[發明專利]高延性水泥基材料單軸拉伸模具及試件制法和測試方法

有效

• 申請號: 201910976514.3
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110530722B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 程永振;胡超;張慧;何淑欣;王智超;劉璇;張惠然;王宏歷;段寅虎;曹彬;曾祥明
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N1/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了高延性水泥基材料單軸拉伸模具及試件制法和測試方法，所述模具包括底板、下試模組件、下框架、中試模組件、上框架、上試模組件、第一纖維和第二纖維；所述下試模組件、中試模組件和上試模組件拼裝后結構一致且內部空腔形成多個呈啞鈴狀的試件區域，通過螺釘固定于底板；所述下框架和上框架通過螺釘固定于底板；所述第一纖維和第二纖維縱橫均勻設置于試件區域寬度變窄處；所述試件制法包括澆鑄和拆模流程，制得變截面處加密第一纖維和第二纖維的啞鈴狀試件。本發明模具實現一次性澆鑄多個試件，組裝和拆模方便；縱橫均勻布置的纖維對試件變截面處加筋，提高了試件的抗拉強度，有利于評價高延性水泥基材料的應變?硬化行為。

技術領域

本發明涉及高延性水泥基材料的力學性能測試領域，具體涉及一種高延性水泥基材料單軸拉伸模具及試件制作方法和測試方法。

背景技術

高延性水泥基材料ECC是一種特殊的高性能纖維增強水泥基材料。ECC材料基于斷裂力學和微觀力學理論進行設計，采用調整纖維、基質以及纖維與基質的界面性能等手段以提升ECC的力學性能。彎曲作用下，ECC材料展現出超高的變形能力，具有類似金屬的應變-硬化行為。

研究ECC材料的應變-硬化行為，多采用單軸拉伸試驗和彎拉試驗。進行單軸拉伸試驗時，由于傳統的薄板拉伸試件在靠近夾頭的位置容易出現應力集中，使得ECC試件在該處提前出現破壞性裂縫，不能很好的表現出ECC材料的應變.硬化特性以及多縫開裂行為。為此，很多學者采用“啞鈴型”或“狗骨型”試件開展ECC材料的單軸拉伸試驗，“啞鈴型”或“狗骨型”試件的寬度有一個平緩的過渡區，能夠很好地避免出現應力集中。

但是，如圖1所示，“啞鈴型”或“狗骨型”試件寬度變化處，由于界面面積變化而在拉伸過程中存在應力集中現象，存在影響試驗結果的提前開裂現象，易造成ECC材料單軸拉伸試驗中應力和應變小于實際值，影響ECC材料的應變-硬化行為的評價。

發明內容

發明目的：本發明提出一種高延性水泥基材料單軸拉伸模具，能夠解決高延性水泥基材料單軸拉伸狀態下力學性能評價問題；

本發明的第二個目的是提出一種基于上述模具制作試件的方法；

本發明的第三個目的是提出一種基于上述模具所制得試件的測試方法。

技術方案：本發明的一種高延性水泥基材料單軸拉伸模具，包括底板、下試模組件、下框架、中試模組件、上框架和上試模組件；所述下試模組件、中試模組件和上試模組件拼裝后結構一致且內部空腔形成多個形狀相同的呈啞鈴狀的試件區域，并通過螺釘固定在底板上；所述下框架和上框架的四個角通過螺釘固定在底板上；所述第一纖維和第二纖維放置于下試模組件和中試模組件、中試模組件和上試模組件之間，且交叉均勻設置于試件區域寬度變窄處。

其中，所述第一纖維垂直于試件區域長度方向的第二個寬度變化處并均勻布設。

其中，所述第二纖維垂直搭接在試件區域內的第一纖維上并均勻布設，其長度和第一纖維的布設寬度相同。

其中，所述下試模組件包括側翼下模塊、中部下模塊和邊部下模塊，通過螺釘連接固定；所述中試模組件包括側翼中模塊、中部中模塊和邊部中模塊，通過螺釘連接固定；所述上試模組件包括側翼上模塊、中部上模塊和邊部上模塊，通過螺釘連接固定。

其中，所述側翼下模塊、中部下模塊、邊部下模塊、側翼中模塊、中部中模塊、邊部中模塊、側翼上模塊、中部上模塊、邊部上模塊、下框架和上框架的厚度相同。

利用上述高延性水泥基材料單軸拉伸模具制作試件的方法，包括澆鑄流程和拆模流程制得變截面處加密第一纖維和第二纖維的啞鈴型試件；

所述澆鑄流程包括如下步驟：

(a)拼裝下試模組件并置于底板上，將下試模組件螺孔和底板螺孔對正；