[实用新型]一种混凝土楔形劈裂试验装置

说明书

本实用新型公开了一种混凝土楔形劈裂试验装置，包括楔形加载系统、劈裂加载系统、预应力系统、试件、支座系统以及测量装置，楔形加载系统顶部同试验机相连、底部同劈裂加载系统相连，预应力系统分别同劈裂加载系统和支座系统相连，试件固定在支座系统上，测量装置固定在试件上；劈裂加载系统包括两带锯齿的矩形钢板，分别为第一矩形钢板和第二矩形钢板，两矩形钢板的锯齿相互咬合，矩形钢板两端通过辊轴各安装有一滚轮，两矩形钢板均放置在试件上且第二矩形钢板的锯齿向下延伸至试件顶部的缺口内，试验机驱动楔形加载系统向下运动，以带动两矩形钢板朝相反方向运动。本实用新型的优点是：减少了错误裂纹路径数量，提高了裂缝面积与试件体积之比。

技术领域

本实用新型涉及混凝土材料强度测量的技术领域，尤其是一种混凝土楔形劈裂试验装置。

背景技术

在现代土木工程中，对建筑材料的性能和行为精确了解对结构的经济和安全设计至关重要。近年来，人们越来越重视对结构峰后性能的评估，即达到极限荷载并发生破坏时的力学响应。

对于准脆性材料，峰值后拉伸行为表现为开裂。在材料的本构模型中，I型断裂能是校准软化材料行为的重要材料参数。与杨氏模量或单轴压缩和拉伸劈裂强度相比，精确的实验确定具体的I型断裂能仍是研究的课题，如三点弯试验，直接拉伸试验，紧凑拉伸试验，楔形劈裂试验等。试验表明，随着断裂面积的增加，实验散点和材料非均质性对所得结果的影响减小，但为了实验方案的经济设计，小体积试件更受欢迎。因此，需要提高断裂面积和高的断裂面积与试件体积的比值。劈裂试验有明显的优势，主要包括断裂面积与试样体积的比值较高，对重力效应几乎不敏感，试验过程误差较小，可对峰后状态进行稳定和控制的研究等。

现有技术下，为了安装试验装置和确定裂纹起始位置，试样需要有凹槽和初始缺口，这大大增加了制造难度，且对脆性材料的适用性降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种混凝土楔形劈裂试验装置，通过对劈裂加载系统结构进行改进，仅需在试件上设置缺口，就能实现对试件的断裂能的测量。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种混凝土楔形劈裂试验装置，其特征在于：包括楔形加载系统、劈裂加载系统、预应力系统、顶部带有缺口的试件、支座系统以及测量装置，所述楔形加载系统顶部同试验机相连、底部同所述劈裂加载系统相连，所述预应力系统分别同所述劈裂加载系统和所述支座系统相连，所述试件固定在所述支座系统上，所述测量装置固定在所述试件上；所述劈裂加载系统包括两带锯齿的矩形钢板，分别为第一矩形钢板和第二矩形钢板，两所述矩形钢板的锯齿相互咬合，所述矩形钢板两端通过辊轴各安装有一滚轮，两所述矩形钢板均放置在所述试件上且所述第二矩形钢板的锯齿向下延伸至所述试件顶部的缺口内，所述试验机驱动所述楔形加载系统向下运动，以带动两所述矩形钢板朝相反方向运动。

两所述矩形钢板的锯齿上均开设有弧形切口，其中，所述第一矩形钢板的锯齿上的弧形切口靠近于所述试件的缺口，所述第二矩形钢板的锯齿上的弧形切口与所述试件的缺口顶部边缘接触并远离于所述第一矩形钢板的锯齿上的弧形切口。

所述楔形加载系统包括水平梁和两楔块，所述楔块顶端同所述水平梁端部连接、底端安装在两所述矩形钢板同侧滚轮的中间。

所述预应力系统包括钢索和拉力控制装置，所述钢索两端分别同两所述矩形钢板的辊轴同端部连接且所述钢索缠绕在所述支座系统上，所述拉力控制装置安装在所述钢索上。

所述支座系统包括底座和中心线性支座，所述中心线性支座安装在所述底座内，所述中心线性支座顶部、两端部均延伸至所述底座外。

所述测量装置为线性位移传感器或引伸计。