專利名稱：塑性混凝土彈性模量測試儀的制作方法
技術領域：
塑性混凝土彈性模量測試儀技術領域:本實用新型涉及一種塑性混凝土彈性模量測試儀，適用于土木工程、水利工程、交通工程等對塑性混凝土的彈性模量及應力與應變關系的試驗研究上。
背景技術：
:塑性混凝土是由水泥、水、粘土、膨潤土、砂子、石子等材料經攪拌、澆筑、凝結、硬化而成的柔性工程材料，廣泛應用于海港、碼頭、地鐵、重要堤防、人工湖和廢物處理中的防滲設計以及城市高層建筑中的基礎工程，水利工程對塑性混凝土的應用較多，尤以大壩、圍堰防滲墻為主。我國對塑性混凝土的研究始于20世紀80年代初。1984年長江科學院馮霞芳等學者對塑性混凝土進行研究，并研制出命名為“柔性材料”的高強度低初始模量的塑性混凝土，清華大學于玉貞等學者對長江三峽水電站深水圍堰柔性心墻的應力應變進行了理論計算和分析，結果表明:防滲墻若采用柔性材料，將會使整個墻體內應力值降低80%左右，同時，墻內無拉應力存在。1988年9月我國在新疆烏拉泊水庫除險加固工程中首次使用塑性混凝土防滲墻，華北水利水電學院學者曾對該壩塑性混凝土防滲墻作了有限元計算。1989年3月，福建水口水電站主圍堰首次將塑性混凝土用于圍堰防滲墻，并取得了良好的效果。隨后，塑性混凝土在許多大中型水電工程中推廣應用，如三峽大壩一、二期圍堰、小浪底上游圍堰、水口水電站二期上圍堰、丹江口水庫副壩、冊田水庫、十三陵抽水蓄能尾水圍堰、十三陵下池壩防滲墻、隔河巖電站主圍堰、岳城水庫大壩副壩、鳳亭河水庫主壩等。國內的試驗研究工作雖然比國外晚一二十年，但是進展比較迅速。中國水利水電基礎工程局、長江水利研究院、清華大學、鄭州大學、南昌大學、武漢理工大學、西安理工大學等單位開展了塑性混凝土課題的試驗研究。通過上述單位和學者們對塑性混凝土配合比試驗研究、靜力特性試驗研究、動力特性試驗研究、塑性混凝土主要物理力學性質及施工工藝、施工方法等方面的研究，對塑性混凝土的性能有了較為全面的了解，獲得了一些對塑性混凝土防滲墻設計具有指導意義的結論，同時也推動了國內塑性混凝土防滲墻技術的發(fā)展，使得塑性混凝土在大壩工程、基礎工程、除險加固工程中廣泛應用。彈性模量是塑性混凝土的一項重要力學指標，它反映了塑性混凝土所受應力與所產生應變之間的關系，是進行塑性混凝土配合比設計的一個重要參數。由于塑性混凝土是一種新型建筑材料，目前對其彈性模量的測試方法沒有一個合適的標準，因而，對塑性混凝土彈性模量的試驗方法研究就顯得至關重要目前國內研究塑性混凝土彈性模量的測試是采用混凝土彈性模量的測試方法，有下列幾種方法:I)變形測量架(混凝土彈性模量儀)法:變形測量架由上環(huán)支架、下環(huán)支架、接觸桿、千分表(位移傳感器)和緊定螺釘等組成。試驗開始前，將彈性模量測定儀放置于平整的平面上，旋出試塊緊定螺釘，裝上千分表，松開固定板緊定螺釘，取下固定板，則測定儀已在試塊上定位。將測定儀連同試塊置于壓力試驗機的下壓板上，試塊中心與壓力機下壓板中心對準，千分表(位移傳感器)調零。這樣即可參照《水工混凝土試驗規(guī)程(SL352-2006 )中測試普通混凝土彈性模量的靜彈模儀法法進行試驗。這種方法測試混凝土彈性模量是可行的，但存在如下問題:(1)因塑性混凝土試件彈性模量較低，泊松比較大，試件受壓后沿軸向和橫向兩個方向均產生較大變形，橫向變形產生的力使上環(huán)支架和下環(huán)支架變位，使千分表(位移傳感器)產生位移，這樣測試的數據就產生較大誤差很難連續(xù)取得千分表(位移傳感器)讀值。