CN114034580A - 纤维增强再生砖骨料混凝土剪切试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于节能环保的新材料相关服务产业，涉及IPC G01N3/02用机械应力测试固体材料的强度特性的零部件，尤其涉及其下级IPC G01N 3/04夹具，公开了一种纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置，包括底座、可升降滑动支座、可升降固定支座、顶推支座、试件夹具、位移量测组件和承压块，试件夹具上设置有承压块轨槽，试件加持定位布设在试件夹具中；承压块匹配滑动设置在承压块轨槽中，且承压块上设置有剪切刀头。还公开了一种相应的剪切性能试验方法。本发明能够方便、准确的测量试件的剪切变形和剪切强度，无需安装辅助装置和绘制控制线，极大的提高了量测数据的准确性和试验的成功率，简化了试验过程。

Description

纤维增强再生砖骨料混凝土剪切试验装置及方法

技术领域

本发明属于节能环保的新材料相关服务产业，涉及IPC G01N3/02（用机械应力测试固体材料的强度特性的零部件）领域，尤其涉及其下级IPC G01N3/04(夹具)，具体涉及一种纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置及方法。

背景技术

通过对前期试验现象的观察和试验结果的分析可知，与普通纤维增强混凝土相比，由于再生砖骨料具有压碎指标和孔隙率较高的材料特性，纤维增强再生砖骨料混凝土具有弹性模量小、变形较大等特点。所以，纤维增强再生砖骨料混凝土在剪切初始裂缝产生部位、剪切裂缝开展路径、剪切裂缝长度和宽度、剪切峰值变形以及试件的整体剪切变形等方面均与普通纤维混凝土具有较大差异。

在前期试验过程中发现，利用传统的剪切试验装置进行纤维增强再生砖骨料混凝土的剪切性能试验时，存在很多问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置，用于对纤维增强再生砖骨料混凝土试件进行剪切性能试验，包括：底座，在所述底座上对称设置有两组可升降固定支座；试件夹具，在所述试件夹具上设置有承压块轨槽，试件夹持定位布设在所述试件夹具中；以及承压块，其匹配滑动设置在所述承压块轨槽中，在所述承压块上设置有剪切刀头，所述剪切刀头与两组所述可升降固定支座对应。

根据本发明纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置，优选地，所述底座上还设置有可升降滑动支座，所述可升降滑动支座对称设置在所述底座上，且所述可升降滑动支座位于所述可升降固定支座外侧；在所述底座上设置有水平滑道，所述可升降滑动支座与水平滑道之间设置有锁紧螺栓，待所述可升降滑动支座调整到位后，通过所述锁紧螺栓完成所述可升降滑动支座的固定。

根据本发明纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置，优选地，所述可升降固定支座上均设置有第一支撑台，所述第一支撑台的宽度为30 mm~50 mm；所述可升降滑动支座上设置有第二支撑台，所述第二支撑台的宽度为30 mm~50 mm，位于同侧的所述第一支撑台和第二支撑台之间的距离为0~90 mm。

根据本发明纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置，优选地，所述底座上设置有顶推支座，所述顶推支座相对于所述底座升降动作，所述顶推支座布设在两组所述可升降固定支座之间。

根据本发明纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置，优选地，所述承压块上设置有荷载传感器，所述荷载传感器与所述承压块为一体结构。

根据本发明纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置，优选地，在所述试件夹具上对称设置有两组位移量测组件，所述位移量测组件用于量测试件的实时剪切变形。

根据本发明纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置，优选地，所述的位移量测组件包括：位移计，其与所述试件夹具固定连接；位移计顶板夹具，所述位移计顶板夹具匹配设置在所述试件夹具上；以及位移计顶板，其设置在所述位移计顶板夹具上；所述位移计顶板夹具与试件夹具之间设置有位移计顶板夹具固定弹簧；所述位移计的下端贴合顶撑在所述位移计顶板上。

根据本发明纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置，优选地，所述试件夹具上设置有位移计夹头，所述位移计通过位移计夹头固定设置在试件夹具上。

根据本发明纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置，优选地，所述试件夹具包括：夹具框体，所述夹具框体的其中一侧设置有试件入口；转动挡板，其设置在所述夹具框体的试件入口处，且所述转动挡板的两端与所述夹具框体的两侧铰接；通过摆动所述转动挡板，实现所述试件入口的开合。

一种纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验方法，利用上述纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置进行纤维增强再生砖骨料混凝土试件的剪切性能试验，具体包括以下步骤：

