一种新拌混凝土粘聚性能直剪测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及混凝土性能测试仪器的技术领域，尤其是涉及一种自制新拌混凝土粘聚性能直剪测试装置及其检测方法。


背景技术：

2.随着社会经济的飞速发展,混凝土在现实生活中的应用越来越普遍，广泛用于道路桥梁建设、建筑物、装修等各领域。但目前尚无测试新拌混凝土抗剪强度的方法，缺乏简单有效的检测设备。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种新拌混凝土粘聚性能直剪测试装置，方便于测试新拌混凝土的抗剪强度。
4.本实用新型的目的是通过以下技术得以实现的:一种新拌混凝土粘聚性能直剪测试装置，其要点在于包括底面平台、动力剪切设备、千分表、砝码、用于承装新拌混凝土的模具及通过拉力绳与之连接的拉力计，千分表、模具分别固定于底面平台，以保证拉力绳在绷紧时呈现水平状态，千分表的检测指针与模具的外壁相接触，拉力计的另一端通过拉力绳与动力剪切设备相连，所述模具由两个规格相同的中心贯通独立密闭空心立方体组成。
5.本实用新型通过所设计的模具来装新拌混凝土，当模具装好混凝土后，在上方放入砝码(载重),通过动力剪切设备提供拉力，通过拉力计、千分表来测量力和位移，从而实现对新拌混凝土的抗剪强度的监测。
6.拉力绳为钢丝绳等刚性线绳。
7.上立方体与拉力绳相接，千分表的检测指针与模具上立方体的外壁垂直，并接触。拉力绳最好固定在上立方体受力面的中部。
8.由于模具中部为分开的设计，分开的截面处无模具阻挡，为整个新拌混凝土块最薄弱的地方，也是抗剪强度最弱的地方。砝码的截面形状与模具相似，不大于模具的截面。
9.拉力计为数显拉力计。使用数显拉力计方便读取。
10.所述的动力剪切设备由多普康tc55控制器、1.8kw伺服电机、伺服驱动器、电源转换器组成，多普康tc55控制器、1.8kw伺服电机、伺服驱动器、拉力计之间通过拉力绳顺序相连，电源转换器与伺服驱动器电连接。新拌混凝土粘聚性能直剪测试的动力剪切设备由多普康tc控制器、1.8kw伺服电机、伺服驱动器、电源转换器组成，将以上四个设备连接可以形成控制器控制电机x轴的单轴改变速率和方向转动。也可使用不同的控制器和伺服电机的型号，但不同型号测得的数据具体需要进一步换算，和速率相关。
11.所述的两个规格相同的中心贯通独立密闭空心立方体是指空心立方体的内腔形状和体积相同。
12.空心立方体的内腔规格为150mm
×
150mm
×
150mm。
13.还具有视频记录仪，用于记录试验全过程，记录拉力计和千分表的读数变化。通过
电子设备监控试验全过程，减少人为因素的影响。
14.底面平台为铁板，千分表通过磁性表座固定在底面平台上。
15.本实用新型设备简单，易于操作，数据直观，结果可靠，用于测试新拌混凝土粘聚性能直剪强度，为滑模混凝土施工提供新拌混凝土有效参数，方便对混凝土应用的研究，有助于路面、道面机械化施工的推广。
附图说明
16.图1是本实用新型的一种自制新拌混凝土粘聚性能直剪测试装置
17.图2为新拌混凝土剪切测试剪切-位移曲线
18.图3为新拌混凝土剪切测试抗剪强度曲线
19.图4为不同粗骨料配比a1-a9新拌混凝土直剪性能测试：剪切力-位移图(小图为应力-应变图)
20.其中：1、磁性表座；2、模具；3、千分表；4、拉力计；5、多普康tc55控制器；6、1.8kw伺服电机；7、伺服驱动器；8、电源转换器；9底面平台；10砝码。
具体实施方式
21.下面结合视图对本实用新型进行详细的描述，所列举的实施例可以使本专业的技术人员更理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。
22.如图1所示，一种新拌混凝土粘聚性能直剪测试装置，包括视频记录仪(未画出)、底面平台9、动力剪切设备、千分表3、砝码10、用于承装新拌混凝土的模具2及通过拉力绳与之连接的拉力计4，千分表、模具分别固定于底面平台，各组件通过垫块来调节高度，以保证拉力绳在绷紧时呈现水平状态，千分表3的检测指针与模具的外壁相接触，拉力计4的另一端通过拉力绳与动力剪切设备相连，模具2由两个规格相同的中心贯通独立密闭空心立方体上、下重叠而成，本例中两个规格相同的中心贯通独立密闭空心立方体是指空心立方体的内腔形状和体积相同。空心立方体的内腔规格为150mm
×
150mm
×