(2)變形測量架的緊定螺釘端部較尖，塑性混凝土強度較低，試件發(fā)生橫向變形時因由測量架上環(huán)支架和下環(huán)支架的約束，緊定螺釘端部會觸到塑性混凝土內的粗骨料致使變形測量架變位。(3)試件受力后發(fā)生橫向變形時，變形測量架緊定螺釘阻止了試件的橫向變形使試件的縱向變形變小。所以這種測試方法無法精確的測試到試件的豎向變形值即難以得到試件的實際彈性模量值。2)應變片法:塑性混凝土中摻有較多的粘土、膨潤土，表面粗糙且應變片很難貼上去；即使是貼上去也由于采用的膠結劑硬化后彈模較大，難以保證與塑性混凝土同步變形，塑性混凝土的彈性模量較低，泊松比較大，其縱向壓應變由于受橫向拉應變影響太大，將不能測出塑性混凝土的實際縱向壓應變即難以測出測試件的實際抗壓彈性模量。3)試件對稱的兩側粘貼用于固定千分表和變形標距桿鋼塊的方法:為消除變形測量架(混凝土彈性模量儀)法對塑性混凝土軸向和徑向的變形約束，考慮在試件對稱兩側粘貼直角鋼塊做為變形基點進行測試，當采用標距為150mm的測試方法測定其靜壓彈性模量時，粘貼用于固定千分表和變形標距桿的鋼塊所用粘結劑的塑性很大，即使固化后仍有相當大的塑性，使得試件仍有很大一部分變形無法測出來，用千分表測出的變形比試件實際變形小得多，這樣算出的彈性模量值將會比實際的彈性模量值大得多。4)變形標距采用300mm的測試方法:雷袖玲等學者參照《水利水電工程巖石試驗規(guī)程》(SL264-2001)中變形較大的軟巖和極軟巖的測試方法測定塑性混凝土的彈性模量。測試時將測表安裝在固定于試驗機立柱的磁性表架上，并在試件上、下端面各墊一塊薄鋼板。將測表與壓力機下承壓板接觸，并使其與試件間隙最小但又不接觸試件。調整壓力機使試件與壓力機上承壓板完全接觸，此時即為試驗的初始讀數。這種采用300_試件全長進行測試塑性混凝土的彈性模量的方法，也存在以下問題，試驗開始階段測量的試件變形值并不是真正意義上的塑性混凝土的變形，存在部分試驗機的調平位移，而且由于試驗機上下壓板對試件的“環(huán)顧效應”約束，使得試件端部附近區(qū)域處于三向應力狀態(tài)，測出并不是真正的單軸狀態(tài)下試件的變形，所以得出的也不是單軸狀態(tài)下試件的真正彈性模量。實用新型內容:本實用新型所要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種塑性混凝土彈性模量測試儀，通過增加塑性混凝土橫向變形吸收器使之符合塑性混凝土的變形性能的測試裝置，從而測試出試件的實際彈性模量值。本實用新型為解決技術問題所采取的技術方案是:一種塑性混凝土彈性模量測試儀，包括上環(huán)支架、下環(huán)支架、千分表(或位移傳感器)、調節(jié)螺栓、支架固定板緊定螺釘、支架固定板和千分表緊定螺釘，在所述的上環(huán)支架和下環(huán)支架上各設置有兩個變形吸收器，所述變形吸收器包括緊定螺釘旋扭、圓柱型彈簧擋板及緊固螺釘、圓柱型彈簧、圓柱型彈簧外套筒和圓柱型彈簧定位板及觸桿，所述圓柱型彈簧擋板及緊固螺釘、圓柱型彈簧定位板及觸桿和圓柱型彈簧外套筒之間緊密配合，所述圓柱型彈簧的外徑和圓柱型彈簧外套筒的內表面留有間隙。