混凝土抗折試驗機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及工程檢測試驗技術領域，特別是涉及一種混凝土抗折試驗機。
【背景技術】
[0002] 彎曲（抗折）強度和變形是混凝土的重要材料屬性，在道路和機場工程中，混凝土 彎曲（抗折）強度還是結構設計和質量控制的重要指標。實際中，由于彎曲加載模式相對 于直接拉伸更易于實現，彎曲（抗折）試驗常常作為評價混凝土抗拉性能的替代方法，但 由于目前尚無統一適用的彎曲強度測試設備和變形測試裝置，即使對同種類型的混凝土材 料，不同研宄人員所得的試驗結果往往存在一定差異，同時，現有的多種測試彎曲變形裝置 的部分組件由于不能重復利用，造成了資源浪費，有些裝置還需要將變形測試組件粘貼于 試件上，所需的速凝膠水極易污染環境，其揮發氣體還會對操作人員的健康造成危害，而且 操作不便、測試效率低。因此，有必要開發一種簡單、適用的混凝土抗折試驗機，為科學研 宄和工程質量檢測提供可靠保障。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種設計合理、結構簡單、環 保高效、能精準測試混凝土抗彎折強度和抗彎折變形能力的混凝土抗折試驗機。
[0004] 為達到上述目的，所采取的技術方案是：
[0005] -種混凝土抗折試驗機，包括主體框架、設置在主體框架上的試件加載夾具、加載 裝置、試件變形測試夾具和自動控制采集系統，所述的主體框架包括承臺、主梁、設置在承 臺底部的框架底座、和設置在承臺與主梁之間的立柱，所述的加載裝置包括設置在主梁上 的上加載單元和設置在承臺上的下加載單元，所述的立柱上滑動套設有上加載梁和下加載 梁，上加載梁和下加載梁之間的立柱上套設有高強彈簧，上加載梁和下加載梁分別與上加 載單元和下加載單元對應頂緊設置，所述的試件加載夾具包括分別對應設置在上加載梁和 下加載梁上的上試件夾具單元和下試件夾具單元，上試件夾具單元與上加載梁之間通過聯 結軸連接。
[0006] 所述的上加載單元包括與主梁上開設的螺孔匹配的上加載桿和設置在上加載桿 頂部的加載轉盤，所述的下加載單元包括與承臺上開設的螺孔匹配的下加載桿和驅動下加 載桿的驅動電機，所述的下加載桿底部外側套設有導向套，導向套固定設置在框架底座上， 所述的驅動電機與下加載桿之間通過變向傳動齒輪傳動連接；所述的上加載桿和下加載桿 頂端均為球面結構，其分別與上加載梁和下加載梁之間形成點接觸。
[0007] 所述的上試件夾具單元包括依次設置的載荷傳感器、上壓板、呈U型槽狀的上支 座、與上支座通過聯結軸連接的加載小梁和設置在加載小梁底部的加載輥，所述的加載小 梁底部設有弧形凹槽，所述的加載輥匹配設置在弧形凹槽內，且加載輥兩端與加載小梁之 間設置有拉接彈簧，所述的上壓板底部開設有滑動導槽，所述的上支座通過螺栓匹配連接 設置在滑動導槽內。
[0008] 所述的下試件夾具單元包括開設在下加載梁上的滑動導槽、通過螺栓匹配連接設 置在滑動導槽內的下支座、和設置在下支座頂部的加載輥，所述的下支座頂部設有弧形凹 槽，所述的加載輥匹配設置在弧形凹槽內，且加載輥兩端與下支座之間設置有拉接彈簧，所 述的下支座外側還固定設置有側擋板。
[0009] 所述的試件變形測試夾具包括位移計主架、位移計副架和位移計，所述的位移計 主架包括通過旋緊螺釘搭設固定在試件上的主架左肢、主架右肢、連接主架左肢和主架右 肢并用來固定位移計的橫桿，所述的橫桿與主架右肢為一體結構，橫桿與主架左肢對應處 開設有條形槽，所述主架左肢上對應的旋緊螺釘穿過條形槽與試件頂緊固定；所述的位移 計副架包括通過旋緊螺釘搭設固定在試件受彎變形區的副架本體、和設置在副架本體端部 與位移計端部的頂珠對應匹配的頂板。
[0010] 所述的試件變形測試夾具還包括有裂縫張開測量機構，所述的裂縫張開測量機構 包括通過旋緊螺釘夾設固定在試件底部的加持卡具、頂板卡具、以及固定設置在加持卡具 底部的位移計，所述的位移計端部頂設在頂板卡具下部伸出的測試擋板上。
[0011] 所述的加持卡具和頂板卡具的加持點以試件中心左右對稱布置。
[0012] 所述的位移計為LVDT位移傳感器。
[0013] 采用上述技術方案，所取得的有益效果是：
[0014] (1)提供自動和手動兩種加載方式，可適于于不同的測試目的和測試條件，如因斷 電電機無法工作，或者對控制條件更敏感的試驗，如獲得混凝土破壞應力-應變全曲線的 下降段，使該儀器具有更強的適應性；
[0015] (2)荷載傳感器上部聯結軸和上支座聯結軸的設置，使加載裝置和試件的接觸緊 密，確保試件受力均勻，避免了因試件制作偏差對試驗結果造成的不利影響；
[0016] (3)上支座和下支座的滑動調節結構可滿足不同加載模式、不同試件尺寸的試驗 要求，擴展了試件加載夾具的適用性、靈活性；
[0017] (4)下支座試件定位擋板的設置便于快速裝載和精準定位試件，提高試驗效率和 試驗精度；
