载小梁18底部 设有弧形凹槽，所述的加载辊19匹配设置在弧形凹槽内，加载小梁18与加载辊19两端采 用拉接弹簧20联结，这样可使上部加载组件与试件接触紧密，保证受力更为均匀。上压板 16上端中心通过螺栓与荷载传感器15连接，荷载传感器15上端通过联结轴8联结在上加 载梁5底面中心，所述联结轴8的设置可调整上加载板左右两侧加载辊轴与试件的接触程 度，保证试件两侧受力均匀，从而获得更精准的试验数据。
[0035] 所述的下试件夹具单元包括开设在下加载梁6上的滑动导槽21、通过螺栓匹配连 接设置在滑动导槽内的下支座22和设置在下支座22顶部的加载辊19,下支座22通过螺栓 和滑动导槽21与下加载梁6连接并固定，左边下支座22内外侧用螺钉固定一 L型试件定 位左侧挡板23,右边下支座22内侧固定一试件定位右侧挡板23。所述下支座22上设置加 载辊19,所述的下支座22顶部设有弧形凹槽，所述的加载辊19匹配设置在弧形凹槽内，加 载辊19通过两端的拉接弹簧20与下支座22联结，加载辊19转动灵活，保证加载的简支状 ??τ O
[0036] 所述上压板16上的上支座17数量为左右两个，可根据试件加载段的长短进行滑 动调整并固定在上压板上；当只用一个上支座时可实现三点加载的弯曲试验，使用两个上 支座可实现三等分点加载的弯曲试验，所述下支座22的滑动调节可依据试件的大小调整 跨距，上、下支座的滑动调节设计扩展了试件加载夹具的适用性、灵活性。所述试件的定位 左侧挡板和试件定位右侧挡板的设置便于快速装载和精准定位试件，提高试验效率和试验 精度。
[0037] 所述的试件变形测试夹具包括位移计主架、位移计副架和位移计，所述的位移计 主架包括通过旋紧螺钉搭设固定在试件35上的主架左肢24、主架右肢25和连接主架左肢 24和主架右肢25并用来固定位移计的横杆26,所述的横杆26与主架右肢25为一体结构， 横杆26与主架左肢24对应处开设有条形槽27,位移计主架右肢25和横杆26通过对应于 右肢处的旋紧螺钉28将位移计主架固定在试件右端，主架左肢24通过旋紧螺钉28固定于 试件35左端，左端的旋紧螺钉28穿入位移计主架左端相应于位移计主架左肢24处的条形 槽27中，这种设计利于与试件的纵向变形协调。位移计主架左肢24和主架右肢25分别 跨在试件35的左右两端，一方面对位移计起承托作用，另一方面通过位移计主架左肢24和 主架右肢25上的旋紧螺钉正好固定于试件侧面纵向中心线与下支座垂直线交叉点，更便 于对位移计主架进行定位和夹持。位移计主架的横杆26上设置位移计锁紧卡，通过锁紧卡 将位移计固定在位移计主架上。所述的位移计副架包括通过旋紧螺钉搭设固定在试件受弯 变形区的副架本体29、和设置在副架本体29端部与位移计端部的顶珠对应匹配的顶板30， 位移计主架和副架随试件端部和中心位置的相对变化可由位移计进行记录。
[0038] 所述的自动控制采集系统包括自动控制单元和数据采集单元，自动控制单元包括 计算机36、控制器37、调速变频器38、电机12。自动控制单元的调速变频器38分别通过电 缆与电机12和控制器37连接，控制器37通过电缆与计算机36连接。计算机控制软件发 出的指令传输给控制器、控制器经过信号转换将控制信号传输给调速变频器，通过调速变 频器实现对电机的转向和转速控制。
[0039] 数据采集单元由荷载传感器15、LVDT位移传感器33、控制器37、计算机36、数据 线和电缆等构成。数据采集系统的荷载传感器I 5和LVDT位移传感器33分别通过电缆与 控制器37连接，并分别将模拟信号传递给控制器37,控制器将模拟信号转换成数字信号后 通过电缆传递给计算机36,计算机通过软件记录并保存时时传来的数据。所述控制器集成 了包括放大器、A/D转换器、微处理器（CPU)、存储器、通讯接口电路等组件。
[0040] 实施例二：参见图1、图3,本实施例的结构与实施例一基本相同，相同之处不再重 述，其不同之处在于：所述的试件底部设置有裂缝张开测量机构，所述的裂缝张开测量机构 包括通过旋紧螺钉夹设固定在试件底部的加持卡具31、顶板卡具32、以及固定设置在加持 卡具31底部的LVDT位移传感器33,所述的位移计端部顶设在顶板卡具32下部伸出的测试 挡板34上，顶板卡具32和加持卡具31分别固定在小梁试件35三分点加载辊的垂直线上， 以获取试件纯弯段裂缝的张开量。所述顶板卡具32和加持卡具31随试件变形增长发生相 对移动，并带动LVDT位移传感器33直接测得试件纯弯段裂缝的张开位移量。
[0041] 采用控制系统进行自动加载的弯曲试验时，计算机的控制软件发出指令，将控制 信号传输给控制器，所述控制器经过信号转换后控制调速变频器按照设定的程序使电机运 转带动加载机构动作，完成自动加载试验。数据采集系统的荷载传感器和LVDT位移传感 器分别通过电缆与控制器连接，并分别将模拟信号传递给控制器，所述控制器将模拟信号 转换成数字信号后通过电缆传递给计算机，所述计算机通过软件记录并保存时时传来的数 据。
