一种实验室抗拉抗折两用试验夹具

本发明涉及岩石及混凝土试件力学试验领域，具体是一种实验室抗拉抗折两用试验夹具。

背景技术：

众所周知，煤矿巷道以及隧道等大型工程需要对工程中岩石体进行充分的力学性能研究；同样大型土木工程中混凝土也需要进行各种力学性能测试。因为岩石和混凝土的抗拉强度远远小于其抗压强度，所以项目上发生的岩土工程事故和土木工程建筑物破坏基本上都是拉伸破坏引起的。因此，岩石、混凝土的抗拉强度是材料力学性能研究的一个重要参数。对岩石、混凝土的抗拉试验，实验室通常采用巴西劈裂试验来测试出岩石以及混凝土的抗拉强度。根据煤和岩石物理力学性质测定方法第十部分规定，巴西劈裂试验试件直径一般为48mm-54mm，厚度是直径的0.25倍-0.75倍，试件在实验室较容易制作，且整个试验操作简单，故该方法是实验室最常用的测定岩石及类岩石混凝土抗拉强度的试验方法。

巴西劈裂方法的原理是把圆柱状岩石试件侧曲面放置于压力机的承压板上(常规情况下分为有放置垫条和无放置垫条两种)，然后进行加压，使试件受力后沿着直径方向劈裂破坏，根据弹性理论求解其抗拉强度。垫条的目的是为了把试件承受的压力转变为沿直径方向的分布线性载荷,使试件中产生垂直于荷载作用线张应力。

巴西劈裂试验在实验室实验中通常有以下几种方式：(1)将试件直接放在压力机的上、下加载板然后施加竖向荷载，但该方法加载时试件可能会在受压时发生移动，给实验造成一定的不确定因素。(2)圆柱形试件上、下采用长方体垫块，然后对垫块施加竖向荷载，但该方式相比上一种试验更容易滑落。(3)采用直径为2mm的垫条置于试件的上下两侧，然后通过上下加载板施加竖向压力，该方式虽然试验效果好，但由于垫条的存在可能导致拉伸荷载轴线与试样轴线无法精准重合，从而使得试验结果产生偏差，无法满足巴西劈裂理论要求。此外，采用垫条还容易导致试件在加压过程中发生滚动，造成试验不便。

常规的抗拉试验虽然夹具获取方式简单，但是传统抗拉试验的夹具在试验过程中极易给实验带来一定的扰动。试件的加载过程中极易由于试件滚滑造成试件的偏移，影响试验结果的准确性，尤其是当采用垫条加载的方式时这种情况尤为明显。此外，放置垫条时的抗拉试验过程中很难保证垫条的位置准确位于试件半圆弧的正中间处，因此进行抗拉试验破坏时数据误差相对较大。

在收集试验模具信息时发现试件夹具大多功能单一，比如市面上的部分夹具只能做单一试验，做不同类型试验时需更换夹具，造成试验不便。因此有必要设计一种实验室抗拉抗折两用试验夹具来改善上述缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种实验室抗拉抗折两用试验夹具，本发明特点是，结构简单、操作方便、实用性强，服务于岩石、混凝土类岩石力学理论与试验、试验误差小，使抗拉试验试件放置位置和受力位置准确、抗外部干扰性强，并且还可以用于抗折试验，为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种实验室抗拉抗折两用试验夹具，所述试验夹具包括底座、伸缩杆、上压板、弹簧、缓冲橡胶垫片、两侧挡板、抗折垫块和稳定弹簧伸缩杆；所述底座为长方体板，在底座上设置有用于安装两侧挡板的沟槽和安装抗折垫块的预留孔；所述伸缩杆共分为三截，底座和伸缩杆最下截连接，上压板和伸缩杆最上层连接，整个伸缩杆工作原理和雨伞主杆相仿，各截卡扣处安装缓冲橡胶垫片，且各伸缩杆内壁做润滑处理减小试验过程中伸缩杆各截处摩擦力对试验影响。

作为本技术方案的进一步优化，所述伸缩杆内部有弹簧连接底座和上压板，弹簧直径为4mm，正常自然状态下53mm，其弹簧的弹性模量较小，用于抵消上压板的重力对试验的影响。

作为本技术方案的进一步优化，所述底座、上压板、伸缩杆由铸铁制成，底座及上层压板厚度不小于1.5cm，所述底座预制沟槽，以便安装两侧挡板，使试件在试验过程中稳固受压。

作为本技术方案的进一步优化，所述伸缩杆内采用弹性模量较小的弹簧，其直径为4mm；由于采用的弹簧弹性模量较小，在下压过程中弹簧的竖直向上的弹力逐渐抵消上压板的重力对试验的影响，保证了试验数据的准确性。