[0018] (5)試件變形測試夾具的設計使對試件和位移計的夾持更為方便、測試結果更精 準、投入成本更低、操作更環保；
[0019] (6)試件純彎段底部設置的裂縫張開測量機構可直接測試試件純彎段裂縫的張開 位移量，為對比分析提供了有價值的數據；
[0020] (7)本試驗機采用LVDT位移計測定試件變形，避免因采用粘貼應變片方法帶來的 操作繁瑣、成本較高的缺點；
[0021] (8)數據采集系統能實時記錄試驗過程中的數據并能對試驗結果進行分析處理， 給出合理的參數；
[0022] 本實用新型的混凝土抗折試驗機設計合理、結構簡單、控制方式靈活、操作方便、 環保高效、可準確獲得混凝土彎曲破壞的應力-應變曲線，因而易于推廣實施。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0024] 圖2為本實用新型試件變形測試夾具和加載裝置的結構示意圖之一。
[0025] 圖3為本實用新型試件變形測試夾具和加載裝置的結構示意圖之二。
[0026] 圖4為普通混凝土抗折破壞荷載-撓度全曲線圖。
[0027] 圖5為鋼纖維混凝土抗折破壞荷載-撓度全曲線圖。
[0028] 圖中序號：圖中為承臺、2為主梁、3為框架底座、4為立柱、5為上加載梁、6為下 加載梁、7為高強彈簧、8為聯結軸、9為上加載桿、10為加載轉盤、11為下加載桿、12為驅動 電機、13為導向套、14為變向傳動齒輪、15為載荷傳感器、16為上壓板、17為上支座、18為 加載小梁、19為加載輥、20為拉接彈簧、21為滑動導槽、22為下支座、23為側擋板、24為主 架左肢、25為主架右肢、26為橫桿、27為條形槽、28為旋緊螺釘、29為副架本體、30為頂板、 31為加持卡具、32為頂板卡具、33為LVDT位移傳感器、34為測試擋板、35為試件、36為計 算機、37為控制器、38為調速變頻器。
【具體實施方式】
[0029] 以下結合附圖對本的【具體實施方式】做詳細說明。
[0030] 實施例一：參見圖1、圖2, 一種混凝土抗折試驗機，包括主體框架、設置在主體框 架上的試件加載夾具、加載裝置、試件變形測試夾具和自動控制采集系統。
[0031] 其中主機框架包括主梁2、承臺1、左右兩立柱4和框架底座3,所述的加載裝置包 括設置在主梁2上的上加載單元和設置在承臺1上的下加載單元，所述的立柱4上滑動套 設有上加載梁5和下加載梁6,上加載梁5和下加載梁6之間的立柱4上套設有高強彈簧 7,上加載梁5和下加載梁6分別與上加載單元和下加載單元對應頂緊設置，所述的試件加 載夾具包括分別對應設置在上加載梁和下加載梁上的上試件夾具單元和下試件夾具單元， 上試件夾具單元與上加載梁之間通過聯結軸8連接。
[0032] 其中主機框架的承臺1和框架底座3之間構成一箱體結構，并具有一定剛度，為下 加載桿11、驅動電機12等傳力組件的安裝以及上部加載機構的安裝提供牢固支撐，并為安 裝于其內部的各個組件提供防護。所述的左右立柱4分別固結在承臺1左右兩端的中心，所 述的主梁2固結于左右立柱4頂部，構成了主機框架的加載結構，為荷載的施加提供反力。
[0033] 所述的加載裝置中的上加載單元為手動加載，下加載單元為自動加載。所述的上 加載單元包括與主梁2上開設的螺孔匹配的上加載桿9和設置在上加載桿頂部的加載轉盤 10,加載轉盤10與上加載桿9采用剛性連接，上加載桿9為螺桿，穿過主梁2中心設置的螺 孔。加載轉盤10順時針旋轉可使上加載桿9繞螺孔向下行進，頂緊上加載梁5。所述上加 載桿9頂端為球面，與上加載梁5形成點接觸，立柱4上套設的兩個高強彈簧7的長度和彈 性系數均相同，避免加載時上加載梁兩端套孔與左右主柱產生彎矩。上加載梁5向下行進 可帶動連接在其下部中心的上試件夾具單元使試件受力，實現手動加載。所述的下加載單 元的驅動電機12固定于框架底座3上，驅動電機12主軸連接變向傳動齒輪14,變向傳動齒 輪14與下加載桿11中部設置的輪齒咬合，變向傳動齒輪14的轉動可帶動下加載桿11做 上升和下降行進運動，下加載桿11下部為光滑圓桿結構，套于導向套13中，保證下加載桿 11的垂直穩定性。下加載桿11頂端也為球面結構，與下加載梁6形成點接觸，下加載梁6 與上加載梁5形成上下對稱結構，當上加載梁5不動時，下加載梁5在電機推動下向上行進 可帶動連接在其上的下試件夾具單元使試件受力，實現由電機帶動的自動加載。
[0034] 所述的上試件夾具單元包括依次設置的載荷傳感器15、上壓板16、呈U型槽狀的 上支座17、與上支座17通過聯結軸8連接的加載小梁18和設置在加載小梁18底部的加載 輥19,上壓板16底面中心左右方向設置滑動導槽21，上支座17通過滑動導槽21中的螺栓 與上壓板16連接，并可固定在上壓板16的任意位置。加載小梁18采用聯結軸8與上支座 17進行聯結，側面上端呈圓錐型的加載小梁18可繞聯結軸8轉動，所述的加