CN115773941A - 一种材料力学性能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种材料力学性能测试装置及测试方法，包括制样腔体、压头。制样腔体设有开口，外壁设有通向腔内的注浆部，腔内用于容纳待测材料；压头设有对材料的作用部，以及用于连接设备的固定部以便与产生力学效果的测试仪相连接来实现对待测材料力学性能的测试。该材料力学性能测试装置及测试方法，能够一次性制备多种试样，可以分别对材料的膨胀力、剪切强度、压缩强度、渗透系数进行测量，从而达到简化实验流程、节约成本、提高测试结果准确性的目的。

Description

一种材料力学性能测试装置及测试方法

技术领域

本申请涉及材料测试设备技术领域，具体涉及一种材料力学性能测试装置及测试方法。

背景技术

具有良好流动性、粘结性、抗渗性的新型高分子材料近二十年来在注浆堵水、土体加固、管道修复等领域被广泛应用。例如工程上常用的聚氨酯大多是A、B料的形式，将A、B料两者混合后注入土体或待修复的管道中，聚氨酯材料迅速发泡膨胀，填充土体空隙或管道裂隙，以达到堵水、加固土体、修复管道等目的。

聚氨酯种类繁多且力学性能差异巨大，传统的聚氨酯力学性能测试如膨胀力、抗剪强度、屈服强度和渗透性等测试方法仅能对单一指标进行测试，制样过程复杂且效率低下。此外，由于工程所用聚氨酯在发泡制备时大多存在不同程度的过盈量，导致得到的聚氨酯各项性能出现较大的差异，且聚氨酯材料对发泡的环境十分敏感，温度、湿度的变化会导致形成的泡沫性能变化较大，传统的测试方法很难保证在对各个指标进行测试时具备相同的测试环境。

例如，中国专利申请号CN202120800490.9公开了一种高分子材料的抗压测试装置，包括防护罩、支撑杆、悬臂、控制台、测试台、测试座、缓冲座、压力传感器，防护罩通过卡槽安插在测试台的顶部周边，支撑杆固定设置在测试台的上方两侧，支撑杆通过横梁相连接，在横梁的底部设置有悬臂，测试座设置在测试台的内部，并对应于悬臂的正下方，压力传感器固定安装在测试座的内部，测试座的底部两边设置有缓冲座，控制台设置于测试台的前部。该方案虽然提高了设备的安全性，但其测试功能较为单一。再例如中国专利申请号CN201920065606.1公开了测试发泡类注浆充填材料膨胀力的设备，包括管体，位于管体上端的第一密封组件和位于管体下端的第二密封组件；第一密封组件包括采用第一螺栓组件连接的第一法兰和第一法兰盘，第一法兰内壁与所述管体外壁连接；第一法兰盘上设有注浆孔和排气孔；第二密封组件包括采用第二螺栓组件连接的第二法兰和第二法兰盘，第二法兰内壁与所述管体外壁连接；膨胀力检测装置包括设于第一密封组件上的第一膨胀力检测装置、设于管体内部的第二膨胀力检测装置和设于第二密封组件上的第三膨胀力检测装置。该方案可以实现对发泡类注浆充填材料膨胀力的测试，但其仍具有功能单一的缺点。同时，如果对高分子材料聚氨酯采用上述两专利中的方案分别进行测试，在测试膨胀力过程中需要向管体中进行注浆以生成聚氨酯，这就会导致测试膨胀力的聚氨酯试验样品和测试抗压能力的聚氨酯试验样品的制备环境不相同，而聚氨酯材料对发泡的环境又十分敏感，温度、湿度的不同会导致形成的聚氨酯材料性能差异较大，使得该测试方法难以保证各测试过程中待测样品材料性能的一致性，因此这种测试方案存在缺陷。

