鋼筋與混凝土的性能測試裝置及方法與流程

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本發(fā)明涉及一種鋼筋與混凝土的性能測試裝置及方法，尤其是涉及一種建筑工程領域的鋼筋與混凝土的性能測試裝置及方法。

背景技術：

在建筑工程領域，鋼筋與混凝土是最常見的兩種材料，其各自的性能和它們的粘結性能的優(yōu)劣直接影響建筑工程的工程質量。目前，對于鋼筋與混凝土的粘結性能測試，一般采用中心拉拔的測試方法。該方法采用單端拉拔的加載方法，并且在萬能測試機上進行。為了方便測試順利進行，測試時將試件放在一個特定的夾具內，該夾具由上面板、下底板及四根鋼輥組成，四根鋼輥上下端部加工有螺紋，用螺母將其與上面板、下底板連接，這樣也便于試件的裝卸。但是，該方法的問題在于：四根鋼輥經(jīng)過多次測試后，會出現(xiàn)不同程度的松弛現(xiàn)象，導致試件發(fā)生偏心受拉而出現(xiàn)撕裂。

梁式測試方法采用手動液壓千斤頂、分配橫梁對稱加載，液壓千斤頂上部連接壓力傳感器用以測試施加給分配橫梁的荷載。為了便于分析鋼筋產(chǎn)生滑移后的粘結滑移關系，該測試方法采用先荷載、后位移方法控制加載的方案。加載初期按照荷載控制加載，當鋼筋端部出現(xiàn)滑移(即梁兩側自由端滑移)后按照相對滑移控制加載。當一側構件粘結滑移破壞或滑移達到規(guī)定數(shù)值后，整個測試結束。但是，該方法的問題在于：液壓千斤頂存在卸荷現(xiàn)象(即荷載減小現(xiàn)象)，尤其是荷載越大，卸荷越快。此外，手動液壓千斤頂加載很難精確控制加載值，持荷時間也較難保證。

因此，目前迫切需要一種鋼筋與混凝土的性能測試裝置及方法，其能做到一機多能，并且可以防止采用常規(guī)裝置進行中心拉拔測試時鋼筋的偏心破壞現(xiàn)象的出現(xiàn)。此外，其最好能夠消除液壓千斤頂卸荷現(xiàn)象，并可以解決實驗室普遍存在的使用面積不足的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于提供一種鋼筋與混凝土的性能測試裝置，其為一機多能，并且可以防止采用常規(guī)裝置進行中心拉拔測試時鋼筋的偏心破壞現(xiàn)象的出現(xiàn)。本發(fā)明的進一步目的在于提供一種鋼筋與混凝土的性能測試裝置，其可以消除液壓千斤頂卸荷現(xiàn)象，并可以減小裝置的占地面積。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種鋼筋與混凝土的性能測試方法，其可以測試鋼筋與混凝土的多種性能。

本申請發(fā)現(xiàn)如下技術方案可以實現(xiàn)上述目的。

本發(fā)明提供一種鋼筋與混凝土的性能測試裝置，包括上梁、第一支承桿、第二支承桿、卡爪、上部壓頭、下部壓頭、第一絲杠、第二絲杠、加載架和底座；

其中，所述上梁、第一支承桿、第二支承桿和底座可拆卸地連接成框狀；

其中，第一絲杠和第二絲杠均經(jīng)由軸承與所述上梁和所述底座連接，第一絲杠和第二絲杠均能夠旋轉；

其中，所述加載架可拆卸地套裝在第一絲杠和第二絲杠上，并設置在所述上梁和所述底座之間的位置，用于拉伸或壓縮待測試樣品；所述加載架設置為隨著第一絲杠和第二絲杠旋轉而上下移動；

其中，所述加載架與所述上梁之間設置為拉力測試區(qū)，用于測試待測試樣品的拉伸性能；所述加載架與所述底座之間設置為壓力測試區(qū)，用于測試待測試樣品的壓縮性能；

