CN103029206A - 混凝土轴向拉伸试件的制备装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土轴向拉伸试件的制备装置以及制备方法，混凝土轴向拉伸试件制作装置包括带有T型槽道和固定定位装置、带有T型滑轨的移动式端板定位装置、可拆卸式提供固定压力的反力挡板、带有T型滑轨的圆弧形托架、传力端板、混凝土试件、以及手动推进螺栓。混凝土轴向拉伸试件的制备方法包括混凝土芯样制备，对中安放混凝土芯样，压紧稳固，混凝土拉伸试件完成。本发明可解决目前混凝土轴拉试件制作精度差、试验成功率低等实际问题。可用于在实验室内大量重复进行混凝土试件的轴拉试验，也可用于地质勘探等领域的岩芯试样轴向拉伸试件的制备。

Description

混凝土轴向拉伸试件的制备装置及制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土轴向拉伸试件的制备装置及制备方法，属于混凝土材料试验及工程检测领域。

背景技术

由于混凝土等准脆性材料的轴拉性能越来越受到人们的关注，因此迫切需要一种能够精确制备混凝土轴拉试件的整套方案。目前国内外提及混凝土轴拉试验方案的资料并不少见，但是关于混凝土轴拉试件的精确制备过程的少有提及。由于混凝土轴拉试件制备不够精确可能会导致混凝土类轴拉试件出现“偏心受拉”破坏，导致在非混凝土区域如连接构件处发生破坏，而无法实现真正意义上的混凝土类材料轴心受力破坏。因此，需要一种更为精确的混凝土类材料轴拉试件的制备装置及解决方案。此外，混凝土试件必须通过一定的夹持方式与试验机连接才能保证轴向拉力的稳定可靠传递，因此，混凝土轴拉试件的设计应保证试件的对中安装，受力合理，避免应力集中且应当保证可以重复利用。国内外常见的夹持方式主要有三种：预埋式，端部粘贴式和侧夹式三种，其中端部粘贴式的独特优势在于，试件的均匀受力范围较大，更容易保证试件是处于完全的轴拉状态而破坏，但其不足体现为加工工序比较复杂，而且目前没有成套的制备技术和装置来保证混凝土轴拉试件制备的精度和提高制备过程的效率。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种可解决目前混凝土轴拉试件制备精度差、试验成功率低等实际问题的混凝土轴向拉伸试件的制备装置以及制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种混凝土轴向拉伸试件的制备装置，包括固定定位装置、移动式端部固定装置与可拆卸式反力挡板；所述固定定位装置包括L型底座，短边均匀开设圆形卡槽，对应圆形卡槽位置L型底座长边开设T型槽道，同时最外侧两边还设置行走槽道；可拆卸式反力挡板固定设置在L型底座短边的对面，可拆卸式反力挡板内侧设置移动式端部固定装置，移动式端部固定装置均匀开设圆形卡槽且底部设置有T型滑轨，移动式端部固定装置与行走槽道配合设置，挡板上垂直穿孔设置手动推进螺栓，螺栓一端接触移动式端部固定装置；固定定位装置与移动式端部固定装置之间设置圆柱体混凝土试件。

混凝土试件的两端固定粘结设置传力端板，传力端板设置在圆形卡槽内。

所述每条T型槽道上固定均匀设置至少2个圆弧形托架，该圆弧形托架包括倒T型滑轨。

可拆卸式反力挡板通过螺栓固定设置在固定定位装置上；所述圆形卡槽内设置有橡胶衬垫。

一种混凝土轴向拉伸试件的制备方法，包括以上任一权利要求所述的混凝土轴向拉伸试件的制备装置，包括以下步骤，

（1）混凝土芯样制备：将混凝土（或者砂浆）浇筑成一个块体结构，养护后，采用混凝土取芯机取用直径为D的混凝土圆柱体芯样，然后在混凝土切割机上切除两端部不平整部分和浮浆层，保留圆柱体试件高度为L的试件；

（2）对中安放混凝土芯样：在圆柱体混凝土试件及其两个传力端板上面均匀涂抹高强环氧结构胶，将加工好的圆柱体混凝土试件横放在两个圆弧形托架之上，并使圆柱体试件的两个端面紧贴其两端的传力端板，通过适当滑动微调两个圆弧形托架的水平位置来避开圆柱体混凝土试件的表面不平之处，保证钢制圆柱体传力端板和圆柱体混凝土试件的对中平齐；

（3）压紧稳固：将手动推进螺栓旋进提供固定压力的可拆卸式反力挡板中间部位的螺孔之内，并逐渐推进并压紧移动式端板固定装置，向圆柱体混凝土试件和传力端板之间提供胶合所需要的轴向压力；

（4）混凝土拉伸试件完成：水平放置整个混凝土轴拉伸试件制备装置及其上的圆柱体混凝土试件，20- 26h后旋出手动推进螺栓，释放轴向固定压力，即可得到混凝土轴拉伸试件。

