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混凝土試件單軸拉伸試驗(yàn)概述

返回列表來源:天氏庫力 發(fā)布日期 2021-03-16 瀏覽:

混凝土試件的單軸拉伸實(shí)驗(yàn)即:在棱柱體或圓柱體混凝土試件的端部各粘貼一塊一定厚度的鋼板,然后沿中心軸線施加荷載的一種試驗(yàn)方法。
 
無論是軸心抗壓或是軸心抗拉組合運用,試驗(yàn)過程中都不可避免地受偏心的影響的特點,特別是拉伸試驗(yàn)中試件開裂后偏心更為嚴(yán)重。由于試驗(yàn)裝置的試件兩端都裝有球絞,粘貼鋼板的尺寸與試件截面尺寸完全一致且中心帶有定位孔研究與應用,并在試驗(yàn)機(jī)上安裝時易于對中適應性,因此,采用試驗(yàn)方法可最大程度上避免偏心受拉有效保障。
混凝土單軸拉伸試驗(yàn)
混凝土單軸拉伸試驗(yàn)

試驗(yàn)背景:
由于尚無較為理想的試驗(yàn)方法激發創作,混凝土單軸直接拉伸強(qiáng)度大多是通過間接拉伸試驗(yàn)或通過與抗壓強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)公式換算來獲得的∩杂胁簧?;炷灵g接拉伸試驗(yàn)方法(如劈裂抗拉強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度)雖然較為簡單探索,但嚴(yán)格說來它們并不是混凝土拉伸強(qiáng)度的真實(shí)反映。而混凝土拉伸強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系全面協議,雖然不同研究機(jī)構(gòu)提出了形式各異的經(jīng)驗(yàn)公式重要作用,但在實(shí)際應(yīng)用中普遍存在相關(guān)性差的問題。部分研究者甚至認(rèn)為講實踐,混凝土直接抗拉強(qiáng)度增幅最大、劈裂抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度間并不存在直接關(guān)系。因此最為顯著,有必要研究一種簡單滿意度、合理的混凝土直接拉伸試驗(yàn)方法。

試件夾持方式:

在軸向拉伸試驗(yàn)中的必然要求,拉伸試件裝卡在試驗(yàn)機(jī)的上的過程中、下夾頭中,不同的裝卡方式與試件形狀對測試結(jié)果影響很大。軸拉試驗(yàn)理想的試件形狀及夾持方式應(yīng)滿足:
 
(1)荷載應(yīng)確保軸向施加狀況,使試件斷面上產(chǎn)生均勻拉應(yīng)力範圍和領域,沿試件長度方向有一應(yīng)力均勻分布段,并且斷裂在均勻應(yīng)力段的概率高長遠所需;
 
(2)試件形狀應(yīng)易于制作形式;
 
(3)試件夾具及與試驗(yàn)機(jī)的裝卡簡單易行,且能重復(fù)使用非常完善。
 
圖1:拉伸試驗(yàn)中混凝土試件應(yīng)力分布示意圖
圖1:拉伸試驗(yàn)中混凝土試件應(yīng)力分布示意圖
 
采用的混凝土直接拉伸試件傳遞,可分為外夾式讓人糾結、內(nèi)埋式和粘貼式三種基類型,試驗(yàn)過程中不同類型試件的應(yīng)力分布如圖1所示發揮效力。大多研究者如GO2PLALARATNAMV.S.和SHAHS.P.等采用的方法是利用磨擦力夾持長條形抗拉試件尾部全面革新;此外,在抗拉試件中預(yù)埋鋼件的方法也常被采用穩定發展。外夾式試件一般在夾持處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中方便,對于如混凝土類的無機(jī)脆性材料,斷裂易于發(fā)生在試件夾持部位更好。為降低試件夾持部位斷裂發(fā)生的概率基石之一,部分研究者采用變截面試件(增加夾持部位截面尺寸)或帶缺口試件,但試件在變截面處或切口處仍然存在應(yīng)力集中安全鏈,很難保證斷裂發(fā)生在均勻應(yīng)力段行業分類。對于內(nèi)埋式試件,很難確保試件軸心受力增持能力,且試件中應(yīng)力分布同樣較為復(fù)雜應用領域。粘貼式試件相對來說易于保證軸心受拉,雖然同樣存在著應(yīng)力分布不均勻現(xiàn)象醒悟,但試件中的應(yīng)力分布較夾持式或埋入式要均勻得多進行部署,斷裂發(fā)生在均勻應(yīng)力段的概率較高生產體系,是較為理想的夾持方式新模式,但試件制作相對而言較為復(fù)雜,有待進(jìn)一步改進(jìn)高質量。 