作为本技术方案的进一步优化，所述底座长边中点处设置有预留孔，插入预制抗折试验垫块时，可以进行抗折试验。

本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：在与上压板两侧等距离处设置两个挡板，两个挡板的距离为试件的直径，当下压时与上压板连接的压条刚好作用在曲面的正中间处，在加压的过程中挡板可以较好的阻挡试件发生滑移，当试件受力稳定后可以移除挡板。在伸缩杆内设置了弹簧，且在加压过程中，弹簧的弹力逐渐抵消上压板的重力对试验的影响，确保试件的试验数据准确性。本装置在底座上设置预留孔，插入抗折垫块时本装置还可以做抗折试验。

附图说明

图1是本发明一种实验室抗拉抗折两用试验夹具具体立体图

图2是本发明一种实验室抗拉抗折两用试验夹具具体俯视图

图3是本发明一种实验室抗拉抗折两用试验夹具具体立体俯视图

图4是本发明一种实验室抗拉抗折两用试验夹具具体立面剖面图

图5是本发明一种实验室抗拉抗折两用试验夹具具体伸缩杆细节详图图

图6是本发明一种实验室抗拉抗折两用试验夹具具体立体主视图

图7是本发明一种实验室抗拉抗折两用试验夹具具体立体侧视图

图8是本发明一种实验室抗拉抗折两用试验夹具具体两侧挡板详图

图9是本发明一种实验室抗拉抗折两用试验夹具具体抗折垫块详细图

图中：1-1底座；1-1-1预留孔；1-1-2沟槽；1-1-3垫条；1-2伸缩杆；1-3上压板；1-4弹簧；1-5稳定弹簧伸缩杆；1-6缓冲橡胶垫片；2两侧挡板；3抗折垫块。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明一种实验室抗拉抗折两用试验夹具的优选实施方式。

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9出示发明一种实验室抗拉抗折两用试验夹具的具体实施方式。

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9一种实验室抗拉抗折两用试验夹具，包括底座1-1、预留孔1-1-1、沟槽1-1-2、垫条1-1-3、伸缩杆1-2、上压板1-3、弹簧1-4、稳定弹簧伸缩杆1-5、缓冲橡胶垫片1-6、两侧挡板2、抗折垫块3，所述垫条1-1-3一体式底座1-1为长方体板，在底座1-1上预留安装两侧挡板2的沟槽1-1-2和安装两侧抗折垫块3的预留孔1-1-1，伸缩杆共分为三截，垫条一体式底座1-1和伸缩杆1-2最下截连接，垫条一体式上压板1-3和伸缩杆1-2最上层链接，整个伸缩杆1-2工作原理和雨伞主杆相仿，各截卡扣处安装缓冲橡胶垫片1-6，且各伸缩杆1-2内壁做润滑处理减小试验过程中伸缩杆1-2各截处摩擦力对试验影响，伸缩杆1-2内部有弹簧1-4连接底板和上压板，弹簧直径为4mm，正常自然状态下53mm，其弹簧1-4弹性模量较低，主要用于抵消上压板1-3的重力对试验的影响。所述底座1-1、上压板1-3、伸缩杆1-2由铸铁制成，底座1-1及上压板1-3厚度不小于1.5cm，所述底座1-1预制沟槽1-1-2以便于两侧挡板2的安装，使试件在试验过程中稳固受压，伸缩杆1-2内采用弹性模量较小的弹簧直径为4mm；由于采用的弹簧1-4弹性模量较小，在下压过程中弹簧1-4的竖直向上的弹力逐渐抵消上压板1-3的重力对试验的影响，保证了试验数据的准确性。所述底座1-1长边中点处设置有预留孔1-1-1，可插入预制抗折垫块3，可以进行抗折试验。

实施例1：

首先在实验室中进行巴西劈裂试验的标准试件选用直径50mm，厚度是直径的0.25倍-0.75倍(厚度为13mm-37mm)的岩石试件或混凝土圆柱体试件,然后将两侧挡板2安装在底座1-1预制沟槽1-1-2处，将上压板1-3抬起并放置实验取芯的标准抗拉实验试件，将试件矫正对齐，使曲面处刚好抵在两侧挡板2上，然后上压板1-3下压时压条刚好位于上半曲面的中心点，缓慢下压至试件稳定后抽出两侧挡板2，继续加压直至实验完成，最后进行实验数据处理。做抗折实验时，取下两侧挡板2，然后在底座1-1的预留孔1-1-1处插入抗折垫块3，将抗折试件放正对齐，即可进行抗折实验。

对于本领域技术人员而言，显然发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。