CN104819893B - 半球形混凝土拉伸试件夹具 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种半球形混凝土拉伸试件夹具，包括一端与拉力试验机固定的端部卡杆，端部卡杆另一端通过卡杆固定螺母与夹具端板固定；在夹具端板上设有端板加强肋；夹具端板为圆形，圆周通过能够自由开合的铰链与四个曲面活页扣板活动连接，四个大小相同的曲面活页扣板从四面卡紧固定混凝土试件半球形的两个端部；卡住试件后，相邻的曲面活页扣板之间通过扣板固定插孔和插入扣板固定插孔中的钢筋插条固定。本发明结构简单、使用方便，实现了对混凝土试件轴心抗拉强度指标的直接测试，使该项指标的测试直接而准确。

Description

半球形混凝土拉伸试件夹具

技术领域

本发明属于混凝土轴心抗拉强度指标的测试领域，涉及一种混凝土拉伸试件夹具，特别是涉及对混凝土轴心拉伸试件端部的对中扣紧及实施试件抗拉强度指标直接测试的夹具。

背景技术

目前，混凝土轴心抗拉强度指标的测试主要有两种方法，一是试件端部预埋钢筋直接测试法，二是劈裂试验间接测试法。直接测试法：用钢模浇筑成型的100mm×100mm×500mm的棱柱体试件通过预埋在试件轴线两端的钢筋，对试件施加拉力，试件破坏时的平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度；劈裂试验属于间接测试方法，用立方体或圆柱体试件进行，在试件上下支承面与压力机压板之间加一条垫条，使试件上下形成对应的条形加载，促使试件沿立方体中心或圆柱体直径切面的劈裂破坏，将劈裂时的荷载值进行换算从而得到混凝土的轴心抗拉强度。

前者，直接测试法在试件轴线两端预埋钢筋，钢筋端部在试件内部形成了应力集中，很容易造成裂缝的开展，破坏了原有混凝土试件内部的应力分布，影响测得混凝土抗拉强度指标准确性。

后者，采用抗劈裂试验间接测试方法，先测出劈裂强度指标，然后根据劈裂强度和抗拉强度的经验换算公式进行计算取得。劈裂试验测得的试验数据具有较大的随机性，而且换算公式也是经验公式，尽管劈裂试验是获得混凝土材料抗拉性能普遍采用的一种试验方法，但其可靠性和精确度有待于改进和提高。

发明内容

发明目的

本发明为一种测试混凝土试件抗拉强度的半球形混凝土试件夹具，通过夹具扣紧混凝土拉伸试件的半球形端部，经拉伸试验机施加轴向拉力，其目的是实现对混凝土试件轴心抗拉强度指标的直接测试，使该项指标的测试直接而准确。

技术方案

一种半球形混凝土拉伸试件夹具，能够卡在试件的端部卡头上，其特征在于：包括一端与拉力试验机固定的端部卡杆，端部卡杆另一端通过卡杆固定螺母与夹具端板固定；在夹具端板上设有端板加强肋；夹具端板为圆形，圆周通过能够自由开合的铰链与四个曲面活页扣板活动连接，四个大小相同的曲面活页扣板从四面卡紧固定混凝土试件半球形的两个端部；卡住试件后，相邻的曲面活页扣板之间通过扣板固定插孔和插入扣板固定插孔中的钢筋插条固定。

在夹具端板上焊接有一对端板加强肋。

夹具端板的圆周上均匀设有八个铰链，每四分之一圆周通过两个铰链与一个曲面活页扣板连接。

曲面活页扣板是四分之一半球台曲面形，其下底的圆弧边通过铰链连接夹具端板，且下底圆弧边的长度与夹具端板的四分之一圆周长度相等；每个曲面活页扣板两侧的弧形母线上分别设有两个扣板固定插孔，分上下设置，曲面活页扣板一侧上端为双插孔，下端为单插孔，另一侧上端为单插孔，下端为双插孔，使相邻曲面活页扣板靠近一侧的插孔相匹配。

夹具为碳钢制品。

铰链为钢铰链。

优点及效果

本发明的优点与积极效果如下：

本发明可以直接测试出混凝土的抗拉强度指标，通过卡具与匹配试件的准确扣合，既保证了试件测试过程中保持轴心受拉，又避免了当前混凝土抗拉强度指标测试过程中常出现的弊病——直接测试法的应力集中问题和间接测试法的换算问题，使混凝土抗拉强度指标的测试更方便、准确。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为夹具一端展开俯视图。

图3为拉伸试件结构示意图。

附图标记说明：

1.端部卡杆，2.卡杆固定螺母，3.夹具端板，4.端板加强肋，5.曲面活页扣板，6.铰链，7.扣板固定插孔，8.钢筋插条，9.试件，10.拉力试验机。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明：