所述圓柱型彈簧外套筒與上環(huán)支架或下環(huán)支架之間螺紋連接，所述圓柱型彈簧擋板及緊固螺釘與緊定螺釘旋扭之間通過固定螺釘固定連接。在所述的上環(huán)支架和下環(huán)支架上各設置有兩個測試件緊定螺釘，所述的兩個測試件緊定螺釘與兩個變形吸收器相鄰設置，均勻分布。所述的測試件緊定螺釘與測試件接觸的端部采用球面設計；所述圓柱型彈簧定位板及觸桿與測試件接觸的端部也采用球面設計。本實用新型的積極有益效果如下:本實用新型通過在上環(huán)支架和下環(huán)支架上各設置有兩個變形吸收器，當塑性混凝土試件受力后發(fā)生橫向變形時，變形吸收器的圓柱型彈簧也發(fā)生壓縮變形，這樣就吸收了試件受力后發(fā)生橫向變形所產生的能量，使得上環(huán)支架和下環(huán)支架不發(fā)生變位，且變形吸收器及緊定螺釘和試件接觸的端部采用球面設計以防止變形吸收器及緊定螺釘的端部刺入塑性混凝土內，以保證上環(huán)支架和下環(huán)支架的穩(wěn)定，這樣就保證了塑性混凝土試件豎向變形的測試精度，克服了混凝土彈性模量變形測量架法測試塑性混凝土彈性模量方法存在的不足，使之符合塑性混凝土變形性能的彈性模量測試方法，得到試件的真實的豎向變形值，即能夠得到符合塑性混凝土變形性能的彈性模量值。本實用新型的變形吸收器可拆卸，可方便的更換圓柱型彈簧，設計制作簡單，可重復使用，安裝操作簡便，不僅適用于塑性混凝土彈性模量的測試，也可用于普通混凝土彈性模量的測試，尤其適用普通混凝土應力應變關系全曲線的測試。


:圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖2中A-A處的剖視圖。
具體實施方式
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以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明:參見圖1、圖2和圖3，一種塑性混凝土彈性模量測試儀，包括上環(huán)支架1、下環(huán)支架
2、千分表(或位移傳感器)3、調節(jié)螺栓4、支架固定板緊定螺釘5、支架固定板7和千分表緊定螺釘9，在上環(huán)支架I和下環(huán)支架2上各設置有兩個變形吸收器6，所述變形吸收器6包括緊定螺釘旋扭10、圓柱型彈簧擋板及緊固螺釘11、圓柱型彈簧12、圓柱型彈簧外套筒13和圓柱型彈簧定位板及觸桿14，所述圓柱型彈簧擋板及緊固螺釘11、圓柱型彈簧定位板及觸桿14和圓柱型彈簧外套筒13之間緊密配合，所述圓柱型彈簧12的外徑和圓柱型彈簧外套筒13的內表面留有間隙，圓柱型彈簧外套筒13與上環(huán)支架I或下環(huán)支架2之間螺紋連接，圓柱型彈簧擋板及緊固螺釘11與緊定螺釘旋扭10之間通過固定螺釘固定連接，在所述的上環(huán)支架I和下環(huán)支架2上各設置有兩個測試件緊定螺釘8，兩個測試件緊定螺釘8與兩個變形吸收器6相鄰設置，均勻分布。其中:測試件緊定螺釘8與測試件接觸的端部采用球面設計，圓柱型彈簧定位板及觸桿14與測試件接觸的端部也采用球面設計。