[發(fā)明專利]3D打印混凝土條間/層間粘結力測試夾持裝置及方法

在審

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• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115127991A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設計）人: 羅曉瑜;吳玥;習熠棟;任更鋒
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 西安佩騰特知識產權代理事務所(普通合伙) 61226
• 代理人: 曹宇飛

本發(fā)明屬于混凝土測試技術領域，涉及一種3D打印混凝土條間/層間粘結力測試夾持裝置及方法，包括裝夾單元，所述裝夾單元包括夾具本體、應力件以及夾持棒；所述夾持棒軸向穿過夾具本體并與夾具本體緊固，所述應力件軸向與夾持棒軸向垂直，且應力件為兩個，兩個應力件關于夾持棒對稱設置；所述兩個應力件位于夾具本體內并均與夾具本體緊固。本發(fā)明能保證試塊拉應力分布均勻，試驗結果準確度高，試驗操作簡單。

技術領域

本發(fā)明屬于混凝土測試技術領域，涉及一種混凝土試塊粘結力試驗夾持裝置及夾持方法，尤其涉及一種3D打印混凝土條間/層間粘結力測試夾持裝置及方法。

背景技術

近年來，建筑3D打印技術漸漸成為了國內外科研的熱點，作為一種突破傳統(tǒng)建造生產方式以及鏈接工廠化、信息化生產的新型技術，3D打印混凝土不僅能夠顯著提高生產效率、減少資源浪費、減輕勞動強度和勞動成本，還在突破建筑造型、提升建筑設計的創(chuàng)新自由度上提供了支持。目前國內外相關企業(yè)及研究機構在建筑、公路、橋梁、隧道等領域均開始了混凝土3D建造實踐。

與傳統(tǒng)澆筑成型的混凝土結構不同，3D打印混凝土的打印方式為無需模板的逐條逐層堆積成型，這樣的建造方式保證了建造的快速性和自由性，但會不可避免地給結構引入先天層間弱面以及條間弱面。由于以上多種因素形成的弱面在一定程度上將成為打印結構潛在的缺陷，導致結構產生不協(xié)調的變形、不連續(xù)的力學性能，在溫度、活載作用下處于不利的受力狀態(tài)，易因應力集中而發(fā)生破裂，在3D打印構件后續(xù)的使用中容易損壞失效，進而影響整體結構的使用性及安全性，削弱結構的整體承載能力和長期耐久性能。

3D打印混凝土作為建筑材料，力學性能是實現(xiàn)建筑結構的重要保障。有很多科研機構針對3D混凝土技術所面臨的現(xiàn)實問題深入研究發(fā)現(xiàn)：針對3D打印混凝土力學性能的研究尚不系統(tǒng)，各國學者與研究機構應用的3D打印混凝土力學性能試驗方法各不相同。

目前，對于3D打印混凝土力學性能試驗方法的研究尚在進行中，仍沒有標準確立。現(xiàn)階段3D打印混凝土的拉伸測試方法有以下幾種：

(1)十字交叉法：十字交叉法通過U型夾具橫跨上層凈漿塊對下層凈漿塊施壓，從而使待測面受拉，但由于拉力施加的位置位于待測面兩側而不直接作用于待測面，下側凈漿塊實際受彎，待測面拉應力分布不均勻，邊緣比中部更快開裂，可能造成拉伸強度試驗結果的誤差。

(2)速凝劑粘結法；速凝劑粘結法通過使用速凝膠對試塊的上下表面與拉伸試驗機的上下盤座進行粘貼，然后對試塊進行拉伸；這樣的操作簡單易行但是由于速凝劑也會參與受力，其內部無法保證傳力的均勻性且有發(fā)生粘結失效的可能性，從而造成試驗失??；另外，實驗后，清理上下盤座殘留的速凝劑也較為困難，影響實驗效率，殘留的速凝劑也將直接影響上下盤座的平整性，影響下一次實驗的結果。

(3)利用夾具與試塊凹槽機械咬合法：利用夾具與預切的試塊凹槽機械咬合測量拉伸強度，由于拉伸時夾具與試塊一側的實際接觸長度僅為凹槽深度即5mm，試塊受拉集中造成待測面拉應力分布不均，試驗結果可能不夠準確；也可能導致試塊局部剪切破壞，導致實驗失敗。

(4)將構件澆筑成為啞鈴型試塊；待測面拉應力分布較為均勻，但由于試塊要在養(yǎng)護22d后進行額外體積澆筑，程序較為繁瑣；同時也受到新舊混凝土的粘結力影響，導致結構的失效面可能發(fā)生在新、舊混凝土的結合面上，而不是3D打印混凝土的層間界面，導致試驗失敗。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有拉伸試驗存在的拉應力分布不均以及試驗結果存在誤差的技術問題，本發(fā)明提供一種3D打印混凝土條間/層間粘結力測試夾持裝置及方法，試塊拉應力分布均勻，試驗結果準確度高，試驗操作簡單。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：