本发明涉及一种半球形混凝土拉伸试件夹具，如图1-图3所示，能够卡在试件9的端部卡头上，该夹具包括一端与拉力试验机10固定的端部卡杆1，端部卡杆1另一端通过卡杆固定螺母2与夹具端板3固定；在夹具端板3上设有端板加强肋4，以防止拉伸试验过程中因端板受拉变形而影响试验进行；夹具端板3为圆形，夹具端板3的圆周通过能够自由开合的铰链6与四个曲面活页扣板5活动连接，试件固定过程中，四个尺寸大小相同的曲面活页扣板5从四面卡紧固定混凝土试件呈半球形的两个端部，保证试件轴心受拉；铰链6能够自由开合，方便拆卸试件；卡住试件后，相邻的曲面活页扣板5之间通过共用的扣板固定插孔7和插入扣板固定插孔7中的钢筋插条8固定，两两锁紧，形成一个半球型牢固卡套，固定试件端部半球体。卡具成对使用，连同与之相匹配的试件通过拉伸试验机完成混凝土抗拉强度指标的测试。固定插孔7和钢筋插条8用以固定活页扣板5保证试件轴心受拉。

在夹具端板3上焊接有一对端板加强肋4，增加强度以防止端板受拉变形。

夹具端板3的圆周上均匀设有八个铰链6，每四分之一圆周通过两个铰链6与一个曲面活页扣板5连接(即通过八个铰链6与四个尺寸相同的曲面活页扣板5相连接)。卡固试件9时，因四个侧面的曲面活页扣板尺寸相同，并从四面固定混凝土试件端部，保证试件轴心受拉。

试件拉伸前，将钢筋插条8插进每个侧面的曲面活页扣板共用的扣板固定插孔7形成一个半球形牢固卡套。试件拉伸完毕后，可以将钢筋插条8从曲面活页扣板的扣板固定插孔7中抽出，铰链6可以自由开合，方便拆卸试件。

曲面活页扣板5是四分之一半球台曲面形，其下底的圆弧边通过铰链6连接夹具端板3，且下底圆弧边的长度与夹具端板3的四分之一圆周长度相等；每个曲面活页扣板5两侧的弧形母线上分别设有两个扣板固定插孔7，分上下设置，曲面活页扣板一侧上端为双插孔，下端为单插孔，另一侧上端为单插孔，下端为双插孔，使相邻曲面活页扣板5靠近一侧的插孔相匹配，即对应的单插孔插入双插孔间的空隙中。

上述夹具可以采用碳钢制品，铰链6可采用钢铰链，以增加强度。

本发明的工作原理如下：

半球形混凝土拉伸试件夹具与试件及拉力试验机的尺寸适应。试验机通过卡口锁紧卡具上下两端的端部卡杆。端部卡杆通过固定在卡具端板上的卡杆固定螺母与卡具构成整体。试验时将卡具端杆与螺母拧紧，使上下两个卡具分别通过曲面活页扣板固定试件的上下两端，放置到拉伸试验机试件置放处。即可开动试验机进行拉伸试验，直接测试出试件的抗拉强度值。夹具与试件尺寸要一致，且要求比较精确。

本发明所述的四棱锥形混凝土抗拉试件夹具工作前后，操作步骤如下：

(1)试验前的准备工作是要做制作好混凝土拉伸试件并按相关行业试验规范做好养护。

(2)在试验前将试件两端卡头部分的半球面和端面作磨光处理。

(3)试验开始，打开拉力试验机启动开关，调整好试验机卡口位置，使之与试件及卡具尺寸相适应.

(4)打开卡具四个侧面的曲面活页扣板，将试件放入其中，使试件端面和夹具端板顶紧，然后闭合曲面活页扣板，插好钢筋插条。

(5)再将卡具的端部卡杆与卡杆固定螺母拧紧，放置到拉伸试验机试件置放处，并将试验机与卡具的端部卡杆卡牢。

(6)开动试验机进行拉伸试验，直接测试出试件的抗拉强度数值。

实施例1：

半球形试件结构和尺寸：

所述半球形混凝土拉伸试件夹具与专门设计的混凝土拉伸试件相匹配。混凝土拉伸试件整体呈哑铃形(包括两端的卡头部分和中间受拉部分)，中间类似手柄部分为试件承受轴心荷载的纯受拉部分，该部分为圆柱体，截面直径为：100mm，长度100mm～200mm；端部卡头相当于“哑铃”的两端部分是直径为200mm的半球台，半球台连接中间受拉段圆形截面直径为100mm，端截面直径为200mm，半球台高约为87mm。

半球形扣板尺寸：

夹具成对使用，每个夹具包括四个尺寸相同的四分之一半球台曲面活页扣板，曲面活页扣板与圆形卡具端面之间通过铰链连接，每个曲面活页扣板分别与相邻曲面活页扣板通过固定插孔及钢筋插条锁紧用以固定试件。曲面活页扣板为四分之一半球台曲面形，上边口为直径为200mm四分之一圆弧，通过铰链与圆形端板连接，下边口为直径为100mm四分之一圆弧。四块曲面活页扣板尺寸相同，每个曲面活页扣板分别与相邻扣板通过固定插孔及钢筋插条锁紧，四个曲面活页扣板锁紧后形成一个高约为87mm的半球台形卡扣，用以卡紧并固定试件半球台形端部。板厚不小于5mm。