①制作试件；

②纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置就位和对中；

③调整可升降固定支座和可升降滑动支座的高度和间距；

④试件装载和就位；

⑤数据采集与加载；

进一步的，根据所述纤维增强再生砖骨料混凝土所含再生砖骨料种类和取代率、纤维种类和体积掺量的不同，对所述可升降固定支座和可升降滑动支座进行调整，调整所述可升降固定支座和可升降滑动支座的高度和间距以满足不同的试验要求。

附图说明

图1为根据本发明实施例的剪切性能试验装置的结构示意图。

图2为图1的右视结构示意图。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明一种纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置，包括底座100、可升降固定支座101、可升降滑动支座102、顶推支座103、试件夹具200和承压块300，两组可升降固定支座101对称设置在所述底座100上；两组可升降滑动支座102对称设置在所述底座100上，且可升降滑动支座102位于可升降固定支座101外侧；一组顶推支座103设置在所述底座100上，顶推支座103位于两组可升降固定支座101之间；在试件夹具200上设置有承压块导轨槽203，试件500加持定位布设在所述试件夹具200中；承压块300两侧设置有承压块导轨303，并匹配滑动设置在所述承压块轨槽203中，实现所述试件在试验过程中承受均匀竖向荷载，防止偏压产生。

在承压块300底部设置有剪切刀头302，剪切刀头302与两组可升降固定支座101对应，在承压块300上设置有荷载传感器301，荷载传感器301与承压块300为一体结构。

在底座100上设置有水平滑道104，可升降滑动支座102与水平滑道104之间设置有锁紧螺栓105，待所述可升降滑动支座102在水平滑道104中调整到位后，通过所述锁紧螺栓105完成所述可升降滑动支座102的固定。

本实施例中的可升降固定支座101上均设置有第一支撑台，所述第一支撑台的宽度为30 mm~50 mm；所述可升降滑动支座102上设置有第二支撑台，所述第二支撑台的宽度为30 mm~50 mm，位于同侧的所述第一支撑台和第二支撑台之间的距离为0~90 mm。本实施例中的可升降滑动支座、可升降固定支座、顶推支座均可以为布设在底座上的液压油缸。

在所述试件夹具200上对称设置有位移量测组件，所述位移量测组件用于量测试件的实时剪切变形，具体的，位移量测组件包括位移计401、位移计顶板夹具402和位移计顶板403，位移计401与所述试件夹具200固定连接；所述位移计顶板夹具402匹配设置在所述试件夹具200上；位移计顶板403设置在所述位移计顶板夹具402上；所述位移计顶板夹具402与试件夹具200之间设置有位移计顶板夹具固定弹簧404；所述位移计401的下端贴合顶撑在所述位移计顶板403上，试件夹具200上设置有位移计夹头405，位移计401通过位移计夹头405固定设置在试件夹具200上；位移计顶板夹具402与试件夹具200通过弹簧实现弹性连接，位移计顶板夹具402设置在可升降固定支座101的内侧。

本实施例中的试件夹具包括夹具框体201和转动挡板202，所述夹具框体201的其中一侧设置有试件入口；转动挡板202设置在所述夹具框体201的试件入口处，且所述转动挡板202的两端与所述夹具框体201的两侧铰接；通过摆动所述转动挡板202，实现所述试件入口的开合。

为了提高与试件的贴合度，在试件夹具和位移计顶板夹具内侧壁均设置为锯齿状，从而能够大大提高其贴合度和稳定性。

底座设计为滑动加固定的形式主要目的为：对于含有不同类型再生砖骨料和再生砖骨料取代率，不同类型纤维和纤维掺量的纤维增强再生砖骨料混凝土，通过调整支座间的间距，为试件提供最佳的支撑面积和支撑间距，确保试件出现剪切破坏模式。由于受到再生砖骨料中孔隙率、压碎指标取代率，纤维种类和纤维掺量等因素的影响，原有试验装置中仅有的固定底座极易导致试件与支座接触部位的再生砖骨料被压碎，从而使得试件出现弯剪破坏模式而非预设的剪切破坏模式，最终导致纤维增强再生砖骨料混凝土的剪切试验失败。

本装置底座采用可升降固定支座和可升降滑动支座相结合的主要目的为：方便使用人根据不同种类再生砖骨料的特性和不同再生砖骨料取代率的影响，不同种类纤维的特性和纤维掺量的影响，合理的调整可升降固定支座与可升降滑动支座的间距。若再生砖骨料孔隙率、压碎指标和取代率较高，掺入细纤维且纤维掺量较小，则应适当降低固定支座和滑动支座的高度，便于观察试件的剪切破坏模式，防止试件出现脆性破坏，保护位移计；同时，适当增大固定支座与滑动支座的间距，以便增大试件和支座的接触面积以及试件两端的支撑，确保试件出现剪切破坏模式。