其中，所述卡爪可拆卸地連接在所述上梁上，用于固定待測試樣品；和

其中，所述上部壓頭固定連接在所述加載架的下方；所述下部壓頭固定連接在所述底座上，并且設置在所述上部壓頭的垂直下方；所述上部壓頭和所述下部壓頭相互配合，用于固定待測試樣品。

在本發(fā)明中，所述上梁、第一支承桿、第二支承桿和底座可拆卸地連接成框狀，例如方框結構。第一支承桿、第二支承桿分別與上梁、底座固定連接以形成一個支承框架。固定連接的方式并沒有特別限定，例如可以是螺栓連接或者卡扣連接。

在本發(fā)明中，第一絲杠和第二絲杠均經(jīng)由軸承與所述上梁和所述底座連接，第一絲杠和第二絲杠均能夠旋轉。根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式，第一絲杠和第二絲杠通過電機驅動來實現(xiàn)旋轉。這樣可以消除液壓千斤頂存在卸荷現(xiàn)象，同時不存在手動液壓千斤頂加載很難精確控制加載值和持荷時間也較難保證的問題。在本發(fā)明中，所述電機驅動的傳動方式為減速機傳動。這樣可以較為精確地控制轉速，并精確地控制轉矩。本發(fā)明的減速機可根據(jù)需要加載的動力情況適當選用。

根據(jù)本發(fā)明的裝置，優(yōu)選地，本發(fā)明的第一絲杠、第二絲杠可以為螺桿或滾珠絲杠，更優(yōu)選為滾珠絲杠。在本發(fā)明中，所述的第一絲杠和第二絲杠之間的距離可以為300～700mm，優(yōu)選為400～600mm；所述的第一絲杠和第二絲杠的長度可以均為2000～3000mm，優(yōu)選為2300～2700mm。

在本發(fā)明中，只要能滿足受力要求，本發(fā)明的軸承的具體種類不作具體限定。作為優(yōu)選，本發(fā)明的軸承可以為徑向軸承或軸向推力軸承，優(yōu)選為徑向軸承。

在本發(fā)明中，所述加載架可拆卸地套裝在第一絲杠和第二絲杠上，并設置在所述上梁和所述底座之間的位置。本發(fā)明的加載架設置為隨著第一絲杠和第二絲杠旋轉而上下移動，用于拉伸或壓縮待測試樣品。所述的加載架的兩端分別設置有第一開孔和第二開孔，第一絲杠和第二絲杠分別穿入第一開孔和第二開孔，從而完成套裝。隨著第一絲杠和第二絲杠的旋轉，本發(fā)明的加載架可以隨之產(chǎn)生位移。這樣的結構可以采用本領域熟知的那些，這里不再贅述。

在本發(fā)明中，所述加載架與所述上梁之間設置為拉力測試區(qū)，用于測試待測試樣品的拉伸性能；所述加載架與所述底座之間設置為壓力測試區(qū)，用于測試待測試樣品的壓縮性能。這樣，本發(fā)明的裝置既可以測試鋼筋與混凝土的粘接性能，也可以測試混凝土的力學性能。在本發(fā)明中，拉力測試區(qū)可以是由加載架、上梁、第一絲杠和第二絲杠圍成的區(qū)域；壓力測試區(qū)可以是由加載架、底座、第一絲杠和第二絲杠圍成的區(qū)域。待測試樣品在上述區(qū)域內完成相應測試。

