[發(fā)明專利]一種測定砂漿動態(tài)彎拉力學性能的試驗方法及試驗裝置

無效

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• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103278396A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 周繼凱;陳徐東;金龍;錢萍萍;黃俊凱;王文峰;嚴媛媛;慕建磊;潘楊
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 虞希光

技術領域

本發(fā)明涉及一種測定砂漿動態(tài)彎拉力學性能的試驗方法及試驗裝置，用于砂漿動態(tài)力學性能的研究，屬于混凝土建筑領域。

背景技術

土木工程領域中，混凝土動態(tài)力學特性對于正確評價高拱壩結構的抗震、抗爆安全度，以及合理的設計和建設具有重要的理論和實際意義。水泥砂漿作為混凝土的基本組成部分，是混凝土細觀尺度研究的前提和基礎。國內外對水泥砂漿的動態(tài)力學特性采用Hopkinson壓桿技術研究了砂漿的動態(tài)壓縮和拉伸試驗，試驗方法從單軸壓縮擴展到拉伸、扭轉以至多種受力狀態(tài)的組合。對于一般的軸壓/拉和劈拉試驗的試樣尺寸能夠滿足Hopkinson?壓桿原試驗裝置中的基本要求，而三點彎拉試驗中的試樣尺寸不能滿足Hopkinson?壓桿原試驗裝置中的基本要求，且壓桿試驗中的基本假定也較難滿足，從而沒有形成統(tǒng)一的測定砂漿動態(tài)彎拉力學性能的加載方法及試驗裝置。因此，研發(fā)一種較精確直接的測定砂漿動態(tài)彎拉力學性能的試驗方法和試驗裝置，對于全面探索混凝土動態(tài)特性，制定標準的動態(tài)彎拉試驗方案具有十分重要的意義。?

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服測定砂漿動態(tài)彎拉力學性能的試驗方法的不足，提供一種可直接測定砂漿動態(tài)彎拉力學性能的試驗方法及試驗裝置。一種測定砂漿動態(tài)彎拉力學性能的測定裝置，包括試驗平臺、立方體裝置、墊條、鋼板、PVDF壓力傳感器、PVDF壓力傳感器的封裝裝置；所述的立方體裝置為安裝固定試件的鋼構架，尺寸可根據(jù)試件的尺寸定制，作為試件側向放置時的支座裝置；所述的墊條為試件彎拉試驗三分點加載點的鋼墊條，與試件緊密固定；所述的鋼板為力直接加載時的鋼板，即可實現(xiàn)砂漿動態(tài)彎拉試驗的三分點的加載，尺寸為試件一致即可；所述的PVDF壓力傳感器為直接測定力的裝置，與鋼板及入射桿緊密固定，尺寸為直徑?37mm、厚度1cm圓形精鋼塊將壓電膜固定。

為了直接測定砂漿動態(tài)彎拉力學性能中加載力的大小，本發(fā)明提出了PVDF壓力傳感器封裝裝置，該裝置包括PVDF壓電薄膜、銅箔、絕緣膜、圓形精鋼塊；所述的PVDF壓電薄膜與電極相連，直接測定力的電壓信號與試件關系；所述的銅箔為充當導電引線，單面導電與壓電薄膜上下各相連，尺寸為30μm厚且與壓電膜同寬；所述的絕緣膜既起到隔電絕緣作用又起到找平作用，粘貼在圓形精鋼塊上，厚度為30μm；所述的精鋼塊為固定并封裝壓電薄膜的裝置，直徑?37mm，厚度1cm；由壓電薄膜兩極的引線連接在橋盒的電阻上，并將橋盒電阻與示波器直接相連，從而可得出加載力的電壓信號圖。

本發(fā)明的砂漿動態(tài)彎拉力學性能的試驗方法，包括以下步驟：

步驟A、制作試件，所述試件為砂漿標準長方體形，并按水泥膠砂標準養(yǎng)護條件養(yǎng)護；

步驟B、安裝試件，選用鋼質墊條，固定在試件的三分點處，作為加載點。墊條上方采用與試驗裝置一致的鋼板，尺寸可與試件相同，作為加載裝置。為了直接測出加載力的大小，將PVDF壓力傳感器與鋼板緊密相連，且壓力傳感器經(jīng)橋盒電阻和示波器相連；

步驟C、安裝Hopkinson?壓桿裝置，Hopkinson?壓桿由撞擊桿、入射桿和透射桿組成，由于三點彎拉試驗中，受試件尺寸及受拉力學性能的因素影響，入射波不能通過試件形成透射波，不能得出試件的變形效應。因此，去除透射桿裝置，將應變片粘貼在試件上，且經(jīng)橋盒與放大器（動態(tài)應變儀）相連；

步驟D、在儀器上固定距離L₀的兩點處裝有兩個紅外感光儀器，通過探測子彈經(jīng)過的時間，得出子彈的速度，從而可測定不同應變率情形下的砂漿彎拉力學性能的應力應變關系；

步驟E、放大器即動態(tài)應變儀可以將壓力傳感器和試件上測得的應變信號轉化為電壓信號與時間的關系，將放大器與示波器相連，繼而可以被示波器記錄，將示波器和電腦相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，提高試驗數(shù)據(jù)存儲效率；

步驟F、將入射桿緊貼在壓力傳感器一端，并與試件的鋼板及試件緊密固定；

步驟G、加載系統(tǒng)由氮氣驅動、壓力控制表、槍膛及撞擊桿（子彈）組成。試驗時，打開氮氣閥門，驅動子彈，使之從槍膛發(fā)射出。可以通過調整控制壓力表的讀數(shù)，實現(xiàn)子彈射出速度的大小。

進一步的，所述步驟G之后還包括，

步驟H、調整荷載的加載速率，重復步驟A-步驟G，從而得出不同應變率情形下的砂漿動態(tài)彎拉力學性能的應力與應變的關系。進而可以研究砂漿彎拉性能隨應變率變化的規(guī)律。