本申请还公开了一种纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验方法，利用上述实施例中的剪切性能试验装置进行纤维增强再生砖骨料混凝土试件的剪切性能试验，具体包括以下步骤：

制作试件：根据不同的再生砖骨料种类和再生砖骨料取代率，不同的纤维种类和纤维掺量等参数以及相应的试件规格，制备剪切性能试件；

试验装置就位和对中：通过设置相应的对中校验杆完成纤维增强再生砖骨料混凝土剪切性能试验装置和压力机底板的对中校验和调节，装置对中后可固定于压力机底板上；

调整支座高度和间距：根据纤维增强再生砖骨料混凝土所含再生砖骨料种类和取代率，纤维种类和纤维掺量等参数以及相关试验目的，调整可升降固定支座、可升降滑动支座的高度和间距；

试件装载和就位：向上打开转动挡板，向下拉开位移计顶板夹具，将试件推入试件夹具中，确保试件顶端顶住试件夹具框，并向下关闭转动挡板。此时，试件已进入试验位置。将承压块按照导轨位置安装就位。根据位移计夹头位置对称安装位移计并固定，确保位移计顶端与位移计顶板接触良好，同时确保位移计量程满足试件剪切变形要求；

数据采集与加载：将荷载传感器和位移计导线接入相关采集设备中，经调试后即可进行试验加载。

在对底座上支座的具体调节过程中，应根据纤维增强再生砖骨料混凝土所含再生砖骨料类型和取代率，纤维类型和纤维掺量等因素的影响，对支座高度和间距进行调整，调整试件和支座的支撑面的面积以及试件和支座之间支撑面的分布。对于支撑面面积的调整，可以通过更换相应可升降滑动支座实现，使得第二支撑台的面积发生相应的变化，从而满足相关试验要求。本实施例中可升降固定底座上设置有楔形滑道，可升降滑动支座上设置有楔块，楔块匹配滑动设置在楔形滑道内。

Claims (10)

1.一种用于对纤维增强再生砖骨料混凝土试件进行剪切性能试验的装置，其包括：

底座，在所述底座上对称设置有两组可升降固定支座和可升降滑动支座，且所述可升降滑动支座位于所述可升降固定支座外侧；

试件夹具，在所述试件夹具上设置有承压块轨槽，试件夹持定位布设在所述试件夹具中；以及

承压块，其匹配滑动设置在所述承压块轨槽中，在所述承压块上设置有剪切刀头，所述剪切刀头与两组所述可升降固定支座对应。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座上还设置有水平滑道，所述可升降滑动支座与水平滑道之间设置有用于固定所述可升降滑动支座的锁紧螺栓。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可升降固定支座上均设置有第一支撑台，所述第一支撑台的宽度为30 mm~50 mm；所述可升降滑动支座上设置有第二支撑台，所述第二支撑台的宽度为30 mm~50 mm，位于同侧的所述第一支撑台和第二支撑台之间的距离为0~90 mm。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座上设置有顶推支座，所述顶推支座相对于所述底座升降动作，所述顶推支座布设在两组所述可升降固定支座之间。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述承压块上设置有荷载传感器，所述荷载传感器与所述承压块为一体结构。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述试件夹具上对称设置有两组位移量测组件，所述位移量测组件用于量测试件的实时剪切变形。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的位移量测组件包括：

位移计，其与所述试件夹具固定连接；

位移计顶板夹具，所述位移计顶板夹具匹配设置在所述试件夹具上；以及

位移计顶板，其设置在所述位移计顶板夹具上；所述位移计顶板夹具与试件夹具之间设置有位移计顶板夹具固定弹簧；

所述位移计的下端贴合顶撑在所述位移计顶板上。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述试件夹具上设置有位移计夹头，所述位移计通过位移计夹头固定设置在试件夹具上。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述试件夹具包括:

夹具框体，所述夹具框体的其中一侧设置有试件入口；以及

转动挡板，其设置在所述夹具框体的试件入口处，且所述转动挡板的两端与所述夹具框体的两侧铰接；通过摆动所述转动挡板，实现所述试件入口的开合。

10.一种利用权利要求1-9任一所述装置进行纤维增强再生砖骨料混凝土试件的剪切性能试验的方法，包括以下步骤：

②所述装置就位和对中；

③调整所述可升降固定支座和所述可升降滑动支座的高度和间距；

④试件装载和就位；

⑤数据采集与加载；

进一步的，根据所述纤维增强再生砖骨料混凝土所含再生砖骨料种类和取代率、纤维种类和体积掺量的不同，对所述可升降固定支座和可升降滑动支座进行调整，调整所述可升降固定支座和所述可升降滑动支座的高度和间距以满足不同的试验要求。

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