综上所述，为了简化实验流程，节约成本，需要开发出一种多功能的材料力学性能测试装置及测试方法，以满足实验测试需求。

发明内容

为了简化实验流程，节约成本，避免因环境的影响造成测试样品性能的差异影响测试结果的准确性，本申请提供一种材料力学性能测试装置及测试方法，能够一次性制备多种试样，可以分别对材料的膨胀力、剪切强度、压缩强度、渗透系数进行测量，从而达到简化实验流程、节约成本、提高测试结果准确性的目的。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种材料力学性能测试装置，包括制样腔体、压头。

所述制样腔体设有开口，外壁设有通向腔内的注浆部，腔内用于容纳待测材料。

所述压头设有对材料的作用部，以及用于连接设备的固定部以便与产生力学效果的测试仪相连接来实现对待测材料力学性能的测试。

在一种具体的实施方案中，所述制样腔体为分体结构，至少包括位于底部的第一腔体、中部的第二腔体、上部的第三腔体，所述制样腔体的开口位于第三腔体的顶部，注浆部位于第一腔体的侧壁。

在一种具体的实施方案中，所述压头至少包括：

第一压头，用于材料膨胀力测试，其作用部与制样腔体开口相适配的柱状结构，作用部通过柱状结构端面对制样腔体内待测材料施加作用力，所述第一压头还设有与制样腔体开口端相适配的第一压头封接部。

第二压头，用于材料剪切强度测试，其作用部是筒状结构，作用部通过筒状结构从制样腔体开口处进入以对制样腔体内待测材料施加作用力。

第三压头，用于材料压缩强度测试，其作用部设有对待测材料施加作用力的端面。

在一种具体的实施方案中，所述第一腔体与第二腔体之间、第二腔体与第三腔体之间分别设有连接部，制样腔体的第一腔体底部设有用于连接测试仪的定位部。

在一种具体的实施方案中，所述第三腔体横截面尺寸大于第二腔体横截面尺寸，第二压头的作用部横截面形状与第二腔体横截面形状相一致。

在一种具体的实施方案中，所述材料力学性能测试装置还包括注液盘，用于材料渗透性能测试，其与第一腔体的开口端设有相适配的注液盘连接部，注液盘设有通向第一腔体内的注液部。

在一种具体的实施方案中，所述第一腔体与第二腔体的连接部之间、第二腔体与第三腔体的连接部之间、第一腔体开口端与注液盘连接部之间、第三腔体开口端与第一压头封接部之间分别设有密封件。

在一种具体的实施方案中，所述第一腔体、第二腔体、第三腔体的内腔是高度相同的圆柱状腔体，第一腔体、第三腔体内径相同且是第二腔体内径的二倍，所述第一压头、第二压头的作用部外壁半径与第二腔体内径尺寸相同。

在一种具体的实施方案中，所述材料力学性能测试装置的测试方法，包括步骤：

S1、将制样腔体的第一腔体与第二腔体的连接部之间、第二腔体与第三腔体的连接部之间设置密封件并连接，通过第一腔体的定位部将制样腔体固定在能够产生压力的测试仪上，在测试仪的对应位置安装第一压头；

S2、在第三腔体开口端与第一压头封接部之间设置密封件，在制样腔体内部、第一压头作用部表面设置脱模剂，使第一压头作用部与制样腔体开口相嵌接，在第一压头封接部与制样腔体开口端相接触且其之间的压力不小于5kg力时停止继续施加压力；

