±立方体试件劈拉强度，MPa; P--圆柱体混凝±忍样试件横劈破坏荷载，kN; A一一圆柱体混凝±忍样试件横截面面积，mm2。
[0015] 混凝±劈拉强度实测值与计算值的比值的平均值为1.09,说明本实施例的试验方 法得到数据合理可靠。
【主权项】
1. 一种横向劈拉法测定混凝土抗拉强度的试验方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 用铅笔和卡尺，在圆柱体混凝土芯样试件上画出与其横断面平行的圆以确定劈裂 面的位置，劈裂面距芯样试件两端面的距离2 35mm; (2) 取两个试验压具，试验压具包括加压板，加压板中心位置设有反弧段压刀，反弧段 压刀的压刀面宽度为5±2mm、圆心角为90±3°，反弧段压刀两侧设有若干个加肋板，两个试 验压具分别放在压力试验机上、下压板的中心位置，再把圆柱体混凝土芯样试件放在两个 试验压具的上、下反弧段压刀之间；按照确定的劈裂面的位置，调整上、下反弧段压刀，同时 保证上、下反弧段压刀在铅直向上对齐;加载前，调整球座，使压力试验机的上、下压板与相 应试验压具的加压板紧密接触； (3) 以0.04MPa/s~0.06MPa/s的速度连续而均匀地加载，当圆柱体混凝土芯样试件接 近破坏时，停止调整油门，直至混凝土芯样试件破坏，记录破坏荷载； (4) 按下式计算混凝土劈拉强度：式中：fts, ?-一混凝土立方体试件劈拉强度，MPa; P--圆柱体混凝土芯样试件破坏荷载，kN; A--圆柱体混凝土芯样试件横截面面积，mm2。2. 如权利要求1所述的试验方法，其特征在于:所述圆柱体混凝土芯样试件的直径100 ± 10mm、高度2 70mm，同时芯样试件的高度不小于混凝土粗骨料最大粒径的3倍。3. 如权利要求1所述的试验方法，其特征在于:所述圆柱体混凝土芯样为水灰比为0.38 ~0.74的普通混凝土或橡胶混凝土。4. 如权利要求3所述的试验方法，其特征在于:橡胶混凝土中掺加橡胶颗粒的方法为等 体积取代砂，橡胶颗粒掺量为0~15 %，橡胶颗粒粒径为0~6mm。
【文档编号】G01N3/08GK105823685SQ201610167812
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】袁群, 李世军, 曹宏亮, 史长城, 冯凌云, 马莹, 李立青, 路遥, 王大辉, 李广辉, 程晋亮, 李利华, 袁吉娜, 赵玉宏, 李申亭, 乔连朋, 袁宾, 张慧萍, 丁秀英, 琚龙昌, 于洋, 沈凯, 王海, 王怡森, 崔洪涛, 孙建立, 程超
【申请人】河南省水利科学研究院