本實用新型通過在上環(huán)支架I和下環(huán)支架2上各設置有兩個變形吸收器6，當塑性混凝土試件受力后發(fā)生橫向變形時，變形吸收器6的圓柱型彈簧12也發(fā)生壓縮變形，這樣就吸收了試件受力后發(fā)生橫向變形所產生的能量，使得上環(huán)支架I和下環(huán)支架2不發(fā)生變位，且變形吸收器及緊定螺釘和試件接觸的端部采用球面設計以防止變形吸收器及緊定螺釘的端部刺入塑性混凝土內，以保證上環(huán)支架I和下環(huán)支架2的穩(wěn)定，這樣就保證了塑性混凝土試件豎向變形的測試精度，克服了混凝土彈性模量變形測量架法測試塑性混凝土彈性模量方法存在的不足，使之符合塑性混凝土變形性能的彈性模量測試方法，得到試件的真實的豎向變形值，即能夠得到符合塑性混凝土變形性能的彈性模量值。
權利要求1.一種塑性混凝土彈性模量測試儀，包括上環(huán)支架(I)、下環(huán)支架(2)、千分表或位移傳感器(3)、調節(jié)螺栓(4)、支架固定板緊定螺釘(5)、支架固定板(7)和千分表緊定螺釘(9)，其特征在于:在所述的上環(huán)支架(I)和下環(huán)支架(2)上各設置有兩個變形吸收器(6)，所述變形吸收器(6)包括緊定螺釘旋扭(10)、圓柱型彈簧擋板及緊固螺釘(11)、圓柱型彈簧(12)、圓柱型彈簧外套筒(13)和圓柱型彈簧定位板及觸桿(14)，所述圓柱型彈簧擋板及緊固螺釘(11 )、圓柱型彈簧定位板及觸桿(14)和圓柱型彈簧外套筒(13)之間緊密配合，所述圓柱型彈簧(12)的外徑和圓柱型彈簧外套筒(13)的內表面留有間隙。
2.根據權利要求1所述的塑性混凝土彈性模量測試儀，其特征在于:所述圓柱型彈簧外套筒(13)與上環(huán)支架(I)或下環(huán)支架(2)之間螺紋連接，所述圓柱型彈簧擋板及緊固螺釘(11)與緊定螺釘旋扭(10 )之間通過固定螺釘固定連接。
3.根據權利要求2所述的塑性混凝土彈性模量測試儀，其特征在于:在所述的上環(huán)支架(I)和下環(huán)支架(2)上各設置有兩個測試件緊定螺釘(8)，所述的兩個測試件緊定螺釘(8)與兩個變形吸收器(6)相鄰設置，均勻分布。
4.根據權利要求3所述的塑性混凝土彈性模量測試儀，其特征在于:所述的測試件緊定螺釘(8)與測試件接觸的端部采用球面設計；所述圓柱型彈簧定位板及觸桿(14)與測試件接觸的端部也采用球面設計。
專利摘要本實用新型公開了一種塑性混凝土彈性模量測試儀，包括上環(huán)支架、下環(huán)支架、千分表或位移傳感器、調節(jié)螺栓、支架固定板緊定螺釘、支架固定板和千分表緊定螺釘，在上環(huán)支架和下環(huán)支架上各設置有兩個變形吸收器，變形吸收器包括緊定螺釘旋扭、圓柱型彈簧擋板及緊固螺釘、圓柱型彈簧、圓柱型彈簧外套筒和圓柱型彈簧定位板及觸桿。本實用新型在使用時，當塑性混凝土試件受力后發(fā)生橫向變形時，變形吸收器的圓柱型彈簧也發(fā)生壓縮變形，這樣就吸收了試件受力后發(fā)生橫向變形所產生的能量，使得塑性混凝土彈性模量測試儀的上環(huán)支架、下環(huán)支架不發(fā)生變位，這樣就保證了塑性混凝土試件豎向變形的測試精度，能夠得到符合塑性混凝土變形性能的彈性模量值。
文檔編號G01N3/02GK203011770SQ20122069817
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者張啟明, 高丹盈, 韓菊紅, 李楊, 張健 申請人:鄭州大學