S3、将发泡材料通过注浆部注入制样腔体后封闭注浆部并放置养护，记录材料对第一压头作用部的稳定作用力P₁，得到材料膨胀力为

其中D₁为第一压头作用部直径；同时第一腔体内生成渗透试样，第二腔体内生成抗压试样，第三腔体内生成剪切试样；

S4、将第一腔体、第二腔体、第三腔体内的各试样材料相分割，并将第二腔体内的抗压试样从腔体内取出；

S5、将腔内含有剪切试样的第三腔体与空腔的第二腔体通过连接部相连接，并将第二腔体固定在能够产生压力的测试仪上，在测试仪的对应位置安装第二压头；

S6、设定第二压头与剪切试样的接近速度，在第二压头作用部受力开始变化时，记录第二压头受力突变前的最大相对位移s和最大受力P₂，得到材料剪切强度为：

其中，D₂、d₂分别为第二压头作用部筒状结构的外径和内径；

S7、将抗压试样置于测试仪上，并在对应位置安装第三压头，设定第三压头和抗压试样的接近速度，在第三压头作用部受力开始变化时，每隔一定时间记录其相对位移及受力，取抗压试样相对形变小于10％时的最大压缩力P₃，得到材料压缩强度为：

其中D₃为抗压试样的初始外径。

在一种具体的实施方案中，所述材料力学性能测试装置的测试方法中材料渗透系数的测试包括步骤：

T1、将步骤S4中腔内含有渗透试样的第一腔体的开口端与注液盘连接部之间设置密封件并连接，打开第一腔体的注浆部；

T2、用导管将注液盘的注液部连接设有渗透液的注液容器，注液容器连接由能够对渗透液产生压力的供压设备；

T3、通过供压设备对注液容器内的渗透液产生设定的压力T，记录在此压力下注液容器流出体积Q的渗透液所需的时间t，得到材料渗透系数为

其中D₄、H分别为第一腔体的内腔直径和高度。

本申请实施例的优点是：

1、材料力学性能测试装置及测试方法可对材料膨胀力、剪切强度、压缩强度、渗透系数等力学性能测试一次性同步制成，避免了对制备环境敏感的材料在测试过程中因采用不同环境下生成的样品而造成的测试结果误差。

2、材料力学性能测试装置通过设置三个发泡腔体，每个腔体通过可拆卸连接及相应的密封措施，既能保证在实验过程中安装拆卸方便，又能实现密封效果，满足材料制备需求。

3、材料力学性能测试装置及测试方法采用压力系统，通过三个可更换压头，分别用于膨胀力测试，剪切强度测试、压缩强度测试，简化了设备构成，操作简单，节约成本。

4、材料力学性能测试方法使用加压的方式，提供高水头压力用于渗透系数的测试，可以减少试验时间，而且其压力大小灵活可控，适用于不同渗透系数的材料性能测试。

附图说明

图1为本申请的一种材料力学性能测试装置示意图；

图2为本申请的一种材料力学性能测试装置的制样腔体示意图；

图3为本申请的一种材料力学性能测试装置的压头示意图；

图4为本申请的一种材料力学性能测试装置剪切强度测试示意图；

图5为本申请的一种材料力学性能测试装置压缩强度测试示意图；

图6为本申请的一种材料力学性能测试装置渗透系数测试示意图。

主要附图标记说明：

1-测试仪；2-数显压力装置；3-制样腔体；4-压力传感器；5-压头；6-第三腔体；7-第二腔体；8-第一腔体；9-注浆部；10-密封件；11-第一压头；12-第二压头；13-第三压头；14-抗压试样；15-容器架；16-注液容器；17-阀门开关；18-数显气压计；19-空压机；20-注液盘；21-导管。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种材料力学性能测试装置及测试方法，能够一次性制备多种试样，可以分别对材料的膨胀力、剪切强度、压缩强度、渗透系数进行测量，从而达到简化实验流程、节约成本、提高测试结果准确性的目的，总体思路如下：

请参阅图1，一种材料力学性能测试装置，包括制样腔体3、压头5。制样腔体3设有开口，外壁设有通向腔内的注浆部9，腔内用于容纳待测材料；压头5设有对材料的作用部，以及用于连接设备的固定部以便与产生力学效果的测试仪1相连接来实现对待测材料力学性能的测试。通过向制样腔体3内注入材料，可制得用于测试的材料试样，压头5可通过其设置的固定部连接在能够提供压力输出的测试仪1上，并通过其设置的对材料的作用部来对试样进行压力测试，以得到材料的力学性能参数。

