[发明专利]一种超高强超高韧性混凝土劈裂拉伸测试装置及其方法

说明书

一种超高强超高韧性混凝土劈裂拉伸测试装置，包括弧形压头、带缺口试件和引伸计，带缺口试件的缺口处放置有钢制垫条；弧形压头安装于万能试验机上，作为上、下压头；弧形压头、钢制垫条和带缺口试件依次相接触，形成载荷传递路径；引伸计横向的设置于带缺口试件上，用于测量横向开裂位移。本发明还包括超高强超高韧性混凝土劈裂拉伸测试装置的方法。本发明装置结构简单，操作步骤简单，设备投资少，检测效率高，成本较低，适于在科研和工程中推广使用；能够有效解决了由于UHPC延展性较大，传统劈裂方法加载过程中试件开裂难以沿中线扩展，裂缝发生偏转，引起检测结果误差较大的问题；检测结果与单轴拉伸结果具有较好的一致性。

技术领域

本发明涉及混凝土拉伸测试技术领域，具体涉及一种超高强超高韧性混凝土劈裂拉伸测试装置及其方法。

背景技术

超高性能混凝土是一种高密实、高强高韧、耐久性良好的新型水泥基复合材料，在工程实践中具有广泛的应用前景。超高性能混凝土的突出优势主要体现在以下几方面：超高拉伸强度(5MPa以上)、高弯曲强度(25MPa以上)和高韧性，能够使结构趋于轻巧，适当减少钢筋用量。这种突出优势立足于UHPC基体与纤维之间的高效协同机制之上，能够显著提升纤维的有效利用效率，是实现UHPC高抗拉强度、拉伸塑性、高韧性和应变硬化、多裂缝开裂等行为的根本。其中，单轴拉伸实验是测试混凝土抗拉能力的主要方法。使用传统单轴拉伸测试对UHPC拉伸能力进行测定时，混凝土会随着拉力的增大而导致夹具夹持越来越不牢固，这样容易导致夹具与混凝土脱离，或从夹具与试件接触处开始破坏，这样严重影响了实验的结果。针对UHPC单轴拉伸测试方法的操作步骤复杂，设备投资成本高，检测效率较低的问题，急需提供一种更为简便、经济效益高、准确性高的UHPC拉伸性能测试方法来反映混凝土中基体和纤维真实协同作用。

劈裂拉伸测试方法作为一种抗拉强度间接测试方法，测试方法使用简单，且相较于弯曲拉伸测试，测试结果与单轴拉伸强度更为接近。但采用传统的无缺口劈裂拉伸测试方法测定UHPC拉伸性能时，由于UHPC具有超高纤维增韧作用，会导致裂缝偏转，产生偏心破坏，无法表现出有效的纤维增强增韧效果。

CN215296949U公开一种立方体试块劈裂试验装置，包括支架、上垫条和下垫条。所述上垫条上表面呈平面，下表面呈弧面；所述下垫条下表面呈平面，上表面呈弧面。该夹具将上、下垫条设置为弧面结构，需反复调整试件，将试件平稳的放置在弧面结构。CN211954975U公开一种水泥混凝土立方体劈裂抗拉强度试验装置，包括上、下压头，限位立柱、升降机构和挡块。通过限制两个侧板之间的距离、下压板上梯形压块的位置，使得试块放入挡块中时即与夹具具有良好的对中性。CN215414755U公开一种混凝土劈裂拉伸强度试验装置，包括承压板、位于承压板两侧的固定架、导向柱以及上压板。其专利对上压板和承压板的形状进行优化，减轻试验装置重量。但是，上述方法主要考虑优化试验装置以便安装劈裂试块和调试，对如何反映混凝土基体和纤维真实协同作用，提升纤维的有效利用效率，并未予以考虑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种所得劈裂拉伸强度与单轴拉伸强度相似，能准确测量UHPC拉伸应变硬化和多裂缝开裂行为的超高强超高韧性混凝土劈裂拉伸测试装置及其方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种超高强超高韧性混凝土劈裂拉伸测试装置及其方法，包括弧形压头、带缺口试件和引伸计，所述带缺口试件的缺口处放置有钢制垫条；所述弧形压头安装于万能试验机上，作为上、下压头；所述弧形压头、钢制垫条和带缺口试件依次相接触，形成载荷传递路径；所述的引伸计横向的设置于带缺口试件上，用于测量横向开裂位移。

进一步，所述带缺口试件的缺口为三角型缺口，缺口高度与弧形压头的直径相匹配。

进一步，所述弧形压头为半圆柱体结构。

进一步，所述钢制垫条尺寸与带缺口试件的缺口尺寸相匹配，放置在试件缺口上，便于增大弧形压头与带缺口试件的接触面，传递外加载荷至待测试件上。