CN104034595B - 新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置及测定方法 - Google Patents
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Abstract
一种新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置，包括从下至上分别为架体、加荷装置、竖向位移测量装置三大部分；所述架体包括一个基座、用于安装加荷装置和竖向位移测量装置的螺杆和若干个螺母，所述加荷装置包括一个加荷桶，所述加荷桶的底面设有一个加荷板，在加荷桶的顶部设有加荷桶上盖；所述加荷板与基座中间放置测试样品；所述竖向位移测量装置包括螺杆固定横梁、百分表安装横梁和百分表。本发明利用液体自重加荷，可连续加荷，同时消除荷载不均。本发明结构简单，可以方便、容易的测出新拌砂浆浆体承载力及相应加荷方向的位移变化。
Description
技术领域
本发明属于建材类性能测试装置领域，特别是涉及一种测定新拌砂浆浆体无侧限承载力的装置，同时还涉及相应的测定方法。
背景技术
新拌砂浆未固化前的浆体承载性能一般不被关注。但是随着对于砂浆特性研究的细化，以及砂浆应用领域的特殊化。例如3D打印砂浆，由于没有模板，对砂浆工作性的要求不再限于流动性、稠度、凝结时间，新拌砂浆的承载力大小以及承载力随水化时间的变化也是变成表征砂浆打印性能的重要特性，新拌砂浆的无侧限承载力开始被加以研究。
目前仍然没有专门针对新拌砂浆的无侧限承载力的测定装置。由于新拌砂浆无法比较好的保持形状的稳定。因此将用于新拌砂浆的无侧限承载力测定将面临以下几个问题：
1、新拌砂浆形状不稳定，轻微的扰动也会引起形状的改变，因此不宜采用提升样品平台的方式，而采用加荷装置下降的方式可减少扰动；
2、新拌砂浆样品表面不够平整，加载板与样品接触的面积不是固定的，样品就位后，加载装置位置调整和实验过程需要随时观测加载板和样品的接触情况；
3、新拌砂浆的承载力较小，但是变形很大。
类似的无侧限承载力测定装置主要用于测定土的无侧限抗压强度。但是土和新拌砂浆有两个非常显著的差异。一是土可以制成一个固定形状进行测定，而新拌砂浆无法像土一样成型，并保持形状的稳定。二是两者无侧限承载能力的数量级相差较大。因此将用于土力学测试的无侧限承载力测定装置用于新拌砂浆的测试是无法满足要求的。
为了克服上述测量的弊端，目前也有采用简易的方法测试新拌砂浆。即在样品表面放置玻璃板或透明塑料板作为加载板，然后在加载板上放置砝码，虽然该方法可以比较粗略的评价其承载力，并且清楚的观察砂浆与加载板的接触。但是这种测定方式有以下几点不足：
1、无法测定砂浆受压后的竖向变形；
2、放置砝码时可能会偏心，使砂浆样品受力不均；
3、放置砝码时必须轻拿轻放，否则可能导致新拌砂浆受冲击变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置及测定方法，要解决未硬化的新拌砂浆浆体无侧限承载力测定的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置，包括从下至上分别为架体、加荷装置、竖向位移测量装置三大部分；所述架体包括一个基座、用于安装加荷装置和竖向位移测量装置的螺杆和若干个螺母，所述加荷装置包括一个加荷桶，加荷桶的底部两侧与开有螺杆孔的加荷桶底部侧翼焊接固定，加荷桶的顶部两侧与开有螺杆孔的加荷桶顶部侧翼焊接固定，所述加荷桶底部侧翼和加荷桶的顶部的螺杆孔处于同一平面内；
所述加荷桶的底面设有一个加荷板，在加荷桶的顶部设有加荷桶上盖；所述加荷板与基座中间放置测试样品；
所述竖向位移测量装置包括螺杆固定横梁、百分表安装横梁和百分表，所述百分表通过水平螺栓垂直固定在百分表安装横梁上的孔洞，所述百分表安装横梁正中开有用于穿装百分表的套筒及测量杆的孔洞，并通过螺栓固定。
所述加荷桶为透明材料或半透明材料制成。
所述加荷桶的形状为圆柱体、立方体或倒梯台型。
所述加荷桶上盖为十字型或X型，并设置有加强肋。
所述加荷桶下的螺杆上设有加荷桶自重补偿弹簧。
