专利名称：塑性混凝土弹性模量测试仪的制作方法
技术领域：
塑性混凝土弹性模量测试仪技术领域:本实用新型涉及一种塑性混凝土弹性模量测试仪，适用于土木工程、水利工程、交通工程等对塑性混凝土的弹性模量及应力与应变关系的试验研究上。
背景技术：
:塑性混凝土是由水泥、水、粘土、膨润土、砂子、石子等材料经搅拌、浇筑、凝结、硬化而成的柔性工程材料，广泛应用于海港、码头、地铁、重要堤防、人工湖和废物处理中的防渗设计以及城市高层建筑中的基础工程，水利工程对塑性混凝土的应用较多，尤以大坝、围堰防渗墙为主。我国对塑性混凝土的研究始于20世纪80年代初。1984年长江科学院冯霞芳等学者对塑性混凝土进行研究，并研制出命名为“柔性材料”的高强度低初始模量的塑性混凝土，清华大学于玉贞等学者对长江三峡水电站深水围堰柔性心墙的应力应变进行了理论计算和分析，结果表明:防渗墙若采用柔性材料，将会使整个墙体内应力值降低80%左右，同时，墙内无拉应力存在。1988年9月我国在新疆乌拉泊水库除险加固工程中首次使用塑性混凝土防渗墙，华北水利水电学院学者曾对该坝塑性混凝土防渗墙作了有限元计算。1989年3月，福建水口水电站主围堰首次将塑性混凝土用于围堰防渗墙，并取得了良好的效果。随后，塑性混凝土在许多大中型水电工程中推广应用，如三峡大坝一、二期围堰、小浪底上游围堰、水口水电站二期上围堰、丹江口水库副坝、册田水库、十三陵抽水蓄能尾水围堰、十三陵下池坝防渗墙、隔河岩电站主围堰、岳城水库大坝副坝、凤亭河水库主坝等。国内的试验研究工作虽然比国外晚一二十年，但是进展比较迅速。中国水利水电基础工程局、长江水利研究院、清华大学、郑州大学、南昌大学、武汉理工大学、西安理工大学等单位开展了塑性混凝土课题的试验研究。通过上述单位和学者们对塑性混凝土配合比试验研究、静力特性试验研究、动力特性试验研究、塑性混凝土主要物理力学性质及施工工艺、施工方法等方面的研究，对塑性混凝土的性能有了较为全面的了解，获得了一些对塑性混凝土防渗墙设计具有指导意义的结论，同时也推动了国内塑性混凝土防渗墙技术的发展，使得塑性混凝土在大坝工程、基础工程、除险加固工程中广泛应用。弹性模量是塑性混凝土的一项重要力学指标，它反映了塑性混凝土所受应力与所产生应变之间的关系，是进行塑性混凝土配合比设计的一个重要参数。由于塑性混凝土是一种新型建筑材料，目前对其弹性模量的测试方法没有一个合适的标准，因而，对塑性混凝土弹性模量的试验方法研究就显得至关重要目前国内研究塑性混凝土弹性模量的测试是采用混凝土弹性模量的测试方法，有下列几种方法:I)变形测量架(混凝土弹性模量仪)法:变形测量架由上环支架、下环支架、接触杆、千分表(位移传感器)和紧定螺钉等组成。试验开始前，将弹性模量测定仪放置于平整的平面上，旋出试块紧定螺钉，装上千分表，松开固定板紧定螺钉，取下固定板，则测定仪已在试块上定位。将测定仪连同试块置于压力试验机的下压板上，试块中心与压力机下压板中心对准，千分表(位移传感器)调零。这样即可参照《水工混凝土试验规程(SL352-2006 )中测试普通混凝土弹性模量的静弹模仪法法进行试验。这种方法测试混凝土弹性模量是可行的，但存在如下问题:(1)因塑性混凝土试件弹性模量较低，泊松比较大，试件受压后沿轴向和横向两个方向均产生较大变形，横向变形产生的力使上环支架和下环支架变位，使千分表(位移传感器)产生位移，这样测试的数据就产生较大误差很难连续取得千分表(位移传感器)读值。(2)变形测量架的紧定螺钉端部较尖，塑性混凝土强度较低，试件发生横向变形时因由测量架上环支架和下环支架的约束，紧定螺钉端部会触到塑性混凝土内的粗骨料致使变形测量架变位。(3)试件受力后发生横向变形时，变形测量架紧定螺钉阻止了试件的横向变形使试件的纵向变形变小。所以这种测试方法无法精确的测试到试件的竖向变形值即难以得到试件的实际弹性模量值。2)应变片法:塑性混凝土中掺有较多的粘土、膨润土，表面粗糙且应变片很难贴上去；即使是贴上去也由于采用的胶结剂硬化后弹模较大，难以保证与塑性混凝土同步变形，塑性混凝土的弹性模量较低，泊松比较大，其纵向压应变由于受横向拉应变影响太大，将不能测出塑性混凝土的实际纵向压应变即难以测出测试件的实际抗压弹性模量。