在一些实施例中，可以通过一体式结构的制样腔体3直接制取材料试样并用压头5在压力测试仪1上进行性能测试，本例中测试的材料为聚氨酯；但为了进一步提高测试效率，并且为了保证测试所用的试样具有同样的制备环境以保证其性能的一致性，请参阅图2，本例中制样腔体3采用分体式结构，可由多个腔体沿轴向组合而成，以便于在每个腔体中制备生成并获取材料试样，具体可以由位于底部的第一腔体8、中部的第二腔体7、上部的第三腔体6构成，制样腔体3的开口设在第三腔体6的顶部，以便于通过压头5作用部在该开口处与腔内材料产生力学效应；注浆部9设在第一腔体8的侧壁，以便于通过注浆部9向腔内注入材料成分以制备材料试样。

压头5与测试仪1等设备相连接的固定部可以有多种结构，例如通过在其一端开设螺纹孔并用螺柱与测试仪1对应部位相固定，也可设计为与具有夹持功能的测试仪1的夹持部位相适配的形状结构，压头5的另一端可根据要测试的力学特征来设计不同结构的作用部。进一步地，为了实现对材料多种力学性能的测试，本例设计了多种结构的压头5，请参阅图3，具体包括用于材料膨胀力测试的第一压头11、用于材料剪切强度测试的第二压头12、用于材料压缩强度测试的第三压头13。第一压头11的作用部是与制样腔体3开口相适配的柱状结构，作用部通过柱状结构端面对制样腔体3内待测材料施加作用力，同时第一压头11还设有与制样腔体3开口端相适配的第一压头封接部以实现对制样腔体3在开口段封闭，并通过作用部的柱状结构端面与待测材料相接触并测试其材料膨胀力。第二压头12作用部是筒状结构，作用部通过筒状结构从制样腔体3开口处进入以对制样腔体3内待测材料施加作用力，从而产生对材料的剪切力来实现剪切强度的测试。第三压头13作用部设有对待测材料施加作用力的端面，在压力测试仪1作用下通过该端面对待测试样产生压力来实现对材料压缩强度的测试。

为了更好的实现对材料膨胀力、剪切强度、压缩强度的测试，本例中对制样腔体3结构进一步完善。制样腔体3的第三腔体6横截面尺寸大于第二腔体7横截面尺寸，第二压头12的作用部横截面形状与第二腔体7横截面形状相一致，以保证第二压头12作用部能够从制样腔体3开口处对材料进行剪切力测试。第一腔体8与第二腔体7之间、第二腔体7与第三腔体6之间分别设有连接部，制样腔体3的第一腔体8底部设有用于连接测试仪1的定位部，以实现部件之间及其与压力测试仪1之间的连接。

进一步地，本方案的材料力学性能测试装置还包括注液盘20，用于材料渗透性能测试，其与第一腔体8的开口端设有相适配的注液盘连接部，注液盘20设有通向第一腔体8内的注液部，以便于通过注液部向第一腔体8内注入渗透液。在制备生成材料试样以及渗透性测试过程中，需要对各连接位置之间进行密封，因此第一腔体8与第二腔体7的连接部之间、第二腔体7与第三腔体6的连接部之间、第一腔体8开口端与注液盘连接部之间、第三腔体6开口端与第一压头封接部之间分别设有密封件10，密封件10可采用橡胶环等，并且可以通过在连接部之间设置嵌槽结构来放置橡胶环以确保密封效果。

优选地，为便于测试实验操作及计算，对制样腔体3及压头5结构进一步优化，第一腔体8、第二腔体7、第三腔体6的内腔设计为高度相同的圆柱状腔体，第一腔体8、第三腔体6内径相同且是第二腔体7内径的二倍，第一压头11、第二压头12的作用部外壁半径与第二腔体7内径尺寸相同。