本发明的有益效果为：

1. 本发明所提出的圆柱体混凝土试件的钻芯取样法，能够保证所取芯试样的均质性，避免逐个在模具中浇筑小尺寸的混凝土试件所带来的质量不均匀的问题，易于保证试验数据的可靠性和代表性。

2. 本专利所提出的将传力端板和混凝土试件粘贴固定在一起的装置，具有足够的刚度和矫正不规则变形的能力，使得其制备的混凝土轴拉试件具有足够的对中度和抑制传力端板和试件之间偏斜的功效，能够有效防止混凝土圆柱体试件的偏心受拉破坏，提高混凝土类轴心受拉试验的试验成功率和精确性。

3. 在实际操作的过程中，本专利所提出的采用试验装置所进行的操作步骤，可保证环氧树脂结构胶胶层厚度均匀饱满，并可防止多余涂抹的胶层将其他无关部件粘连的弊端。

4. 在实施混凝土与传力端板的粘贴过程中，人为的模糊操作干预少，都依靠设计好的具有足够刚度的底座以及端板系统精确实现对中，所得到的混凝土轴拉伸试件质量水平一致。

附图说明

图1为本发明混凝土轴向拉伸试件制备装置示意图；

图2为本发明混凝土轴向拉伸试件制备装置的固定定位装置的结构示意图；

图3为本发明混凝土轴向拉伸试件制备装置的移动式端部固定装置的结构示意图。

其中：1，固定定位装置；2，移动式端部固定装置；3，可拆卸式反力挡板；4，圆弧形托架；5，T型槽道；6，传力端板；7，圆柱体混凝土试件；8，T型滑轨；9，螺栓；10，手动推进螺栓；11，定位标记。

具体实施方式

现结合本发明实施例帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

实施例，结合图1所示，本发明混凝土轴向拉伸试件制备装置包括以下组件：(1)带有6条倒T型槽道和4个圆形卡槽的固定定位装置；(2)带有2条倒T型滑轨的移动式端板定位装置；(3)提供固定压力的可拆卸式反力端板；(4)带有倒T型滑轨的支撑混凝土试件的8个圆弧形托架；(5)8个橡胶衬垫；(6) 8个传力端板；(7) 圆柱体混凝土试件（每组4个）；(8)带手动推进螺栓；(9)固定螺栓（5个）；(10)钢制圆柱体传力端板。

本发明混凝土轴向拉伸试件的制备方法，其步骤如下：

(1)将混凝土（或者砂浆）浇筑成一个块体结构，待养护28天之后，采用混凝土取芯机取用一定尺寸（设直径为D）的混凝土圆柱体芯样试件，然后清理干净之后，在混凝土切割机上切除圆柱体芯样的两端部不平整部分和浮浆层，保留圆柱体试件高度为L的试件；

(2)将4个传力端板6安放于固定定位装置1中的圆形卡槽之内；

(3)将8个支撑试件的圆弧形托架分别推入固定定位装置中的最内侧4条水平长度较长的倒T形槽道5之中，将圆弧形托架参照初始定位标记11摆放之上；

(4)将移动式端板固定装置2推入固定定位装置1中的最外侧两条T形槽道之中，并使圆形卡槽朝向推进方向，安装好提供固定压力的可拆卸式反力挡板3，旋紧5个固定螺栓9；

(5)在圆柱体混凝土试件及其两个传力端板上面均匀涂抹高强环氧结构胶，将1个加工好的圆柱体混凝土试件横放在两个圆弧形托架4之上，并使圆柱体试件的两个端面紧贴其两端的传力端板6，通过适当滑动微调两个圆弧形托架4的水平位置来避开圆柱体混凝土试件的表面不平之处，保证钢制圆柱体传力端板6和圆柱体混凝土试件7的对中平齐；

(6)重复步骤(5)三次，将剩余3个混凝土试件安装调整就位；

(7)将手动推进螺栓10旋进提供固定压力的可拆卸式反力挡板3中间部位的螺孔之内，并逐渐推进并压紧移动式端板固定装置2，向圆柱体混凝土试件和传力端板之间提供胶合所需要的轴向压力；

(8)水平放置整个混凝土轴拉伸试件制备装置及其上的圆柱体混凝土试件于合适的环境中，根据所采用的环氧树脂系胶结剂的性能不同，一般24h左右即可旋出手动推进螺栓10，释放轴向固定压力之后，即可得到混凝土轴拉伸试件。

将传力端板和圆柱体混凝土试件粘贴固定在一起，在使用该装置的过程中，保证传力端板和圆柱体混凝土试件之间胶层的垂直压力可以通过提供固定压力的反力端板上的螺旋推进装置实现；圆柱体混凝土试件与传力端板之间的对中则通过手动微调固定定位装置上4条倒T型槽道中的8个圆弧形形托架实现，通过水平移动8个圆弧形形托架，可以实现对混凝土圆柱体试件多个方向姿态的微调，进而保证钢制圆柱体端板和混凝土试件的对中平行。

