CN109765130A - 一种混凝土材料冲击试验的多功能装置 - Google Patents

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李海龙
徐颖
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Abstract

本发明公开了一种混凝土材料冲击试验的多功能装置,包括底板,立柱,滑轮结构,落锤结构,圆饼试验结构,回弹试验结构,小梁试验结构,其特征在于:立柱垂直焊接在固定于水平地面上的底板上,底板上设有规格不同的螺栓孔,立柱的上方有矩形凹槽,凹槽两边对应有销栓孔,滑轮结构左右两侧分别固定两个定滑轮,滑轮结构上部中间位置设有防脱落孔,拉绳从右向左绕过定滑轮,穿过防脱落孔,再绕过定滑轮,然后与落锤相连接;试验时,通过拆卸螺栓将装置改成适用于冲击不同的试件,通过调整套筒螺栓改变扩大底落锤套筒的高度,通过更换落锤型号改变冲击能量。

Description

一种混凝土材料冲击试验的多功能装置
技术领域
本发明专利涉及土木工程测试领域,尤其涉及一种混凝土材料冲击试验的多功能装置。
背景技术
混凝土材料的建筑物或构筑物在使用期间也会遭受车辆荷载、风荷载、地震荷载等动态冲击,因此混凝土材料的抗冲击性能是衡量混凝土力学性能的一个重要标准,且在工程中具有重要的实用价值。
落锤冲击试验具有简单性、低周期性、易于操作性等优点,因此在测试混凝土材料动态冲击方面得到广泛的应用。目前对混凝土落锤冲击试验主要有两种:一种根据ACI-544对圆饼试件进行冲击,另一种是对小梁试件进行冲击。本发明专利提供一种不仅适用于圆饼试件和小梁试件,还适用于测试混凝土冲击吸能的装置。
发明内容
本发明专利提供了一种用于混凝土材料抗冲击性能试验的装置及方法,以其装置加工简单、操作方便、测试功能多的优点,较好的解决了对圆饼型、立方体型和小梁型混凝土试件的冲击试验多样化。
本发明解决的其技术问题所采用的技术方案是:
一种混凝土材料冲击试验的多功能装置,包括底板,立柱,滑轮结构,落锤结构,圆饼试验结构,回弹试验结构,小梁试验结构,其特征在于:立柱垂直焊接在固定于水平地面上的底板上,底板上设有规格不同的螺栓孔,立柱的上方有矩形凹槽,凹槽两边对应有销栓孔,滑轮结构左右两侧分别固定两个定滑轮,滑轮结构上部中间位置设有防脱落孔,拉绳从右向左绕过定滑轮,穿过防脱落孔,再绕过定滑轮,然后与落锤相连接。
优选的,所述落锤一是圆柱形钢质锤体,落锤二是球体,两者上部焊接与拉绳连接的圆环,套筒螺栓与扩大底套筒焊接连接,通过调整套筒螺栓一和套筒螺栓二在立柱上的高度,来改变扩大底套筒的位置和高度。
优选的,所述圆饼试验结构包括底板,凸耳,传力球装置,圆饼试件结构底板通过四个螺栓与底板连接,凸耳为钢制矩形铁板,垂直焊接于底板上,相对凸耳的内壁距离为160mm,传力球为直径63.5mm的钢质硬球,通过套筒螺栓三和定位装置固定于圆饼试件上表面中心处,传力球、落锤一、左侧滑轮外边缘处于同一竖直线上。
优选的,回弹系统由上部回弹支架、高速摄像机、竖向刻度、立方体试块和回弹钢球组成,上部回弹支架通过销栓与立柱连接,高速摄像机、立方体试块和竖向刻度处于同一水平直线上,回弹钢球处于立方体试块正上方。
优选的,小梁试验结构有梁支座底板、导轨、轨枕和螺栓组成;梁支座底板通过螺栓与底板连接;导轨焊接于梁试件底板上,轨枕通过螺栓紧固于导轨上,根据横向标尺移动轨枕之间的距离。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明提供一种混凝土材料冲击试验的多功能装置,通过调换不同的底板,调整相应的落锤及扩大底落锤套筒位置来进行落锤冲击试验,适用于圆饼试件和小梁试件,调整上部结构可以进行混凝土材料的回弹吸能试验;
