[发明专利]一种成型水泥基材料轴向抗拉强度试件的模具及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成型水泥基材料轴向抗拉强度试件的模具及测试方法，属于建筑材料领域。

背景技术

水泥基材料是建筑行业中用量最大、使用范围最广的材料。水泥基材料的轴向拉伸参数是建筑工程中常用的评价其性能的重要指标。但是这种材料有它自身固有的缺陷：质脆、易开裂、抗拉强度低。所以水泥混凝土轴像拉伸试验不易进行，存在很多问题，如荷载偏心、应力分布不均匀等，使得其轴拉试验的研究起步较晚。目前已有各种各样的间接方法可得到水泥基混凝土的拉伸和断裂性能，如劈拉法、三点弯曲梁法、紧凑拉伸法等等，但研究表明间接测得的抗拉强度比轴向抗拉强度值偏高，所以采用轴向拉伸方法测定混凝土的抗拉强度和拉伸全过程曲线是最直接、最客观、最完整的方法。对棱柱体试或圆柱体试件进行均匀的轴向拉伸，在整个加载过程中，所测得的应力、应变值对应关系明确，能够直接、准确的测量材料的本构行为，易于破坏准则掌握及破坏机理分析。如何尽可能保证试件拉伸过程中应力均匀布及避免偏心受力，直接影响到试验的成功率和准确度。

目前，对水泥混凝土较大构件的轴向抗拉强度的已有较多研究，但是对水泥净浆和水泥胶凝材料的轴向抗拉强度的研究较少。根据水泥胶凝材料试件装卡在试验机上、下夹头中的装卡方式和试件形状不同，国内外常用的试件装卡方式可分为外夹式、内埋式、粘贴式和植筋法四种。不同方法存在不同的问题：

(1)外夹式(即端部摩擦夹持式)：是通过试验机加载夹具与试件端部侧面的摩擦力来传递拉力。这种连接方法简单易行，但是可能由于夹持摩擦力不足导致夹具一试件连接面滑移，也可能因夹持处应力集中造成试件端部局部损坏进而影响试验继续进行。另外试件两端的形状适应于传递轴向拉力所需的试验装卡方式，所以外夹式试件，一般两端部要加大，要求模具尺寸准确、严格对称，以保证试件安装在试验机上时能够准确定位，试模制造复杂、难度高。如最早采用的8字形试件，但其两端夹具比较复杂并且对中(使试件真正中心受拉)困难，出现偏心和外施荷载处破损，并且试件形状不易于制作。

(2)粘贴式：是在混凝土试件的端部各粘贴一块一定厚度的钢板，然后沿中心轴线施加荷载。采用粘结钢板传力时，虽然可以克服外夹式应力集中及夹持端表面损伤的弊病，但是可能由于钢板不平或试件与胶固结过程中钢板产生滑移导致加载轴心不对中产生偏心；目前可供选择的环氧树脂类粘结剂固化时间太长，以致试验难以接受；并且粘贴钢板和混凝土表面黏贴连接时很难保证断面和轴线垂直；粘贴钢板或混凝土表面处理困难。

(3)内埋式：是通过试验机~试件之间使用部分预埋置在试件内部的锚件作为传力构件，这种连接方式能克服外夹式的应力集中和粘贴式操作复杂的问题。但是传统的内埋式，存在模具加工复杂、精度不高、预埋件出现偏心、不能重复利用等问题，并且内埋钢筋或螺杆的连接方式需要保证预埋件与混凝土试件间不能出现粘结滑移的现象，因此预埋件需要有一定的埋置深度，大尺寸试件对埋置深度的要求就更高，这就导致试件长度超出验机加载净空高度的范围。

(4)植筋法：是先在原有混凝土试件上用电锤钻成孔后，利用高强度的化学粘合剂，使植入的钢筋、螺杆等与混凝土孔壁间产生握裹力，从而达到预定的持力效果。它具有快速凝固、承载力高、使用范围广等优点。但是难以保证各个植入的钢筋或螺杆受力均匀不能使试件协同受力，容易造成初始缺陷或是产生滑移现象，影响试验结果，而且这种方法施工操作复杂。

通过对目前水泥混凝土轴向抗拉强度的分析，发现各种方法均有其不足，如荷载偏心是很难解决，试模制作困难、重复利用性差，施工操作复杂等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有测量装置的上述缺陷，提出了一种成型水泥基材料轴向抗拉强度试件的模具及测试方法，该装置结构简单，试验结果精确、稳定。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。包括施加荷载的试验机、试件成形试模、试件传力装置和数据采集装置。

所述的试件成形试模包括：

一块底板；

安装在底板上的两块端板和两块侧板，底板、端板和侧板围成一型腔；

两块中间板，两块中间板平行安装在底板上，并位于型腔内，将型腔分为三部分，两边的部分分别用于成型第一试件和第二试件，中间板、侧板、端板能够从底板上拆卸，并且中间板与侧板平行。