混凝土抗折试验机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及工程检测试验技术领域，特别是涉及一种混凝土抗折试验机。
【背景技术】
[0002] 弯曲（抗折）强度和变形是混凝土的重要材料属性，在道路和机场工程中，混凝土 弯曲（抗折）强度还是结构设计和质量控制的重要指标。实际中，由于弯曲加载模式相对 于直接拉伸更易于实现，弯曲（抗折）试验常常作为评价混凝土抗拉性能的替代方法，但 由于目前尚无统一适用的弯曲强度测试设备和变形测试装置，即使对同种类型的混凝土材 料，不同研宄人员所得的试验结果往往存在一定差异，同时，现有的多种测试弯曲变形装置 的部分组件由于不能重复利用，造成了资源浪费，有些装置还需要将变形测试组件粘贴于 试件上，所需的速凝胶水极易污染环境，其挥发气体还会对操作人员的健康造成危害，而且 操作不便、测试效率低。因此，有必要开发一种简单、适用的混凝土抗折试验机，为科学研 宄和工程质量检测提供可靠保障。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、环 保高效、能精准测试混凝土抗弯折强度和抗弯折变形能力的混凝土抗折试验机。
[0004] 为达到上述目的，所采取的技术方案是：
[0005] -种混凝土抗折试验机，包括主体框架、设置在主体框架上的试件加载夹具、加载 装置、试件变形测试夹具和自动控制采集系统，所述的主体框架包括承台、主梁、设置在承 台底部的框架底座、和设置在承台与主梁之间的立柱，所述的加载装置包括设置在主梁上 的上加载单元和设置在承台上的下加载单元，所述的立柱上滑动套设有上加载梁和下加载 梁，上加载梁和下加载梁之间的立柱上套设有高强弹簧，上加载梁和下加载梁分别与上加 载单元和下加载单元对应顶紧设置，所述的试件加载夹具包括分别对应设置在上加载梁和 下加载梁上的上试件夹具单元和下试件夹具单元，上试件夹具单元与上加载梁之间通过联 结轴连接。
[0006] 所述的上加载单元包括与主梁上开设的螺孔匹配的上加载杆和设置在上加载杆 顶部的加载转盘，所述的下加载单元包括与承台上开设的螺孔匹配的下加载杆和驱动下加 载杆的驱动电机，所述的下加载杆底部外侧套设有导向套，导向套固定设置在框架底座上， 所述的驱动电机与下加载杆之间通过变向传动齿轮传动连接；所述的上加载杆和下加载杆 顶端均为球面结构，其分别与上加载梁和下加载梁之间形成点接触。
[0007] 所述的上试件夹具单元包括依次设置的载荷传感器、上压板、呈U型槽状的上支 座、与上支座通过联结轴连接的加载小梁和设置在加载小梁底部的加载辊，所述的加载小 梁底部设有弧形凹槽，所述的加载辊匹配设置在弧形凹槽内，且加载辊两端与加载小梁之 间设置有拉接弹簧，所述的上压板底部开设有滑动导槽，所述的上支座通过螺栓匹配连接 设置在滑动导槽内。
[0008] 所述的下试件夹具单元包括开设在下加载梁上的滑动导槽、通过螺栓匹配连接设 置在滑动导槽内的下支座、和设置在下支座顶部的加载辊，所述的下支座顶部设有弧形凹 槽，所述的加载辊匹配设置在弧形凹槽内，且加载辊两端与下支座之间设置有拉接弹簧，所 述的下支座外侧还固定设置有侧挡板。
[0009] 所述的试件变形测试夹具包括位移计主架、位移计副架和位移计，所述的位移计 主架包括通过旋紧螺钉搭设固定在试件上的主架左肢、主架右肢、连接主架左肢和主架右 肢并用来固定位移计的横杆，所述的横杆与主架右肢为一体结构，横杆与主架左肢对应处 开设有条形槽，所述主架左肢上对应的旋紧螺钉穿过条形槽与试件顶紧固定；所述的位移 计副架包括通过旋紧螺钉搭设固定在试件受弯变形区的副架本体、和设置在副架本体端部 与位移计端部的顶珠对应匹配的顶板。
[0010] 所述的试件变形测试夹具还包括有裂缝张开测量机构，所述的裂缝张开测量机构 包括通过旋紧螺钉夹设固定在试件底部的加持卡具、顶板卡具、以及固定设置在加持卡具 底部的位移计，所述的位移计端部顶设在顶板卡具下部伸出的测试挡板上。
[0011] 所述的加持卡具和顶板卡具的加持点以试件中心左右对称布置。
[0012] 所述的位移计为LVDT位移传感器。
[0013] 采用上述技术方案，所取得的有益效果是：
[0014] (1)提供自动和手动两种加载方式，可适于于不同的测试目的和测试条件，如因断 电电机无法工作，或者对控制条件更敏感的试验，如获得混凝土破坏应力-应变全曲线的 下降段，使该仪器具有更强的适应性；
[0015] (2)荷载传感器上部联结轴和上支座联结轴的设置，使加载装置和试件的接触紧 密，确保试件受力均匀，避免了因试件制作偏差对试验结果造成的不利影响；
[0016] (3)上支座和下支座的滑动调节结构可满足不同加载模式、不同试件尺寸的试验 要求，扩展了试件加载夹具的适用性、灵活性；
[0017] (4)下支座试件定位挡板的设置便于快速装载和精准定位试件，提高试验效率和 试验精度；