所述加荷板的横截面小于加荷桶的底面积。
所述的新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置的测试方法，无侧限承载能力从零荷载开始测定的步骤如下：
步骤1：将加荷装置通过若干螺母固定安装在架体的螺杆上，放在电子天平上，调节架体两侧螺杆上的自重补偿弹簧的位置使加荷桶呈水平状态；
步骤2：在架体上安装竖向位移测量装置，将百分表的测量头顶在加荷桶上盖上，将百分表的刻度归零；
步骤3：往加荷桶中加入水，同时记录百分表上的产生的读数；
步骤4：得出的荷载和位移的关系，根据胡克定律F=kx计算弹簧的k值；
步骤5：在基座中间浇筑所测试样品，脱模。调节螺杆上的自重补偿弹簧的高度，使加载板与测试样品的表面接触，并且水平，并将百分表的刻度归零；
步骤6：连续向加荷桶注入水或盐溶液，并记录相应的百分表读数变化量h；
步骤7：根据公式计算实际承载的力F1，F1=Mg-k|h|；并根据步骤6得到的对应的h值，绘制F1-h曲线。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明分为基座、加荷装置、竖向位移测量装置三大部分，其中加荷装置的加荷桶采用透明材料，可观测样品与加荷板接触情况。加荷桶上盖的采用十字型加肋或X型加肋的桶盖，桶顶不完全封闭，方便向加荷桶里注入液体，并减少加荷桶上盖变形。加荷桶的底部设有加荷板，已提供较为稳定的接触面。
本发明通过在加荷桶中注入的液体重量进行加荷，通过百分表记录在该荷载下浆体的竖向变形。同时因为使用液体自重加荷，相比于一般的砝码加荷，其可以连续加荷，测定不同荷载下的变形同时消除荷载不均的问题。同时本发明采用弹簧对加荷桶自重进行补偿，荷载可从零测起。另外，加荷装置和竖向位移测量装置安装于螺杆上，可以自由调节高度，上下灵活移动，以适应不同高度样品的无侧限承载力测定。本发明结构简单，可以方便、容易的测出新拌砂浆浆体承载力及相应加荷方向的位移变化。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的加荷装置示意图。
图3为本发明的加荷桶上盖示意图。
图4为本发明的F1-h曲线图。
附图标记：1-基座，2-螺杆，3-加荷桶，3.1-加荷桶底部侧翼，3.2-加荷桶顶部侧翼，3.3-加荷板，3.4-加荷桶上盖，4-自重补偿弹簧，5-螺杆固定横梁，6-百分表安装横梁，7-百分表，8-固定螺栓，9-测试样品。
具体实施方式
实施例参见图1-图3所示，一种新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置，包括从下至上分别为架体、加荷装置、竖向位移测量装置三大部分；所述架体包括一个基座1、用于安装加荷装置和竖向位移测量装置的螺杆2和若干个螺母。
所述加荷装置包括一个加荷桶3，加荷桶3的底部两侧与开有螺杆孔的加荷桶底部侧翼3.1焊接固定，加荷桶的顶部两侧与开有螺杆孔的加荷桶顶部侧翼3.2焊接固定，所述加荷桶底部侧翼3.1和加荷桶的顶部3.2的螺杆孔处于同一平面内；
所述加荷桶3的底面设有一个加荷板3.3，在加荷桶的顶部设有加荷桶上盖3.4；所述加荷板3.3与基座1中间放置测试样品9；
所述竖向位移测量装置包括螺杆固定横梁5、百分表安装横梁6和百分表7，所述百分表7通过水平螺栓8垂直固定在百分表安装横梁6上的孔洞，所述百分表安装横梁6正中开有用于穿装百分表7的套筒及测量杆的孔洞，并通过螺栓8固定。
所述加荷桶可以为透明材料或半透明材料制成，可观测样品与加荷板接触情况，
所述加荷桶的形状可以为圆柱体、立方体或倒梯台型。
所述加荷桶上盖为十字型或X型，并设置有加强肋。
所述加荷桶下的螺杆2上设有加荷桶自重补偿弹簧4。
所述加荷板的横截面小于加荷桶的底面积。
所述的新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置的测试方法，无侧限承载能力从零荷载开始测定的步骤如下：
步骤1：将加荷装置通过若干螺母固定安装在架体的螺杆2上，放在电子天平上，调节架体两侧螺杆2上的自重补偿弹簧4的位置使加荷桶3呈水平状态；
