[实用新型]评价材料低温抗开裂性能的试件及测量设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种评价刚性、半刚性材料的低温抗开裂性能的试件和测量设备。

背景技术

刚性和半刚性材料在约束条件下随着温度降低会呈现开裂的趋势，该特性在实际使用中具有一定的影响，然而，目前尚没有科学、合理的方法对材料的抗开裂性能进行评价。

目前，对于刚性和半刚性材料使用性能的评价，，通常情况下，主要是考察材料的韧性，例如通过冲击断裂试验、高速拉伸试验或断裂韧性测试来表征，然而，韧性只是抗开裂性能的一个方面，另一个重要方面是降温过程中材料本体应力的积累，使得材料的韧性与温度有密切的相关关系，但是，上述测定通常是在恒温条件下进行的，因此，上述方法不能准确的表征材料在变温条件下的抗开裂性能。而在实际应用时，基本不可能处于恒温条件下，通常都是处于变温条件下的，因此，现有的评价方法，对于材料在实际使用环境下的抗开裂性能评价指导性较差。

对于沥青混凝土材料而言，目前研究中有冻断试验方法，其试件是无缺陷的棱柱形试件，在线性降温过程中考察材料的冻断温度，但由于各种原因，其断裂位置和断裂温度结果重现性较差。

而对于有机树脂类材料而言，目前尚没有其低温抗开裂性能的评价试验方法。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型目的在于提供一种评价材料的低温抗开裂性能的试件，以便进行不同材料（主要指刚性或半刚性材料）的低温抗开裂性能的横向比较，能够用于有机树脂类材料的低温抗开裂性能的评价，并能获得较高的准确度，具有较高的实用性，容易制得参数一致的平行试件，并且制备简单、方便，成本较低。

本实用新型目的还在于提供一种测量设备，以利用该试件进行测量。

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案是：

一种用于评价材料的低温抗开裂性能的试件，用于破坏性裂纹扩展测试，能够用于测量刚性、半刚性材料的裂纹扩展温度，其包括试件本体，所述试件本体设有第一面和与之相对的第二面，所述试件本体的第一面和第二面之间设有作为裂纹源的预制裂纹，该预制裂纹在试件本体受到相应的拉应力时发生扩展。

其中，所述预制裂纹可以为狭长状，其延伸方向与所述力的方向呈90°的角度。

其中，所述试件本体可以由刚性或半刚性的热固性树脂或热塑性树脂材料制成。

一种可以供上述试件进行裂纹扩展性能测试的设备，其主要包括：

约束与伺服装置，用于保持试件在拉应力方向的几何尺寸不变；

降温装置，用于降低试件所处的环境温度，以使试件在在降温过程中呈收缩趋势，配合所述约束装置使得所述预制裂纹扩展；以及

测力装置和/或测温装置，所述测力装置与所述约束与伺服装置连接用于测量试件所受的拉应力值，所述测温装置设于降温装置中用于测量所述试件所处环境温度的值。

其中，所述测力装置为力传感器，所述测温装置为温度传感器，所述约束及伺服装置为温度应力试验机，所述降温装置为高低温箱。

本实用新型的有益效果是：

现有技术的沥青冻断试验中，其以材料强度理论为基础，认为当材料所受应力超过材料强度时试件发生破坏，并以试件发生破坏时的试验结果作为最终的试验结果，然而，在实际试验过程中，试件的断裂位置多为其端部与连接金属件的粘接处，而此处存在应力集中现象，当试件断裂时，应力集中现象的存在容易影响最终结果的准确性。

本实用新型的试件，根据断裂力学裂纹扩展原理，通过在试件本体上预制作为裂纹源的预制裂纹，使得所测结果的物理意义明确，使得测量数据更加集中，使得对于裂纹扩展温度的测定更准确，在通过测量刚性、半刚性材料的裂纹扩展温度来评价其低温抗开裂性能时，相较现有技术能够评定更准确，并且评定结果相较现有技术更符合产品的实际使用状况，并且试验结果具有很好的重现性；

本实用新型的测量设备，使得测量简单易行、结果准确。

附图说明

图1是本实用新型的试件的一个实施例的结构示意图（其中，a为主视图，b为A-A截面图）。

图2（a）和图2（b）为实施例3中不同缺陷大小环氧砂浆试样的裂纹扩展试验的试验曲线图（其中，a为21#试件，b为22#试件）。

图3（a）、图3（b）和图3（c）为实施例3中不同配方环氧砂浆试样的裂纹扩展试验的试验曲线图（其中，a为23#试件，b为24#试件，c为25#试件）。

图4（a）和图4（b）为实施例5中不同缺陷大小环氧涂膜材料的裂纹扩展试验的试验曲线图（其中，a为31#试件，b为32#试件）。