根據(jù)本發(fā)明的裝置，優(yōu)選地，所述的裝置還包括半開式夾具，其可拆卸地連接在所述加載架的上方，用于固定待測試樣品。可拆卸地連接的方式并沒有特別限定，例如可以是螺栓連接、螺紋連接或者卡扣連接。根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式，所述半開式夾具可以選自前面具有敞開結構的箱形結構。敞開結構的好處在于可以明顯觀察待測試樣品在測試過程的形態(tài)變化。本發(fā)明的箱形結構并不限制于方形箱體，只要其可以容納和固定待測試樣品即可，例如可以是不規(guī)則的多邊形箱體。作為優(yōu)選，本發(fā)明的箱形結構可以為長方形的箱形結構。本發(fā)明的半開式夾具可以包括上面板、下面板、左面板、右面板和后面板。由于為本發(fā)明的箱形結構具有敞開結構，前面板可以省略，也可以采用帶有敞開結構(例如開孔)的前面板。本發(fā)明的上面板開設有供鋼筋穿過的開口，所述下面板可拆卸地連接在所述加載架上。在本發(fā)明中，開口的形狀以及可拆卸地連接方式并沒有特別限制。

根據(jù)本發(fā)明的裝置，優(yōu)選地，所述半開式夾具的上面板與所述卡爪的下端之間相對運動的最大垂直距離為1000～1500mm，優(yōu)選為1200～1350mm。上述最大垂直距離有時也稱之為有效拉伸空間。將最大垂直距離控制在上述范圍，有利于準確測定鋼筋與混凝土粘結性能。

本發(fā)明也提供利用上述裝置進行鋼筋與混凝土性能測試的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)鋼筋與混凝土粘結性能的中心拉拔測試：將鋼筋與混凝土試件作為所述待測試樣品放置在所述半開式夾具中，將所述鋼筋與混凝土試件的上端部采用所述卡爪夾持住，旋轉第一絲杠和第二絲杠以使所述加載架向下移動，同時帶動所述半開式夾具向下加載，從而測試鋼筋與混凝土粘結性能；

(2)混凝土的力學性能測試：將混凝土試件作為所述待測試樣品放置在上部壓頭與下部壓頭之間，旋轉第一絲杠和第二絲杠以使所述加載架向下移動，同時帶動所述上部壓頭向下加載，從而測試混凝土的力學性能。

在本發(fā)明中，所述的“加載”表示載荷的加載。

在本發(fā)明中，所述的步驟(1)和步驟(2)的操作順序選自以下順序之一：A、先進行步驟(1)，后進行步驟(2)；B、先進行步驟(2)，后進行步驟(1)；C、步驟(1)和步驟(2)同時進行。根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式，所述的步驟(1)和步驟(2)的操作順序按照順序C進行，這樣可以同時測定粘結性能和力學性能。

在測試過程中，為了提高測試效率并保證數(shù)據(jù)準確性，加載架的位移速率精度的控制如下：(1)位移速率為1mm/min以下時，精度控制在±0.005mm/min，優(yōu)選為±0.002mm/min；(2)位移速率大于1mm/min時，精度控制在位移速率設定值的±0.5％，優(yōu)選為±0.2％以內。

此外，采用本發(fā)明的上述裝置還可以進行鋼筋與混凝土性能測試的其他測試。例如，將加載架拆卸后安裝鋼筋卡具就可以在拉力測試區(qū)進行鋼筋的力學性能測試。又如，在壓力測試區(qū)安裝鋼筋與混凝土測試梁的支座之后就可以進行鋼筋與混凝土粘結性能的梁式測試。

本發(fā)明的裝置和方法采用兩側絲杠進行加載的結構，可以防止采用常規(guī)裝置進行中心拉拔測試時鋼筋的偏心破壞現(xiàn)象的出現(xiàn)，可以消除液壓千斤頂卸荷現(xiàn)象。本發(fā)明的裝置分為拉力測試區(qū)和壓力測試區(qū)，可以測試鋼筋與混凝土的多種性能；并且許多部件具有可拆卸功能，因而可以實現(xiàn)一機多用。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，采用電機驅動絲杠旋轉，并帶動加載架運動，其可以解決手動液壓千斤頂加載很難精確控制加載值以及持荷時間也較難保證的問題。此外，本發(fā)明的裝置占地面積小，可以解決實驗室擁擠的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種鋼筋與混凝土的性能測試裝置的整體結構示意圖。