本方案同时提供了一种材料力学性能测试装置的测试方法，包括步骤：

S1、将制样腔体3的第一腔体8与第二腔体7的连接部之间、第二腔体7与第三腔体6的连接部之间设置密封件10并连接，通过第一腔体8的定位部将制样腔体3固定在能够产生压力的测试仪1上，在测试仪1的对应位置安装第一压头11；

S2、在第三腔体6开口端与第一压头封接部之间设置密封件10，在制样腔体3内部、第一压头11作用部表面设置脱模剂，使第一压头11作用部与制样腔体3开口相嵌接，在第一压头封接部与制样腔体3开口端相接触且其之间的压力不小于5kg力时停止继续施加压力；

S3、将发泡材料通过注浆部9注入制样腔体3后封闭注浆部9并放置养护，记录材料对第一压头11作用部的稳定作用力P₁，得到材料膨胀力为

其中D₁为第一压头11作用部直径；同时第一腔体8内生成渗透试样，第二腔体7内生成抗压试样14，第三腔体6内生成剪切试样；

S4、将第一腔体8、第二腔体7、第三腔体6内的各试样材料相分割，并将第二腔体7内的抗压试样14从腔体内取出；

S5、将腔内含有剪切试样的第三腔体6与空腔的第二腔体7通过连接部相连接，并将第二腔体7固定在能够产生压力的测试仪1上，在测试仪1的对应位置安装第二压头12；

S6、设定第二压头12与剪切试样的接近速度，在第二压头12作用部受力开始变化时，记录第二压头12受力突变前的最大相对位移s和最大受力P₂，得到材料剪切强度为：

其中，D₂、d₂分别为第二压头12作用部筒状结构的外径和内径；

S7、将抗压试样14置于测试仪1上，并在对应位置安装第三压头13，设定第三压头13和抗压试样14的接近速度，在第三压头13作用部受力开始变化时，每隔一定时间记录其相对位移及受力，取抗压试样14相对形变小于10％时的最大压缩力P₃，得到材料压缩强度为：

其中D₃为抗压试样14的初始外径。

材料渗透系数的测试包括步骤：

T1、将步骤S4中腔内含有渗透试样的第一腔体8的开口端与注液盘连接部之间设置密封件10并连接，打开第一腔体8的注浆部9；

T2、用导管21将注液盘20的注液部连接设有渗透液的注液容器16，注液容器16连接由能够对渗透液产生压力的供压设备；

T3、通过供压设备对注液容器16内的渗透液产生设定的压力T，记录在此压力下注液容器16流出体积Q的渗透液所需的时间t，得到材料渗透系数为

其中D₄、H分别为第一腔体8的内腔直径和高度。

具体在测试过程中，将制样腔体3的三个腔体，亦即用于制备生成材料渗透性试样的第一腔体8、用于制备生成材料压缩强度试样的第二腔体7、用于制备生成材料剪切强度试样的第三腔体6，将各个腔体之间的连接部通过密封件10进行密封，连接部可采用法兰盘结构，并通过螺栓连接。将制样腔体3通过第一腔体8底部的法兰盘结构的定位部用螺栓固定在测试仪1上，将用于膨胀力测试的第一压头11安装在测试仪1对应位置，以便于通过测试仪1的控制，第一压头11的作用部逐步接近制样腔体3内的材料试件并产生作用力。在测试时，压头的受力由压力传感器4捕捉。在第三腔体6开口端与第一压头封接部之间设置密封件10，制样腔体3内部、第一压头11作用部表面设置脱模剂以便于后期分离腔内生成的材料试样。操作测试仪1以使得第一压头11作用部与制样腔体3开口相嵌接，在第一压头封接部与制样腔体3开口端相接触且其之间的压力不小于5kg力时停止继续施加压力；将发泡材料通过注浆部9注入制样腔体3后封闭注浆部9并放置养护24小时，记录材料对第一压头11作用部的稳定作用力并结合第一压头11作用部尺寸来计算材料膨胀力。