150mm，壁厚5-10mm的木板钉制而成，上立方体与拉力绳相接，拉力绳最好固定在上立方体受力面的中部。千分表固定于磁性表座方便与铁制的底面平台固定连接，千分表3的检测指针与模具上立方体的外壁垂直，并接触，以检测上立方体的位移。由于模具中部为分开的设计，分开的截面处无模具阻挡，为整个新拌混凝土块最薄弱的地方，也是抗剪强度最弱的地方，此处为最先断开处，否则为检测失败。砝码的截面形状与模具相似，不大于模具的截面。砝码选择0kg、2.5kg、5kg、7.5kg的哑铃铁片，加载时砝码应放置在混凝土上方，应避免配重压在模具上，保证新拌混凝土正截面受压。当模具装好混凝土后，在上方放入砝码，作为混凝土上压的载重。视频记录仪，用于记录试验全过程，记录拉力计和千分表的读数变化。通过电子设备监控试验全过程，减少人为因素的影响，且可通过回看，实现精准检测。
23.本实用新型所选择的动力剪切设备是由多普康tc55控制器5、1.8kw伺服电机6、伺服驱动器7、电源转换器8组成，拉力计为数显拉力计，数显拉力计可选择两种模式，实时拉力和峰值拉力，当数显拉力出现峰值时，即表示此时混凝土已经发生剪切破坏，此时的千分表读数即为新拌混凝土发生的最大剪切位移。多普康tc55控制器5、1.8kw伺服电机6、伺服驱动器7、拉力计4之间通过拉力绳顺序相连，电源转换器8与伺服驱动器7电连接。将多普康
tc控制器、1.8kw伺服电机、伺服驱动器、电源转换器四个设备连接可以形成控制器，控制电机x轴的单轴改变速率和转动方向。也可使用不同的控制器和伺服电机的型号，但不同型号测得的数据具体需要进一步换算，和速率相关。
24.针对上述所设计的一种新拌混凝土粘聚性能直剪测试装置的使用方法，其使用步骤为：1)模具内壁四周在试验前需涂好润滑油减小摩擦，两个模具的接触面也要涂润滑油；2)混凝土搅拌后装入模具中，并利用高频振捣棒以固定8000hz的频率振捣密实并将表面抹平，振捣完成后放入砝码；3)电机应作相应的调整，绳子临近绷直状态，确保剪切力从零开始加载；4)利用磁性磁性表座固定好千分表，千分表先预读数清零；5)拉力计数据清零；6)待新拌混凝土静置5min后(静置时间的长短是根据实际脱模的时间来定，本例应用于滑模施工机械)，启动控制器控制电机以20mm/min的线速度转动，牵引拉力计剪切混凝土，当拉力计出现第一个峰值下降段时代表混凝土内部已开裂发生剪切破坏；7)观察视频回放，记录下剪切力和位移的实时数据(剪切力由拉力计读出，最大剪切位移由千分表读出)，此为单次数据。当调整过程不小心加载了，拉力计如果有很小度数时，不会拉动模具，可以放松拉绳，使拉力计度数退回到零。
25.利用本装置可以通过多次重复试验，根据剪切面和受压面尺寸，可将剪切力-位移曲线经过转化计算得到相应的剪切应力-应变曲线，此时可进一步得到相应混凝土的抗剪强度曲线，并得到抗剪强度的两个重要指标，内摩擦角和粘聚力，如图2、3所示。下面是利用本装置所做的试验的结果。
26.试验分析
27.(1)不同粗骨料配比新拌混凝土直剪性能
28.对表1的不同粗骨料配比工况下的新拌混凝土进行直剪性能测试，得到剪切力与位移的曲线，再进行数学转换和相关处理得到，剪应力-剪应变曲线，
29.表1不同粗骨料配比混凝土配合比(kg/m3)
[0030][0031]
所绘制的图如图4所示，从图4分析可知，新拌混凝土的剪切力-位移图与应力-应变图具有同样的趋势，因此，将两者合并。图4中主要参数如表2-表10所示。
[0032]
表2 a1直剪性能测试
[0033][0034]
表3 a2直剪性能测试
[0035][0036]
表4 a3直剪性能测试
[0037][0038]
表5 a4直剪性能测试
[0039][0040]
表6 a5直剪性能测试
[0041][0042]
表7 a6直剪性能测试
[0043][0044]
表8 a7直剪性能测试
[0045][0046]
表9 a8直剪性能测试
[0047][0048]
表10 a9直剪性能测试
[0049][0050]
从图4和表2-表10分析可知：
[0051]
1)不同粗骨料配比a1-a9工况下混凝土的直剪性能呈现的剪切力-位移及剪应力-剪应变曲线明显有所不同。不同粗骨料配比下新拌混凝土所对应的最大剪切力随着配重的不断增加而增大。
[0052]
2)在不同的配重情况下，随着剪切位移的慢慢增加，剪切力都有着先增加后降低的总体趋势。前期随着位移的增加，剪切力呈现较快的增长速度，随后慢慢放缓，达到峰值，随后出现下降段。在剪切力达到峰值，并出现较明显的下降段时，判定新拌混凝土此时发生剪切破坏。
[0053]
3)同一粗骨料配比对应新拌混凝土的最大位移和初始剪切力的波动不大，较为稳
定。因此，对于同一粗骨料配比，即便在不同配重下，新拌混凝土的剪切破坏均发生在剪切位移相近的情况下，但不同粗骨料配比发生剪切破坏的位置却大有不同。
[0054]
以上所述的仅是本实用新型的优选实施例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的原理的前提下，还可以作出若干变化和改进，也应视为属于本实用新型的保护范围。