試驗(yàn)方法:
拉伸試驗(yàn)中采用一種相對簡單的方法來保證試件軸心受力和應(yīng)力均勻分布尤為重要應用情況。相比而言,采用粘貼式夾持方法可以在試件中獲得較為均勻的應(yīng)力分布。最簡單的粘貼拉伸試件是在棱柱體或圓柱體混凝土試件的端部各粘貼一塊一定厚度的鋼板也逐步提升,然后沿中心軸線施加荷載,但此種試驗(yàn)方法仍在試件端部存在應(yīng)力傳遞不均勻的問題(如圖1(d)所示)能力和水平。在試驗(yàn)中組織了,我們對常用的粘貼型試件進(jìn)行了改進(jìn),采用了“雙鋼板”的夾持設(shè)計(jì)提供了有力支撐,在與試件相粘的粘貼鋼板上用8個螺栓連結(jié)另一夾持鋼板來共同傳遞應(yīng)力飛躍,不僅使試件中的應(yīng)力傳遞更為均勻(如圖2所示),同時試件的制備和夾持更為簡單方便積極,試件在制作時水平或豎直方向都可成型(圓柱體試件只能豎直方向成型)大數據,避免試件成型方向可能造成的較大影響。
 
圖2:拉伸試驗(yàn)裝置
圖2:拉伸試驗(yàn)裝置
 
直接拉伸試驗(yàn)裝置示意圖如圖2所示經驗?;炷猎嚰槔庵w,截面尺寸為100mm×100mm長效機製,試件長度根據(jù)所用試驗(yàn)機(jī)可在150mm到750mm的范圍內(nèi)任意調(diào)整≈匾渴?;炷猎嚰蓚€端面先用高強(qiáng)環(huán)氧樹脂膠各粘貼一塊厚40mm等地、截面尺寸與混凝土試件相同的粘貼鋼板,試驗(yàn)前再與傳力鋼板用螺栓連接數字技術,并通過球絞與試驗(yàn)機(jī)或力傳感器相連大大提高。為盡可能避免拉伸試驗(yàn)時偏心的影響,在制作拉伸試件(端部粘貼鋼板)及將試件裝卡至試驗(yàn)機(jī)的操作中完成的事情,可使用水平尺進(jìn)行校準(zhǔn)調整推進。
 
進(jìn)行直接拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)時,可使用普通材料萬能試驗(yàn)機(jī)直接讀出破壞荷載并計(jì)算出強(qiáng)度值研究成果。試驗(yàn)中發展契機,同一混凝土進(jìn)行3個試件的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn),取3個試件抗拉強(qiáng)度的算術(shù)平均值作為該組試件混凝土抗拉強(qiáng)度值。試件斷裂后,記錄斷口的位置機製性梗阻、形貌齊全,當(dāng)斷裂發(fā)生在粘貼面時,應(yīng)視該數(shù)據(jù)無效改造層面,取其余兩個試件的算術(shù)平均值作為該組試件混凝土抗拉強(qiáng)度值機製。試驗(yàn)后拆除試驗(yàn)裝置,將破壞的試件連同粘貼鋼板一同放入烘箱內(nèi)約140℃恒溫一個小時大面積,即可方便地取下粘貼鋼板以便重復(fù)使用發力。

受拉試件中應(yīng)力分布:
在混凝土的直接拉伸試驗(yàn)中,如何盡可能保證試件拉伸過程中應(yīng)力均勻分布及避免偏心受力集成應用,將直接影響到試驗(yàn)的成功率和準(zhǔn)確度越來越重要的位置,因此試件的形狀及夾持方式的選擇尤其重要。文采用粘貼鋼板與傳力鋼板的“雙鋼板”設(shè)計(jì)并通過球絞傳遞試驗(yàn)機(jī)拉伸荷載迎來新的篇章,除便于試件制作和測試外特點,更主要的是保證試件中應(yīng)力盡可能均勻分布、避免偏心受拉和受彎情況正常。
 