完成膨胀力性能测试后，将第一腔体8、第二腔体7、第三腔体6内的各试样材料相分割，可在拆除各腔体之间的连接部螺栓后，使用锯条从腔体之间将试样锯开，形成三个独立的试样，并将第二腔体7内的抗压试样14从腔体内取出；请参阅图4，将腔内含有剪切试样的第三腔体6与空腔的第二腔体7通过法兰连接部再次相连接，并将第二腔体7固定在能够产生压力的测试仪1上，在测试仪1的对应位置安装第二压头12；在数显压力装置2作用下，使剪切试样与第二压头12缓慢接近并在二者将要接触时停止，设定第二压头12与剪切试样的接近速度，在第二压头12作用部受力开始变化时，记录第二压头12受力突变前的最大相对位移和最大受力值，结合第二压头12作用部筒状结构的尺寸计算材料剪切强度。

完成材料剪切强度测试后，请参阅图5，将抗压试样14置于测试仪1上，并在对应位置安装第三压头13，通过力学测试仪1的数显压力装置2设定第三压头13和抗压试样14的接近速度，在第三压头13作用部受力开始变化时，每隔5秒时间记录其相对位移及受力，取抗压试样14相对形变小于10％时的最大压缩力，并结合抗压试样14的初始尺寸来计算材料的压缩强度。

在材料渗透系数的测试中，请参阅图6，将腔内含有渗透试样的第一腔体8的开口端与注液盘连接部之间通过其法兰盘结构用螺栓连接，并在法兰盘之间设置密封件10，打开第一腔体8的注浆部9；在设有容量刻度值的注液容器16中装入不少于2/3容量的渗透液，本例中渗透液为水，注液容器16固定在容器架15上。用导管21将注液盘20的注液部与注液容器16相连接，并将注液容器16与供压设备相连接，本例中对注液容器16内渗透液的供压设备为空压机19，在注液容器16与空压机19的连接管路上依次设有阀门开关17、数显气压计18。先关闭阀门开关17，启动空压机19，调节数显气压计18进气阀门，使得数显气压计18的示数为T在200Kpa左右，打开阀门开关17，记录压力刻度瓶流出Q所需的时间t，从而结合第一腔体8的内腔尺寸参数计算得到材料的渗透系数。

综上，本申请一种材料力学性能测试装置及测试方法，能够一次性制备多种试样，可以分别对材料的膨胀力、剪切强度、压缩强度、渗透系数进行测量，从而达到简化实验流程、节约成本、提高测试结果准确性的目的。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种材料力学性能测试装置，其特征在于，包括：

制样腔体，其设有开口，外壁设有通向腔内的注浆部，腔内用于容纳待测材料；

压头，其设有对材料的作用部，以及用于连接设备的固定部以便与产生力学效果的测试仪相连接来实现对待测材料力学性能的测试。

2.如权利要求1所述的一种材料力学性能测试装置，其特征在于，所述制样腔体为分体结构，至少包括位于底部的第一腔体、中部的第二腔体、上部的第三腔体，所述制样腔体的开口位于第三腔体的顶部，注浆部位于第一腔体的侧壁。

3.如权利要求1或2所述的一种材料力学性能测试装置，其特征在于，所述压头至少包括：

第一压头，用于材料膨胀力测试，其作用部与制样腔体开口相适配的柱状结构，作用部通过柱状结构端面对制样腔体内待测材料施加作用力，所述第一压头还设有与制样腔体开口端相适配的第一压头封接部；

第二压头，用于材料剪切强度测试，其作用部是筒状结构，作用部通过筒状结构从制样腔体开口处进入以对制样腔体内待测材料施加作用力；

第三压头，用于材料压缩强度测试，其作用部设有对待测材料施加作用力的端面。

4.如权利要求3所述的一种材料力学性能测试装置，其特征在于，所述第一腔体与第二腔体之间、第二腔体与第三腔体之间分别设有连接部，制样腔体的第一腔体底部设有用于连接测试仪的定位部。