[0018] (5)试件变形测试夹具的设计使对试件和位移计的夹持更为方便、测试结果更精 准、投入成本更低、操作更环保；
[0019] (6)试件纯弯段底部设置的裂缝张开测量机构可直接测试试件纯弯段裂缝的张开 位移量，为对比分析提供了有价值的数据；
[0020] (7)本试验机采用LVDT位移计测定试件变形，避免因采用粘贴应变片方法带来的 操作繁琐、成本较高的缺点；
[0021] (8)数据采集系统能实时记录试验过程中的数据并能对试验结果进行分析处理， 给出合理的参数；
[0022] 本实用新型的混凝土抗折试验机设计合理、结构简单、控制方式灵活、操作方便、 环保高效、可准确获得混凝土弯曲破坏的应力-应变曲线，因而易于推广实施。
【附图说明】
[0023] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0024] 图2为本实用新型试件变形测试夹具和加载装置的结构示意图之一。
[0025] 图3为本实用新型试件变形测试夹具和加载装置的结构示意图之二。
[0026] 图4为普通混凝土抗折破坏荷载-挠度全曲线图。
[0027] 图5为钢纤维混凝土抗折破坏荷载-挠度全曲线图。
[0028] 图中序号：图中为承台、2为主梁、3为框架底座、4为立柱、5为上加载梁、6为下 加载梁、7为高强弹簧、8为联结轴、9为上加载杆、10为加载转盘、11为下加载杆、12为驱动 电机、13为导向套、14为变向传动齿轮、15为载荷传感器、16为上压板、17为上支座、18为 加载小梁、19为加载辊、20为拉接弹簧、21为滑动导槽、22为下支座、23为侧挡板、24为主 架左肢、25为主架右肢、26为横杆、27为条形槽、28为旋紧螺钉、29为副架本体、30为顶板、 31为加持卡具、32为顶板卡具、33为LVDT位移传感器、34为测试挡板、35为试件、36为计 算机、37为控制器、38为调速变频器。
【具体实施方式】
[0029] 以下结合附图对本的【具体实施方式】做详细说明。
[0030] 实施例一：参见图1、图2, 一种混凝土抗折试验机，包括主体框架、设置在主体框 架上的试件加载夹具、加载装置、试件变形测试夹具和自动控制采集系统。
[0031] 其中主机框架包括主梁2、承台1、左右两立柱4和框架底座3,所述的加载装置包 括设置在主梁2上的上加载单元和设置在承台1上的下加载单元，所述的立柱4上滑动套 设有上加载梁5和下加载梁6,上加载梁5和下加载梁6之间的立柱4上套设有高强弹簧 7,上加载梁5和下加载梁6分别与上加载单元和下加载单元对应顶紧设置，所述的试件加 载夹具包括分别对应设置在上加载梁和下加载梁上的上试件夹具单元和下试件夹具单元， 上试件夹具单元与上加载梁之间通过联结轴8连接。
[0032] 其中主机框架的承台1和框架底座3之间构成一箱体结构，并具有一定刚度，为下 加载杆11、驱动电机12等传力组件的安装以及上部加载机构的安装提供牢固支撑，并为安 装于其内部的各个组件提供防护。所述的左右立柱4分别固结在承台1左右两端的中心，所 述的主梁2固结于左右立柱4顶部，构成了主机框架的加载结构，为荷载的施加提供反力。
[0033] 所述的加载装置中的上加载单元为手动加载，下加载单元为自动加载。所述的上 加载单元包括与主梁2上开设的螺孔匹配的上加载杆9和设置在上加载杆顶部的加载转盘 10,加载转盘10与上加载杆9采用刚性连接，上加载杆9为螺杆，穿过主梁2中心设置的螺 孔。加载转盘10顺时针旋转可使上加载杆9绕螺孔向下行进，顶紧上加载梁5。所述上加 载杆9顶端为球面，与上加载梁5形成点接触，立柱4上套设的两个高强弹簧7的长度和弹 性系数均相同，避免加载时上加载梁两端套孔与左右主柱产生弯矩。上加载梁5向下行进 可带动连接在其下部中心的上试件夹具单元使试件受力，实现手动加载。所述的下加载单 元的驱动电机12固定于框架底座3上，驱动电机12主轴连接变向传动齿轮14,变向传动齿 轮14与下加载杆11中部设置的轮齿咬合，变向传动齿轮14的转动可带动下加载杆11做 上升和下降行进运动，下加载杆11下部为光滑圆杆结构，套于导向套13中，保证下加载杆 11的垂直稳定性。下加载杆11顶端也为球面结构，与下加载梁6形成点接触，下加载梁6 与上加载梁5形成上下对称结构，当上加载梁5不动时，下加载梁5在电机推动下向上行进 可带动连接在其上的下试件夹具单元使试件受力，实现由电机带动的自动加载。
[0034] 所述的上试件夹具单元包括依次设置的载荷传感器15、上压板16、呈U型槽状的 上支座17、与上支座17通过联结轴8连接的加载小梁18和设置在加载小梁18底部的加载 辊19,上压板16底面中心左右方向设置滑动导槽21，上支座17通过滑动导槽21中的螺栓 与上压板16连接，并可固定在上压板16的任意位置。加载小梁18采用联结轴8与上支座 17进行联结，侧面上端呈圆锥型的加载小梁18可绕联结轴8转动，所述的加