附圖標記說明：

1-上梁；21-第一支承桿；22-第二支承桿；3-卡爪；41-第一絲杠；42-第二絲杠；5-加載架；6-底座；7-半開式夾具；81-上部壓頭；82-下部壓頭；A-拉力測試區(qū)；B-壓力測試區(qū)。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

實施例1

圖1為本發(fā)明的一種鋼筋與混凝土的性能測試裝置的整體結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的裝置包括上梁1、第一支承桿21、第二支承桿22、卡爪3、第一絲杠41、第二絲杠42、加載架5、底座6，其中，上梁1、第一支承桿21、第二支承桿22和底座6可拆卸地連接成框狀，卡爪3可拆卸地連接在上梁1上，第一絲杠41、第二絲杠42經(jīng)由軸承(未圖示)與上梁1和底座6連接并且被電機(未圖示)驅動而旋轉，加載架5可拆卸地套裝在第一絲杠41、第二絲杠42上，第一絲杠41、第二絲杠42旋轉時加載架5上下移動而完成加載。第一絲杠和第二絲杠之間的距離為580mm。

上梁1、第一絲杠41、第二絲杠42和加載架5圍成拉力測試區(qū)A，其位于鋼筋與混凝土的性能測試裝置的上部。底座6、第一絲杠41、第二絲杠42和加載架5圍成壓力測試區(qū)B，其位于鋼筋與混凝土的性能測試裝置的下部。實施例1中的電機驅動的傳動方式為減速機傳動；第一絲杠41、第二絲杠42為滾珠絲杠；軸承為徑向軸承。

本發(fā)明的裝置還包括半開式夾具7，其可拆卸地連接在加載架5上。半開式夾具7為前面為敞開結構的箱形結構，其包括上面板、下面板、左面板、右面板和后面板，不包含前面板；所述上面板開設有供鋼筋穿過的開口，所述下面板可拆卸地連接在所述加載架5上。半開式夾具7的上面板與所述卡爪3的下端之間相對運動的最大垂直距離為1300mm。

本發(fā)明的裝置還包括上部壓頭81、下部壓頭82。上部壓頭81固定連接在所述加載架5的下方；下部壓頭82固定連接在所述底座6上，并且設置在上部壓頭81的垂直下方；上部壓頭81和下部壓頭82相互配合，用于固定待測試樣品。

采用上述裝置進行性能測試的方法依次包括如下步驟：

(1)鋼筋與混凝土粘結性能的中心拉拔測試：將鋼筋與混凝土試件作為所述待測試樣品放置在半開式夾具7中，將鋼筋與混凝土試件的上端部采用卡爪3夾持住，旋轉第一絲杠21和第二絲杠22以使加載架5向下移動，同時帶動半開式夾具7向下加載，從而測試鋼筋與混凝土粘結性能；

(2)混凝土的力學性能測試：將混凝土試件作為所述待測試樣品放置在上部壓頭81與下部壓頭82之間，旋轉第一絲杠21和第二絲杠22以使加載架5向下移動，同時帶動上部壓頭81向下加載，從而測試混凝土的力學性能。

在測試過程中，為了提高測試效率并保證數(shù)據(jù)準確性，加載架5的位移速率精度的控制如下：(1)位移速率為1mm/min以下時，精度控制在±0.005mm/min；(2)位移速率大于1mm/min時，精度控制在位移速率設定值的±0.5％。

實施例2

除了將實施例1中的第一絲杠41、第二絲杠42由滾珠絲杠替換為螺桿之外，其余部件和參數(shù)與實施例1相同。

實施例3

除了將實施例1中的軸承由徑向軸承替換為軸向推力軸承之外，其余部件和參數(shù)與實施例1相同。

實施例4

除了將實施例1中的半開式夾具7替換為如下結構之外，其余部件和參數(shù)與實施例1相同：

半開式夾具7選自前面為敞開結構的箱形結構，其包括上面板、下面板、左面板、右面板、后面板和帶有開孔的前面板；所述上面板開設有供鋼筋穿過的開口，所述下面板可拆卸地連接在所述加載架5上。