扣板固定插孔和钢筋插条：

扣板固定插孔和钢筋插条是两个相邻活页扣板间固定锁紧装置，两者必须相匹配使用。每个活页扣板两侧分别有两个固定插孔，分上下设置。扣板右侧上端为双插孔，下端为单插孔，左侧上端为单插孔，下端为双插孔。相邻活页扣板靠近的一侧的固定插孔必须相匹配。钢筋插条上端有丁帽，丁帽直径大于插条直径，插条直径与扣板固定插孔一致，确保能够插入其中。

扣板固定插孔和钢筋插条是两个相邻曲面活页扣板间固定锁紧装置，两者必须相匹配使用。每个曲面活页扣板两侧分别有两个固定插孔，分上下设置。扣板右侧上端为双插孔，下端为单插孔，左侧上端为单插孔，下端为双插孔。相邻曲面活页扣板靠近的一侧的固定插孔必须相匹配(单插孔插入对应的双插孔间隙中)。钢筋插条为弧形，上端有丁帽，丁帽大于插条直径，插条直径与固定插孔一致，确保能够插入其中。

试件抗拉强度值计算方法：

试验过程中，设拉断试件时，拉伸试验机记录的荷载为PkN，则试件的抗拉强度值可用以下公式计算得到

参照现行混凝土强度等级规范规定的等级指标，详见表1：

表1 混凝土强度标准值(N/mm²)

依据表1，根据采用本发明试验卡具所测得的混凝土试件抗拉强度试验值，并依据表2判定试件抗拉强度标准值等级。

表2 混凝土抗拉强度标准值等级判断标准表

序	试验测试的拉力P值	σ值(N/mm2)	混凝土抗拉强度等	备注
					1	P＜15.83kN	σ＜2.01	低于C30	含C15、C20、C25
2	15.83kN≤P＜	2.01≤σ＜2.20	C30
					3	17.32kN≤P＜	2.20≤σ＜2.39	C35
4	18.82kN≤P＜	2.39≤σ＜2.51	C40
					5	19.76kN≤P＜	2.51≤σ＜2.64	C45
6	20.79kN≤P＜	2.64≤σ＜2.74	C50
					7	21.57kN≤P＜	2.74≤σ＜2.85	C55
8	22.44kN≤P＜	2.85≤σ＜2.93	C60
					9	23.07kN≤P＜	2.93≤σ＜2.99	C65
10	23.54kN≤P＜	2.99≤σ＜3.05	C70
					11	24.02kN≤P＜	3.05≤σ＜3.11	C75
12	24.49kN≤P	3.11≤σ	C80	规范最高等级

本发这种半球形混凝土抗拉试件夹具是一种两端对称、侧面曲面扣板尺寸相同、端部呈半球形，侧面曲面扣板与端面及相邻侧面扣板之间通过铰接固定试件，保证试验时试件的轴心受拉，实现了对混凝土试件轴心抗拉强度指标的直接测试，使该项指标的测试直接而准确。避免了原来采用直接测试法因预埋钢筋造成的混凝土内部应力集中导致的结果不准确，也不必再经过抗劈裂试验进行间接测试及根据经验换算公式进行换算获得，使混凝土抗拉强度指标的测试更方便、更直接。

Claims (4)

1.一种半球形混凝土拉伸试件夹具，能够卡在试件的端部卡头上，其特征在于：包括一端与拉力试验机（10）固定的端部卡杆（1），端部卡杆（1）另一端通过卡杆固定螺母（2）与夹具端板（3）固定；在夹具端板（3）上设有端板加强肋（4）；夹具端板（3）为圆形，圆周通过能够自由开合的铰链（6）与四个曲面活页扣板（5）活动连接，四个大小相同的曲面活页扣板（5）从四面卡紧固定混凝土试件半球形的两个端部；卡住试件后，相邻的曲面活页扣板（5）之间通过扣板固定插孔（7）和插入扣板固定插孔（7）中的钢筋插条（8）固定；在夹具端板（3）上焊接有一对端板加强肋（4）；夹具端板（3）的圆周上均匀设有八个铰链（6），每四分之一圆周通过两个铰链（6）与一个曲面活页扣板（5）连接。

2.根据权利要求1所述的半球形混凝土拉伸试件夹具，其特征在于：曲面活页扣板（5）是四分之一半球台曲面形，其下底的圆弧边通过铰链（6）连接夹具端板（3），且下底圆弧边的长度与夹具端板（3）的四分之一圆周长度相等；每个曲面活页扣板（5）两侧的弧形母线上分别设有两个扣板固定插孔（7），分上下设置，曲面活页扣板一侧上端为双插孔，下端为单插孔，另一侧上端为单插孔，下端为双插孔，使相邻曲面活页扣板（5）靠近一侧的插孔相匹配。

3.根据权利要求1所述的半球形混凝土拉伸试件夹具，其特征在于：夹具为碳钢制品。

4.根据权利要求1所述的半球形混凝土拉伸试件夹具，其特征在于：铰链（6）为钢铰链。