3)试件对称的两侧粘贴用于固定千分表和变形标距杆钢块的方法:为消除变形测量架(混凝土弹性模量仪)法对塑性混凝土轴向和径向的变形约束，考虑在试件对称两侧粘贴直角钢块做为变形基点进行测试，当采用标距为150mm的测试方法测定其静压弹性模量时，粘贴用于固定千分表和变形标距杆的钢块所用粘结剂的塑性很大，即使固化后仍有相当大的塑性，使得试件仍有很大一部分变形无法测出来，用千分表测出的变形比试件实际变形小得多，这样算出的弹性模量值将会比实际的弹性模量值大得多。4)变形标距采用300mm的测试方法:雷袖玲等学者参照《水利水电工程岩石试验规程》(SL264-2001)中变形较大的软岩和极软岩的测试方法测定塑性混凝土的弹性模量。测试时将测表安装在固定于试验机立柱的磁性表架上，并在试件上、下端面各垫一块薄钢板。将测表与压力机下承压板接触，并使其与试件间隙最小但又不接触试件。调整压力机使试件与压力机上承压板完全接触，此时即为试验的初始读数。这种采用300_试件全长进行测试塑性混凝土的弹性模量的方法，也存在以下问题，试验开始阶段测量的试件变形值并不是真正意义上的塑性混凝土的变形，存在部分试验机的调平位移，而且由于试验机上下压板对试件的“环顾效应”约束，使得试件端部附近区域处于三向应力状态，测出并不是真正的单轴状态下试件的变形，所以得出的也不是单轴状态下试件的真正弹性模量。实用新型内容:本实用新型所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种塑性混凝土弹性模量测试仪，通过增加塑性混凝土横向变形吸收器使之符合塑性混凝土的变形性能的测试装置，从而测试出试件的实际弹性模量值。本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案是:一种塑性混凝土弹性模量测试仪，包括上环支架、下环支架、千分表(或位移传感器)、调节螺栓、支架固定板紧定螺钉、支架固定板和千分表紧定螺钉，在所述的上环支架和下环支架上各设置有两个变形吸收器，所述变形吸收器包括紧定螺钉旋扭、圆柱型弹簧挡板及紧固螺钉、圆柱型弹簧、圆柱型弹簧外套筒和圆柱型弹簧定位板及触杆，所述圆柱型弹簧挡板及紧固螺钉、圆柱型弹簧定位板及触杆和圆柱型弹簧外套筒之间紧密配合，所述圆柱型弹簧的外径和圆柱型弹簧外套筒的内表面留有间隙。所述圆柱型弹簧外套筒与上环支架或下环支架之间螺纹连接，所述圆柱型弹簧挡板及紧固螺钉与紧定螺钉旋扭之间通过固定螺钉固定连接。在所述的上环支架和下环支架上各设置有两个测试件紧定螺钉，所述的两个测试件紧定螺钉与两个变形吸收器相邻设置，均匀分布。所述的测试件紧定螺钉与测试件接触的端部采用球面设计；所述圆柱型弹簧定位板及触杆与测试件接触的端部也采用球面设计。本实用新型的积极有益效果如下:本实用新型通过在上环支架和下环支架上各设置有两个变形吸收器，当塑性混凝土试件受力后发生横向变形时，变形吸收器的圆柱型弹簧也发生压缩变形，这样就吸收了试件受力后发生横向变形所产生的能量，使得上环支架和下环支架不发生变位，且变形吸收器及紧定螺钉和试件接触的端部采用球面设计以防止变形吸收器及紧定螺钉的端部刺入塑性混凝土内，以保证上环支架和下环支架的稳定，这样就保证了塑性混凝土试件竖向变形的测试精度，克服了混凝土弹性模量变形测量架法测试塑性混凝土弹性模量方法存在的不足，使之符合塑性混凝土变形性能的弹性模量测试方法，得到试件的真实的竖向变形值，即能够得到符合塑性混凝土变形性能的弹性模量值。本实用新型的变形吸收器可拆卸，可方便的更换圆柱型弹簧，设计制作简单，可重复使用，安装操作简便，不仅适用于塑性混凝土弹性模量的测试，也可用于普通混凝土弹性模量的测试，尤其适用普通混凝土应力应变关系全曲线的测试。


:图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图2中A-A处的剖视图。
具体实施方式
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以下结合附图对本实用新型作进一步的说明:参见图1、图2和图3，一种塑性混凝土弹性模量测试仪，包括上环支架1、下环支架
