[发明专利]一种用于评价混凝土性能的试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于评价混凝土性能的试验装置及方法，装置包括厚度均为3mm的底板和斜方体模具，所述斜方体模具为平行四边形结构，且由两块弯折角度为120°的钢板通过螺栓相互连接而成，斜方体模具与底板通过螺栓相互连接，所述底板两端通过焊接方式连接有手提支架。本发明旨在科学、方便、准确和规范地研究复杂应力状态下混凝土的材料性能。例如，有三种配合比的水泥混凝土，使用该装置及方法可以得出其在承受压力、拉弯及剪力作用下的最好、最差以及一般的混凝土材料。

技术领域

本发明涉及建筑材料、土木工程领域，具体涉及一种用于评价复杂应力状态下混凝土性能的试验装置及方法。

背景技术

强度是混凝土重要的试验指标，但随着混凝土外加剂及掺合料的迅猛发展，尤其对于高性能混凝土而言，用传统的抗压强度来反映混凝土的性能显得有些单薄和片面。国内外开展了大量单、多轴受压状态下的混凝土试验研究，所用试件均以理想状态为标准，具有高度几何对称性，其产生的应力场也是如此。

许多大型混凝土复杂构件一般处于双向或三向受力状态，仅用单轴拉压试验并不能完全反映实际结构中多轴复杂应力状态下的强度与变形特征，因此，如何在试验中探索出一种低对称性或非对称性复杂应力状态下的混凝土试验装置一直以来都备注关注。

因此，目前亟需一种用于评价复杂应力状态下混凝土性能的新型试验装置及方法，使其可以较为全面的反映实际结构的材料性能，且方便观察破坏裂缝。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于评价混凝土性能的试验装置及方法，旨在科学、方便、准确和规范地研究复杂应力状态下混凝土的材料性能。例如，有三种配合比的水泥混凝土，使用该模具可以得出其在承受压力、拉弯及剪力作用下的最好、最差以及一般的混凝土材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于评价混凝土性能的试验装置，包括厚度均为3mm的底板和斜方体模具，所述斜方体模具为平行四边形结构，且由两块弯折角度为120°的钢板通过螺栓相互连接而成，斜方体模具与底板通过螺栓相互连接，所述底板两端通过焊接方式连接有手提支架。

优选的，所述底板的长和宽分别为300mm和180mm。

优选的，所述斜方体模具的边长均为150mm。

优选的，所述手提支架的长和宽分别为100mm和25mm。

一种用于评价混凝土性能的试验方法，基于用于评价混凝土性能的试验装置，包括以下步骤：

(1)采用ANSYS有限元分析软件，依据Tresca屈服准则，对正方体混凝土模型和倾斜角度分别为2°、4°、6°、8°、10°、20°、30°的7个斜方体混凝土模型进行分析计算；

(2)对比分析正方体混凝土模型与不同倾斜角度的斜方体混凝土模型中最大剪应力τ_max及其分布情况，有限元计算结果表明，随倾斜角度α的增大，斜方体混凝土模型中各节点的τ_max增大且沿钝角对角线方向节点数增加；

(3)选用倾斜角度α＝30°的斜方体模具制作混凝土性能试验装置；

(4)组装并清理混凝土性能试验装置，在立方体与斜方体模具内侧均匀刷油，以便于拆模；

(5)按照各配合比搅拌水泥基材料，分两次浇筑至模具中，浇筑至完成模具高度1/2处，用捣棒插捣25下后继续浇筑至完成，成型后抹平，将试件置于振实台上振实；

(6)将已成型的试件置于温度20±1℃，相对湿度95％以上的标准养护室内养护24h后拆除试模；

(7)养护结束后取出试件，进行定位划线以保证斜方体试件中间受压部分处于压力试验机台座的中央；