(2)本发明加工简单,易于调整,可以适用于同一种混凝土材料的不同形式的冲击试验;
(3)本发明操作简单,通过拆卸螺栓将装置改成适用于不同试件的实验装置,通过调整套筒螺栓改变扩大底落锤套筒的高度,通过更换落锤型号改变冲击能量。
附图说明
图1为本发明专利的测试圆饼试件结构的组合装置正视图;
图2为本发明专利的测试圆饼试件结构的俯视图;
图3为本发明专利的测试落球回弹装置正视图;
图4为本发明专利的测试小梁试件结构的组合装置左视图;
图5为本发明专利的测试小梁试件底板俯视图。
图中标号说明:1-底板,2-立柱,3-销栓,4-滑轮结构,5-拉绳,6-定滑轮,7-防脱落孔,8-防脱落结,9-手拉环,10-扩大底落锤套筒,11-落锤一,12-套筒上部限位孔,13-套筒螺栓一,14-套筒螺栓二,15-套筒螺栓三,16-圆饼试件底板,17-螺栓一,18-凸耳,19-圆饼试件,20-传力球,21-定位装置,22-回弹钢球,23-落锤二,24-竖向刻度,25-小梁试件底板,26-导轨,27-轨枕,28-螺栓二,29-小梁试件,30-横向刻度尺,31-立方体试块,32-高速摄像机,33-回弹装置架,34-螺栓三。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图与具体实例对本发明专利作进一步详细描述:
实施例一:
利用上述混凝土材料冲击试验的多功能装置进行圆饼试件试验,包括步骤:
(1)将带有立柱2的底板1固定于水平地面上,调整底板1处于水平位置。
(2)将测圆饼试件的装置通过螺栓17固定在底板1上。接着将直径为150mm,高度为65mm的圆饼试件19放置于凸耳18中间,且在凸耳18和圆饼试件19中间间隙处放置泡沫塑料。
(3)分别调节套筒螺栓一13、套筒螺栓二14和套筒螺栓三15,通过观察立柱2上刻度尺来调整落锤一11到达套筒上部限位孔12时与传力球20的距离,并检验两者中心是否在同一竖直线上。
(4)将滑轮结构4与立柱2在凹凸槽连接,并使用销栓3固定上下结构,使左侧滑轮6外边缘处于传力球正上方。
(5)拉绳5从右向左穿过滑轮结构4和防脱落孔7,与落锤一11上的拉环相连接。
(6)通过向下拉右侧手拉环9,使落锤一11经过扩大底落锤套筒10底部缓缓向上,至上表面到达套筒上部限位孔12,然后释放手拉环9,使落锤一11做自由落体运动,砸向传力球,记为一次。
(7)然后重复上述步骤,直至圆饼混凝土试件19上表面出现可见裂缝,记下此时的冲击次数,继续重复上述步骤,直到圆饼试件19与三个凸耳18接触,记下最终冲击次数;根据能量法计算圆饼试件19冲击所消耗的冲击能。
实施例二:
利用上述混凝土材料冲击试验的多功能装置进行立方体试块回弹试验,包括步骤:
(1)根据实施例一,解除套筒螺栓一13、套筒螺栓二14和套筒螺栓三15连接,并将扩大底落锤套筒10、传力球20和定位装置21取下,将圆饼试件19取出,在凸耳18中间放置边长为150mm的立方体试件31。
(2)同样根据实施例一,解除落锤一11与拉绳5的联接,收起拉绳5,拔出销栓3,取下滑轮结构4,将回弹装置架33放置上去,并再次用销栓3连接。检查回弹钢球孔是否与立方体试块31表面在同一竖直线上,且高度为1m。
(3)将高速摄像机32放置在试件的左侧,调整高速射摄像机前置镜头、立方体试块31上表面、立柱在同一直线上,通过调试摄像画面,使立柱2上的竖向刻度24出现在拍摄画面内,同时确保回弹钢球22反弹高度也在拍摄画面内。
(4)调试完高速摄像机32后,将回弹钢球22置于落球孔正中间,点击高速摄像机32开始后释放回弹钢球22,使其自由落体运动到立方体试块31上表面并反弹,测得回弹高度;通过能量法计算下落的能量减去回弹的能量,即为立方体试件31吸收的能量。
实施例三:
利用上述混凝土材料冲击试验的多功能装置进行小梁试件试验,包括步骤:
(1)根据实施例一,拆除套筒螺栓三15,将传力球20、定位装置21、圆饼试件19取下,拆除螺栓一17,换小梁试件底板25,并重新通过螺栓二28固定。
(2)根据实施例一,解除拉绳5与落锤一11的连接,换落锤二23与拉绳5连接。
(3)旋转轨枕27两端的螺栓三34,使其滑动轨枕27处于松弛状态,通过边观察横向刻度尺30边移动滑动轨枕27,使左右两个滑动轨枕27距离为指定值,然后旋转螺旋三34紧箍滑动轨枕27,将小梁试件29放置于轨枕27上,且小梁试件29两端距离轨枕27距离相同。
(4)调整扩大底落锤套筒10位置,使上部左侧滑轮6外边缘、落锤二23、小梁试件29上表面中心处于同一竖直线上,且调整扩大底落锤套筒10上表面距离小梁试件29上表面距离为指定值。
(5)拉手拉环9,使落锤二顶部到套筒上部限位孔12的位置。然后释放手拉环9,落锤二自由落体砸向小梁试件29上表面,记为一次。
(6)然后重复上述步骤,直至小梁试件29下表面出现微裂缝,记下此时的冲击次数,继续重复上述过程,直到小梁试件29侧边裂缝贯穿侧表面,记下最终冲击次数;根据能量法计算小梁试件29冲击所消耗的冲击能。
上述实例仅是本发明的较佳实施方式,结合附图详细的说明了本发明的技术构思和实施要点,并非对本发明的保护范围进行限定,凡依据本发明技术方案的精神实质和原理作用下作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,均应涵盖本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种混凝土材料冲击试验的多功能装置,包括底板,立柱,滑轮结构,落锤结构,圆饼试验结构,回弹试验结构,小梁试验结构,其特征在于:立柱垂直焊接在固定于水平地面上的底板上,底板上设有规格不同的螺栓孔,立柱的上方有矩形凹槽,凹槽两边对应有销栓孔,滑轮结构左右两侧分别固定两个定滑轮,滑轮结构上部中间位置设有防脱落孔,拉绳从右向左绕过定滑轮,穿过防脱落孔,再绕过定滑轮,然后与落锤相连接。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土材料冲击试验的多功能装置,其特征是:所述的落锤一是圆柱形钢质锤体,落锤二是球体,两者上部焊接与拉绳连接的圆环,套筒螺栓与扩大底套筒焊接连接,通过调整套筒螺栓一和套筒螺栓二在立柱上的高度,来改变扩大底套筒的位置和高度。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土材料冲击试验的多功能装置,其特征是:所述的圆饼试验结构包括底板,凸耳,传力球装置,圆饼试件结构底板通过四个螺栓与底板连接,凸耳为钢制矩形铁板,垂直焊接于底板上,相对凸耳的内壁距离为160mm,传力球为直径63.5mm的钢质硬球,通过套筒螺栓三和定位装置固定于圆饼试件上表面中心处,传力球、落锤一、左侧滑轮外边缘处于同一竖直线上。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土材料冲击试验的多功能装置,其特征是:所述的回弹系统由上部回弹支架、高速摄像机、竖向刻度、立方体试块和回弹钢球组成,上部回弹支架通过销栓与立柱连接,高速摄像机、立方体试块和竖向刻度处于同一水平直线上,回弹钢球处于立方体试块正上方。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土材料冲击试验的多功能装置,其特征是:所述的小梁试验结构有梁支座底板、导轨、轨枕和螺栓组成;梁支座底板通过螺栓与底板连接;导轨焊接于梁试件底板上,轨枕通过螺栓紧固于导轨上,根据横向标尺移动轨枕之间的距离。
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