[0042] 以下为本实用新型的试验验证，参见图4、图5 :
[0043] 采用本实用新型的混凝土抗折试验机测试了普通混凝土及钢纤维混凝土小梁试 件的抗折性能。本实例中的试验概况及结果如下：
[0044] 原材料为42. 5级的普通硅酸盐水泥，II级粉煤灰，粒径为5-20mm的石灰岩碎石， 细度模数为3. 0的中粗河砂，长度35mm、直径0. 57mm的冷拉钢丝切断型钢纤维，聚羧酸高效 减水剂，自来水。普通混凝土及钢纤维混凝土拌合物的单方配合比见表1。
[0045] 表 1 :
[0046] 混凝土单方配合比/kg
【主权项】
1. 一种混凝土抗折试验机，其特征在于，包括主体框架、设置在主体框架上的试件加载 夹具、加载装置、试件变形测试夹具和自动控制采集系统，所述的主体框架包括承台、主梁、 设置在承台底部的框架底座、和设置在承台与主梁之间的立柱，所述的加载装置包括设置 在主梁上的上加载单元和设置在承台上的下加载单元，所述的立柱上滑动套设有上加载梁 和下加载梁，上加载梁和下加载梁之间的立柱上套设有高强弹簧，上加载梁和下加载梁分 别与上加载单元和下加载单元对应顶紧设置，所述的试件加载夹具包括分别对应设置在上 加载梁和下加载梁上的上试件夹具单元和下试件夹具单元，上试件夹具单元与上加载梁之 间通过联结轴连接。
2. 根据权利要求1所述的混凝土抗折试验机，其特征在于，所述的上加载单元包括与 主梁上开设的螺孔匹配的上加载杆和设置在上加载杆顶部的加载转盘，所述的下加载单元 包括与承台上开设的螺孔匹配的下加载杆和驱动下加载杆的驱动电机，所述的下加载杆底 部外侧套设有导向套，导向套固定设置在框架底座上，所述的驱动电机与下加载杆之间通 过变向传动齿轮传动连接；所述的上加载杆和下加载杆顶端均为球面结构，其分别与上加 载梁和下加载梁之间形成点接触。
3. 根据权利要求1所述的混凝土抗折试验机，其特征在于，所述的上试件夹具单元包 括依次设置的载荷传感器、上压板、呈U型槽状的上支座、与上支座通过联结轴连接的加载 小梁和设置在加载小梁底部的加载辊，所述的加载小梁底部设有弧形凹槽，所述的加载辊 匹配设置在弧形凹槽内，且加载辊两端与加载小梁之间设置有拉接弹簧，所述的上压板底 部开设有滑动导槽，所述的上支座通过螺栓匹配连接设置在滑动导槽内。
4. 根据权利要求1所述的混凝土抗折试验机，其特征在于，所述的下试件夹具单元包 括开设在下加载梁上的滑动导槽、通过螺栓匹配连接设置在滑动导槽内的下支座、和设置 在下支座顶部的加载辊，所述的下支座顶部设有弧形凹槽，所述的加载辊匹配设置在弧形 凹槽内，且加载辊两端与下支座之间设置有拉接弹簧，所述的下支座外侧还固定设置有侧 挡板。
5. 根据权利要求1所述的混凝土抗折试验机，其特征在于，所述的试件变形测试夹具 包括位移计主架、位移计副架和位移计，所述的位移计主架包括通过旋紧螺钉搭设固定在 试件上的主架左肢、主架右肢、和连接主架左肢和主架右肢并用来固定位移计的横杆，所述 的横杆与主架右肢为一体结构，横杆与主架左肢对应处开设有条形槽，所述主架左肢上对 应的旋紧螺钉穿过条形槽与试件顶紧固定；所述的位移计副架包括通过旋紧螺钉搭设固定 在试件受弯变形区的副架本体、和设置在副架本体端部与位移计端部的顶珠对应匹配的顶 板。
6. 根据权利要求1所述的混凝土抗折试验机，其特征在于，所述的试件变形测试夹具 包括有裂缝张开测量机构，所述的裂缝张开测量机构包括通过旋紧螺钉夹设固定在试件底 部的加持卡具、顶板卡具、以及固定设置在加持卡具底部的位移计，所述的位移计端部顶设 在顶板卡具下部伸出的测试挡板上。
7. 根据权利要求6所述的混凝土抗折试验机，其特征在于，所述的加持卡具和顶板卡 具的加持点以试件中心左右对称布置。
8. 根据权利要求5或6所述的混凝土抗折试验机，其特征在于，所述的位移计为LVDT 位移传感器。
【专利摘要】本实用新型涉及工程检测试验技术领域。一种混凝土抗折试验机，包括主体框架、设置在主体框架上的试件加载夹具、加载装置、试件变形测试夹具和自动控制采集系统，所述的加载装置包括设置在主梁上的上加载单元和设置在承台上的下加载单元，所述的立柱上滑动套设有上加载梁和下加载梁，上加载梁和下加载梁之间的立柱上套设有高强弹簧，上加载梁和下加载梁分别与上加载单元和下加载单元对应顶紧设置。本实用新型的混凝土抗折试验机设计合理、结构简单、控制方式灵活、操作方便、环保高效、可准确获得混凝土弯曲破坏的应力-应变曲线，因而易于推广实施。
【IPC分类】G01N3-20
【公开号】CN204556405
【申请号】CN201520215437
【发明人】汤寄予, 高丹盈, 齐新华, 闫春岭, 王四巍, 张龙飞, 徐俊娟, 陈瑞龙
【申请人】郑州大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月10日...