[发明专利]一种增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置及评价方法

权利要求书

1.一种增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置，其特征在于，包括底座、冲击架、落锤、底板定位结构、受冲击试件定位结构、脱空试验模拟结构和预设裂缝结构，所述冲击架包括两条滑轨和一个顶板，顶板设于滑轨上部；

底座上设有多个螺栓孔，所述滑轨通过螺栓固定在水平地面上的底座上；

所述受冲击试件定位结构由四个挡板和六个万向球组成，落锤上端、顶板下端均设有与插销连接的圆环，落锤通过插销与顶板活动连接；所述落锤设于预设裂缝结构的正上方；

所述底板定位结构包括底板上设有的凹槽和底板，底板放置在凹槽内。

2.根据权利要求1所述的增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置，其特征在于，所述落锤是底部为圆弧形的五面体钢制落锤。

3.根据权利要求1所述的增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置，其特征在于，所述受冲击试件定位结构由四个垂直焊接于底座上的挡板和四个侧面万向球、两个顶部万向球组成，万向球与冲击板的平面保持微小的缝隙。

4.根据权利要求1所述的增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置，其特征在于，所述脱空试验模拟结构包括板角脱空试验模拟结构、板边脱空试验模拟结构、板中脱空试验模拟结构；

所述板角脱空试验模拟结构包括板角脱空试验底板模具和板角脱空试验底板，板角脱空试验底板通过板角脱空底板模具中注入普通混凝土养护成型后获得，在板角脱空试验底板上人为制造脱空区域；

所述板边脱空试验模拟结构包括板边脱空试验底板模具和板边脱空试验底板，板边脱空试验底板通过在板边脱空试验底板模具中注入普通混凝土养护成型后获得，在板边脱空试验底板上人为制造脱空区域；

所述板中脱空试验模拟结构包括板中脱空试验底板模具和板中脱空试验底板，板中脱空试验底板通过在板中脱空试验底板模具中注入普通混凝土养护成型后获得，在板中脱空试验底板上人为制造脱空区域。

5.根据权利要求4所述的增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置，其特征在于，所述预设裂缝结构包括所述板角脱空试件预设裂缝、板边脱空试件预设裂缝和板中脱空试件预设裂缝，均是在试件的制作过程中完成预设。

6.如权利要求1-5所述的任一项抗冲击韧性检测装置的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，试件成型，利用设计的脱空模具制备脱空底板，同时在制作脱空试件时利用钢板预设一个宽度为2mm，深度为3mm的裂缝；

S2，试件安装，将制备成型的脱空底板放置在底座上，然后将脱空试件放置在脱空底板上，调整脱空试件位置，以使脱空试件与脱空底板侧面齐平；

S3，落锤位置设定，根据试验所需的脱空场景进行落锤的安装，确保落锤落下时能准确冲击预设裂缝；

S4，冲击测试，将落锤提升到设定的高度，拔出插销，落锤进行自由落体运动冲击试件，记录冲击后试件的裂缝深度h；重复步骤S3，记录试件沿预设裂缝完全断裂时的冲击次数n和每次冲击后试件的裂缝深度h；

S5，将冲击次数n和裂缝深度h进行拟合，得到裂缝深度-冲击次数曲线，表达式如下：

h＝a+bn+cn²

其中，|2cn_终+b|代表平均每冲击一次，裂缝深度的增加值；将|2cn_终+b|定义为冲击损伤因子；

S6，计算累积损伤，计算方法如下：

式中，M为冲击损伤累积因子，n为冲击次数，n_终为最终冲击次数；

S7，采用混凝土韧性提高率I_终评价在脱空状态下混凝土的韧性提高情况，计算方法如下：

式中，W_{终，脱空，外掺}为脱空状态下，增韧混凝土试件终裂时消耗的冲击能，单位为J；

W_{终，非脱空，外掺}为非脱空状态下，增韧混凝土试件终裂时消耗的冲击能，单位为J；

W_{终，脱空，素}为脱空状态下，非增韧混凝土试件终裂时消耗的冲击能，单位为J；

W_{终，非脱空，素}为非脱空状态下，非增韧混凝土试件终裂时消耗的冲击能，单位为J；I_终为脱空状态下混凝土韧性提高率，单位为％；

最后结合冲击损伤累积因子M和脱空状态下混凝土韧性提高率I_终，判定脱空试件的抗冲击韧性，判断准则如下：

如果W_素W_外掺，说明该种增韧混凝土的冲击损伤因子累积速度慢，外掺材料的掺加呈现正混杂效应；

如果W_素＝W_外掺，说明该种增韧混凝土的冲击损伤因子累积速度与素混凝土一致，外掺材料的掺加和混凝土的混杂没有效果；

如果W_素W_外掺，说明该种增韧混凝土的冲击损伤因子累积速度慢，外掺材料的掺加呈现负混杂效应；

如果I_终≤20％,说明该种外掺材料的掺加对混凝土的韧性提升不大；

如果20％I_终≤50％，说明该种外掺材料的掺加对混凝土的韧性具有一定的提升效果；

如果I_终50％，说明该种外掺材料的掺加对混凝土的韧性具有很大的提升。