上述混凝土芯样的制备方法，具体实施步骤如下：

（1）在合适的场地，浇筑混凝土块体，块体的高度应高于轴拉试件设计尺寸约50mm为宜。

（2）混凝土养护到合适的龄期之后，采用混凝土取芯机在已经浇筑好的混凝土块体上取芯。混凝土取芯机应具有足够的刚度并应有水冷却系统。钻芯机就位并安放平稳后，应将钻芯机固定，固定的方法应根据钻芯机构造和现场的具体情况，一般可以采用膨胀螺栓固定的方法。在取芯操作过程中应当保证稳定施加垂直压力、掘进速度、冷却水量等以保证取芯芯样的加工精度。钻取芯样时宜采用金刚石或人造金刚石薄壁钻头。钻头胎体不得有肉眼可见裂缝、缺边、少角、倾斜及喇叭口变形等缺陷。

（3）使用混凝土锯切机对已经钻取的芯样进行两个端部的切削，已得到设计尺寸的混凝土芯样。在加工混凝土芯样过程中，应具有冷却系统和牢固夹紧芯样的装置，配套使用的人造金刚石圆锯片应有足够的刚度。采用锯切机加工芯样试件时，应将芯样固定，并使锯切平面垂直于芯样的轴线。锯切过程中应冷却人造金刚石圆锯片和芯样。

（4）从钻孔中取出的芯样在清洗干净之后进行晾干，然后应标上清晰的标记。若所取芯样的高度及质量不能满足本规程的加工要求，则应重新钻取芯样。

（5）在磨平机上对混凝土芯样试件端部的局部需要修整的区域进行磨平处理，如有必要也可对芯样端面进行补平处理。关于混凝土芯样制备的误差和精度控制可以参见《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（中国工程建设标准化协会标准，CECS03 2007）。

Claims (5)

1.一种混凝土轴向拉伸试件的制备装置，其特征在于：包括固定定位装置、移动式端部固定装置与可拆卸式反力挡板；所述固定定位装置包括L型底座，短边均匀开设圆形卡槽，对应圆形卡槽位置L型底座长边开设T型槽道，同时最外侧两边还设置行走槽道；可拆卸式反力挡板固定设置在L型底座短边的对面，可拆卸式反力挡板内侧设置移动式端部固定装置，移动式端部固定装置均匀开设圆形卡槽且底部设置有T型滑轨，移动式端部固定装置与行走槽道配合设置，挡板上垂直穿孔设置手动推进螺栓，螺栓一端接触移动式端部固定装置；固定定位装置与移动式端部固定装置之间设置圆柱体混凝土试件。

2.如权利要求1所述混凝土轴向拉伸试件的制备装置，其特征在于：混凝土试件的两端固定粘结设置传力端板，传力端板设置在圆形卡槽内。

3.如权利要求1或2所述混凝土轴向拉伸试件的制备装置，其特征在于：所述每条T型槽道上固定均匀设置至少2个圆弧形托架，该圆弧形托架包括倒T型滑轨。

4.如权利要求3所述混凝土轴向拉伸试件的制备装置，其特征在于：可拆卸式反力挡板通过螺栓固定设置在固定定位装置上；所述圆形卡槽内设置有橡胶衬垫。

5.一种混凝土轴向拉伸试件的制备方法，其特征在于：包括以上任一权利要求所述的混凝土轴向拉伸试件的制备装置，包括以下步骤，

（1）混凝土芯样制备：将混凝土（或者砂浆）浇筑成一个块体结构，养护后，采用混凝土取芯机取用直径为D的混凝土圆柱体芯样，然后在混凝土切割机上切除两端部不平整部分和浮浆层，保留圆柱体试件高度为L的试件；

（2）对中安放混凝土芯样：在圆柱体混凝土试件及其两个传力端板上面均匀涂抹高强环氧结构胶，将加工好的圆柱体混凝土试件横放在两个圆弧形托架之上，并使圆柱体试件的两个端面紧贴其两端的传力端板，通过适当滑动微调两个圆弧形托架的水平位置来避开圆柱体混凝土试件的表面不平之处，保证钢制圆柱体传力端板和圆柱体混凝土试件的对中平齐；

（3）压紧稳固：将手动推进螺栓旋进提供固定压力的可拆卸式反力挡板中间部位的螺孔之内，并逐渐推进并压紧移动式端板固定装置，向圆柱体混凝土试件和传力端板之间提供胶合所需要的轴向压力；

（4）混凝土拉伸试件完成：水平放置整个混凝土轴拉伸试件制备装置及其上的圆柱体混凝土试件，20- 26h后旋出手动推进螺栓，释放轴向固定压力，即可得到混凝土轴拉伸试件。

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