2、千分表(或位移传感器)3、调节螺栓4、支架固定板紧定螺钉5、支架固定板7和千分表紧定螺钉9，在上环支架I和下环支架2上各设置有两个变形吸收器6，所述变形吸收器6包括紧定螺钉旋扭10、圆柱型弹簧挡板及紧固螺钉11、圆柱型弹簧12、圆柱型弹簧外套筒13和圆柱型弹簧定位板及触杆14，所述圆柱型弹簧挡板及紧固螺钉11、圆柱型弹簧定位板及触杆14和圆柱型弹簧外套筒13之间紧密配合，所述圆柱型弹簧12的外径和圆柱型弹簧外套筒13的内表面留有间隙，圆柱型弹簧外套筒13与上环支架I或下环支架2之间螺纹连接，圆柱型弹簧挡板及紧固螺钉11与紧定螺钉旋扭10之间通过固定螺钉固定连接，在所述的上环支架I和下环支架2上各设置有两个测试件紧定螺钉8，两个测试件紧定螺钉8与两个变形吸收器6相邻设置，均匀分布。其中:测试件紧定螺钉8与测试件接触的端部采用球面设计，圆柱型弹簧定位板及触杆14与测试件接触的端部也采用球面设计。本实用新型通过在上环支架I和下环支架2上各设置有两个变形吸收器6，当塑性混凝土试件受力后发生横向变形时，变形吸收器6的圆柱型弹簧12也发生压缩变形，这样就吸收了试件受力后发生横向变形所产生的能量，使得上环支架I和下环支架2不发生变位，且变形吸收器及紧定螺钉和试件接触的端部采用球面设计以防止变形吸收器及紧定螺钉的端部刺入塑性混凝土内，以保证上环支架I和下环支架2的稳定，这样就保证了塑性混凝土试件竖向变形的测试精度，克服了混凝土弹性模量变形测量架法测试塑性混凝土弹性模量方法存在的不足，使之符合塑性混凝土变形性能的弹性模量测试方法，得到试件的真实的竖向变形值，即能够得到符合塑性混凝土变形性能的弹性模量值。
权利要求1.一种塑性混凝土弹性模量测试仪，包括上环支架(I)、下环支架(2)、千分表或位移传感器(3)、调节螺栓(4)、支架固定板紧定螺钉(5)、支架固定板(7)和千分表紧定螺钉(9)，其特征在于:在所述的上环支架(I)和下环支架(2)上各设置有两个变形吸收器(6)，所述变形吸收器(6)包括紧定螺钉旋扭(10)、圆柱型弹簧挡板及紧固螺钉(11)、圆柱型弹簧(12)、圆柱型弹簧外套筒(13)和圆柱型弹簧定位板及触杆(14)，所述圆柱型弹簧挡板及紧固螺钉(11 )、圆柱型弹簧定位板及触杆(14)和圆柱型弹簧外套筒(13)之间紧密配合，所述圆柱型弹簧(12)的外径和圆柱型弹簧外套筒(13)的内表面留有间隙。
2.根据权利要求1所述的塑性混凝土弹性模量测试仪，其特征在于:所述圆柱型弹簧外套筒(13)与上环支架(I)或下环支架(2)之间螺纹连接，所述圆柱型弹簧挡板及紧固螺钉(11)与紧定螺钉旋扭(10 )之间通过固定螺钉固定连接。
3.根据权利要求2所述的塑性混凝土弹性模量测试仪，其特征在于:在所述的上环支架(I)和下环支架(2)上各设置有两个测试件紧定螺钉(8)，所述的两个测试件紧定螺钉(8)与两个变形吸收器(6)相邻设置，均匀分布。
4.根据权利要求3所述的塑性混凝土弹性模量测试仪，其特征在于:所述的测试件紧定螺钉(8)与测试件接触的端部采用球面设计；所述圆柱型弹簧定位板及触杆(14)与测试件接触的端部也采用球面设计。
专利摘要本实用新型公开了一种塑性混凝土弹性模量测试仪，包括上环支架、下环支架、千分表或位移传感器、调节螺栓、支架固定板紧定螺钉、支架固定板和千分表紧定螺钉，在上环支架和下环支架上各设置有两个变形吸收器，变形吸收器包括紧定螺钉旋扭、圆柱型弹簧挡板及紧固螺钉、圆柱型弹簧、圆柱型弹簧外套筒和圆柱型弹簧定位板及触杆。本实用新型在使用时，当塑性混凝土试件受力后发生横向变形时，变形吸收器的圆柱型弹簧也发生压缩变形，这样就吸收了试件受力后发生横向变形所产生的能量，使得塑性混凝土弹性模量测试仪的上环支架、下环支架不发生变位，这样就保证了塑性混凝土试件竖向变形的测试精度，能够得到符合塑性混凝土变形性能的弹性模量值。
文档编号G01N3/02GK203011770SQ20122069817
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者张启明, 高丹盈, 韩菊红, 李杨, 张健 申请人:郑州大学