5.如权利要求4所述的一种材料力学性能测试装置，其特征在于，所述第三腔体横截面尺寸大于第二腔体横截面尺寸，第二压头的作用部横截面形状与第二腔体横截面形状相一致。

6.如权利要求5所述的一种材料力学性能测试装置，其特征在于，所述材料力学性能测试装置还包括注液盘，用于材料渗透性能测试，其与第一腔体的开口端设有相适配的注液盘连接部，注液盘设有通向第一腔体内的注液部。

7.如权利要求6所述的一种材料力学性能测试装置，其特征在于，所述第一腔体与第二腔体的连接部之间、第二腔体与第三腔体的连接部之间、第一腔体开口端与注液盘连接部之间、第三腔体开口端与第一压头封接部之间分别设有密封件。

8.如权利要求7所述的一种材料力学性能测试装置，其特征在于，所述第一腔体、第二腔体、第三腔体的内腔是高度相同的圆柱状腔体，第一腔体、第三腔体内径相同且是第二腔体内径的二倍，所述第一压头、第二压头的作用部外壁半径与第二腔体内径尺寸相同。

9.一种如权利要求7或8所述的材料力学性能测试装置的测试方法，其特征在于，包括步骤：

S1、将制样腔体的第一腔体与第二腔体的连接部之间、第二腔体与第三腔体的连接部之间设置密封件并连接，通过第一腔体的定位部将制样腔体固定在能够产生压力的测试仪上，在测试仪的对应位置安装第一压头；

S2、在第三腔体开口端与第一压头封接部之间设置密封件，在制样腔体内部、第一压头作用部表面设置脱模剂，使第一压头作用部与制样腔体开口相嵌接，在第一压头封接部与制样腔体开口端相接触且其之间的压力不小于5kg力时停止继续施加压力；

S3、将发泡材料通过注浆部注入制样腔体后封闭注浆部并放置养护，记录材料对第一压头作用部的稳定作用力P₁，得到材料膨胀力为

其中D₁为第一压头作用部直径；同时第一腔体内生成渗透试样，第二腔体内生成抗压试样，第三腔体内生成剪切试样；

S4、将第一腔体、第二腔体、第三腔体内的各试样材料相分割，并将第二腔体内的抗压试样从腔体内取出；

S5、将腔内含有剪切试样的第三腔体与空腔的第二腔体通过连接部相连接，并将第二腔体固定在能够产生压力的测试仪上，在测试仪的对应位置安装第二压头；

S6、设定第二压头与剪切试样的接近速度，在第二压头作用部受力开始变化时，记录第二压头受力突变前的最大相对位移s和最大受力P₂，得到材料剪切强度为：

其中，D₂、d₂分别为第二压头作用部筒状结构的外径和内径；

S7、将抗压试样置于测试仪上，并在对应位置安装第三压头，设定第三压头和抗压试样的接近速度，在第三压头作用部受力开始变化时，每隔一定时间记录其相对位移及受力，取抗压试样相对形变小于10％时的最大压缩力P₃，得到材料压缩强度为：

其中D₃为抗压试样的初始外径。

10.一种如权利要求9所述的材料力学性能测试装置的测试方法，其特征在于，材料渗透系数的测试包括步骤：

T1、将步骤S4中腔内含有渗透试样的第一腔体的开口端与注液盘连接部之间设置密封件并连接，打开第一腔体的注浆部；

T2、用导管将注液盘的注液部连接设有渗透液的注液容器，注液容器连接由能够对渗透液产生压力的供压设备；

T3、通过供压设备对注液容器内的渗透液产生设定的压力T，记录在此压力下注液容器流出体积Q的渗透液所需的时间t，得到材料渗透系数为

其中D₄、H分别为第一腔体的内腔直径和高度。

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