[发明专利]一种水泥石抗拉强度测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种水泥石抗拉强度测试装置及方法，通过多个重叠的模具（1）制得水泥石，水泥石将多个重叠的模具（1）连接为一个模具组合体（6），并且在拉伸测试时将固定夹具（18）和受力套筒（15）分别与模具组合体（6）上相邻的两个模具（1）连接，由于固定夹具（18）和受力套筒（15）均作用于模具（1）上，因此模具（1）将拉伸力均匀地作用于水泥石上，避免了水泥石在拉伸测试中应力集中的问题。

技术领域

本发明涉及抗拉强度试验技术领域，特别是一种水泥石抗拉强度测试装置及方法。

背景技术

抗拉强度是指材料对载荷所产生的拉应力的抵抗能力，对于水泥石材料，其抗拉强度远小于抗压强度，而且水泥石的破坏多为拉伸破坏，因此抗拉强度是水泥石的一项重要力学指标。目前对水泥石抗拉强度的检测方法主要有单轴拉伸法、巴西劈裂法和轴向压裂法。

单轴拉伸法是在样品两端施加拉应力，通过断裂面的面积和断裂时的拉应力来计算抗拉强度，单轴拉伸法能直观地测量样品的抗拉强度。但是单轴拉伸法中存在应力集中和偏心力等问题，如果样品两端与拉杆没有对中，将产生较大的偏心力，并产生应力集中点，对测试结果产生影响。巴西劈裂法将圆柱状的样品平置，在样品上下位置放置垫块，通过对垫块施加压应力将样品压裂；但在操作中，垫块摆放要求高，垫块必须与样品对称放置，上下垫块所在的平面要与圆柱状样品相切，并要保证压应力贯穿样品的中轴线；但由于垫块尺寸较小，很难稳定地放置在圆柱状样品侧面，人为摆放很难满足规范要求，导致样品受压时易产生偏心压应力，使测试结果出现误差，此外，垫块在圆柱侧面易发生滑动，导致试验失败。轴向压裂法是在圆柱状样品的上下表面放置小圆柱垫块，通过在上下两个小垫块上施加压应力，压应力贯穿圆柱状样品的中轴线，将样品在中心处压裂；但是在轴向压裂法的过程中，很难保证上下表面的小垫块居中并贯穿样品的中轴线，如果小垫块没有对中将导致样品偏心受压；而且，轴向压裂法很难保证压应力始终保持在轴线方向，很容易出现多条沿径向的独立裂纹，使结果出现误差。

目前，国内测试岩石和水泥石抗拉强度的测试方法和实验装置均存在一定的不足：苏占东的一种岩石抗拉强度的测试系统(专利公开号：CN107389441A)，快速固定并提高稳定性的巴西劈裂法，精确便捷测出抗拉强度，但其依然存在上述巴西劈裂法存在的问题；陈登红的一种岩石抗拉强度测试装置及试验方法(专利公开号：CN108693035A)通过新型轴向拉伸法，避免了拉伸过程中拉伸容易偏心的问题，但存在以下问题：通过夹具夹持的方式容易在接触的位置产生应力集中现象，使结果出现误差；李彦荣的一种软岩和土体的直接拉伸抗拉强度测试装置及方法(专利公开号：CN108844817A)通过直接拉伸法直接将样品安装固定在拉杆装置上，确保拉应力沿同一直线，规避了偏心力问题，但通过对空心圆柱状样品的中心点施加拉应力，容易在样品中心点处产生应力集中，拉伸过程中拉力方向很难始终保持不变，容易产生多条其他方向的裂纹，使结果出现误差。上述几种方法无论是通过劈裂法还是通过单轴拉伸法测量水泥石的抗拉强度，都存在一定的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种水泥石抗拉强度的测试装置及方法，样品材料为水泥石，样品形状为圆柱状，可通过特定的养护容器养护，一个水泥石样品可以测试多次，提高了水泥石样品的使用效率，对多次测试的结果取加权平均值，可以更准确地测量该样品的抗拉强度。通过单轴拉伸的方法，能直观地观察破坏过程并准确地计算该水泥石的抗拉强度，避免了巴西劈裂法和轴向压裂法中的应力换算和理论假设带来的误差。

相比于普通单轴拉伸法，该方法将样品竖放，通过受力套筒和固定夹具固定在测试平台上，中心拉杆与测试平台限制了样品位置，确保中心拉杆与样品的中轴线在同一直线上，避免了传统单轴拉伸法、巴西劈裂法和轴向压裂法中容易产生的偏心力。受力套筒与固定夹具的凸槽卡在小模具表面，没有作用在水泥石样品上，避免了在水泥石上的应力集中。