步骤2：在架体上安装竖向位移测量装置，将百分表7的测量头顶在加荷桶上盖3.4上，将百分表的刻度归零；
步骤3：往加荷桶3中加入水，水的质量为500g，1000g和2000g，同时记录百分表7上的产生的读数，也就是产生的相应的竖向位移，结果见表1；
表1
步骤4：按照表1结果，根据胡克定律F=kx计算弹簧的k值为0.976N/mm，0.991N/mm，0.980N/mm，平均值为0.982N/mm（重力加速度g取9.8）。
步骤5：在基座中间浇筑所测试样品，脱模。调节螺杆上的自重补偿弹簧4的高度，使加载板3.3与测试样品9的表面接触，并且水平，并将百分表7的刻度归零；
步骤6：连续向加荷桶3注入水或盐溶液，在具体实际操作中也可以采用其他密度较大的液体，并记录相应的百分表7读数变化量h，结果见表2；
表2
步骤7：根据公式计算实际承载的力F1，F1=Mg-k|h|，结果见表3；并根据表3的数据绘制F1-h曲线，得到图4。
表3
Claims (5)
1.一种新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置，包括从下至上分别为架体、加荷装置、竖向位移测量装置三大部分；所述架体包括一个基座（1）、用于安装加荷装置和竖向位移测量装置的螺杆（2）和若干个螺母，其特征在于：
所述加荷装置包括一个透明材料或半透明材料制成的盛放液体用的加荷桶（3），加荷桶（3）的底部两侧与开有螺杆孔的加荷桶底部侧翼（3.1）焊接固定，加荷桶的顶部两侧与开有螺杆孔的加荷桶顶部侧翼（3.2）焊接固定，所述加荷桶底部侧翼（3.1）和加荷桶的顶部（3.2）的螺杆孔处于同一平面内；
所述加荷桶（3）的底面设有一个加荷板（3.3），在加荷桶的顶部设有加荷桶上盖（3.4）；所述加荷板（3.3）与基座（1）中间放置测试样品（9）；
所述加荷桶下的螺杆（2）上设有加荷桶自重补偿弹簧（4）；所述竖向位移测量装置包括螺杆固定横梁（5）、百分表安装横梁（6）和百分表（7），所述百分表（7）通过水平螺栓（8）垂直固定在百分表安装横梁（6）上的孔洞，所述百分表安装横梁（6）正中开有用于穿装百分表（7）的套筒及测量杆的孔洞，并通过螺栓（8）固定。
2.根据权利要求1所述的新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置，其特征在于：所述加荷桶的形状为圆柱体、立方体或倒梯台型。
3.根据权利要求1所述的新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置，其特征在于：所述加荷桶上盖为十字型或X型，并设置有加强肋。
4.根据权利要求1所述的新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置，其特征在于：所述加荷板的横截面小于加荷桶的底面积。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的新拌砂浆浆体无侧限承载力的测定装置的测试方法，其特征在于无侧限承载能力从零荷载开始测定的步骤如下：
步骤1：将加荷装置通过若干螺母固定安装在架体的螺杆（2）上，放在电子天平上，调节架体两侧螺杆（2）上的自重补偿弹簧（4）的位置使加荷桶（3）呈水平状态；
步骤2：在架体上安装竖向位移测量装置，将百分表（7）的测量头顶在加荷桶上盖（3.4）上，将百分表的刻度归零；
步骤3：往加荷桶（3）中加入水，同时记录百分表（7）上的产生的读数；
步骤4：得出的荷载和位移的关系，根据胡克定律F=kx计算弹簧的k值；
步骤5：在基座中间浇筑所测试样品，脱模；
调节螺杆上的自重补偿弹簧（4）的高度，使加载板（3.3）与测试样品（9）的表面接触，并且水平，并将百分表（7）的刻度归零；
步骤6：继续向加荷桶（3）注入水或盐溶液，并记录相应的百分表（7）读数变化量h；
步骤7：根据公式计算实际承载的力F1，F1=Mg-k|h|；并根据步骤6得到的对应的h值，绘制F1-h曲线。
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