在設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置前,我們對采用粘貼鋼板與傳力鋼板的“雙鋼板”設(shè)計(jì)的混凝土受拉試件中的應(yīng)力分布進(jìn)行了有限元分析製度保障。理論分析表明,方法對于長度不小于200mm的混凝土拉伸試件各領域,在試件中應(yīng)力分布非常均勻顯示;即使在混凝土試件的端部也可以得到非常均勻的應(yīng)力分布。這可通過監(jiān)測拉伸過程中試件不同部位的變形得到很好證明自行開發。編號為1,2,3的應(yīng)變片與編號為4,5,6的應(yīng)變片分別粘貼于試件兩個相對側(cè)面的上模樣、中、下3個不同位置,試驗(yàn)中安置在不同位置應(yīng)變片的變形值如圖3所示數據顯示。從測試結(jié)果可以看出:試件上同一側(cè)面責任、不同位置安裝的應(yīng)變片的變形基相同,說明方法在試件夾持端部能很好地避免應(yīng)力集中實現,應(yīng)力在試件整個長度上均勻分布持續向好,試驗(yàn)方法準(zhǔn)確可靠。
 
圖3:不同位置應(yīng)變片的變形值
圖3:
不同位置應(yīng)變片的變形值
 
無論是軸心抗壓或是軸心抗拉,試驗(yàn)過程中都不可避免地受偏心的影響不容忽視,特別是拉伸試驗(yàn)中試件開裂后偏心更為嚴(yán)重。由于試驗(yàn)裝置的試件兩端都裝有球絞記得牢,粘貼鋼板的尺寸與試件截面尺寸完全一致且中心帶有定位孔組建,并在試驗(yàn)機(jī)上安裝時易于對中,因此服務體系,采用試驗(yàn)方法可最大程度上避免偏心受拉進展情況。從圖3中我們也可看出,盡管在軸拉過程中仍存在一定的偏心特點,但在應(yīng)變較小時(混凝土試件開裂前)研究,試件兩側(cè)應(yīng)變片的變形讀數(shù)基一致。
 
試件斷口位置及形貌:
混凝土試件拉伸斷裂后綠色化發展,試件斷口的位置及形貌在很大程度上反映了試驗(yàn)裝置的合理性去創新。混凝土直接拉伸試件的破壞過程應用創新,實(shí)際上是其內(nèi)部裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展的過程體系,由于缺陷或最薄弱區(qū)域在混凝土試件內(nèi)部是隨機(jī)均勻分布的,因此影響,當(dāng)混凝土試件中拉應(yīng)力均勻分布時相關性,試件的斷裂位置也應(yīng)隨機(jī)均勻分布;而當(dāng)試件中存在應(yīng)力不均勻分布現(xiàn)象時製高點項目,在試件應(yīng)力集中處發(fā)生斷裂的幾率明顯增加。如夾持拉伸試件的過程中,在試件夾持部位存在應(yīng)力集中現(xiàn)象物聯與互聯,試件易在夾持部位發(fā)生斷裂;對于變截面的拉伸試件範圍和領域,在變截面處存在應(yīng)力集中現(xiàn)象取得了一定進展,試件易在變截面處發(fā)生斷裂。
 
在采用裝置進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時,我們對試件斷口位置進(jìn)行了記錄分析有所增加。試件拉伸斷裂后,用直尺測量斷口距試件下端面的平均高度hi(取斷口位置上距下端面最大高度hi,max和最小高度hi,min的算術(shù)平均值)。由于試驗(yàn)中采用了不同尺寸的試件供給,為了統(tǒng)計(jì)方便全過程,我們將斷口距試件下端面高度(hi)與試件長度(li)的比值(hi/li)定義為試件斷口相對位置;每組混凝土抗拉強(qiáng)度(ft)由3個試件試驗(yàn)的算術(shù)平均值表示(ft=(ft,1+ft,2+ft,3)/3)積極參與,我們將單個混凝土試件抗拉強(qiáng)度(ft,j)與該組混凝土抗拉強(qiáng)度(ft)的比值(ft,j/ft)定義為單個混凝土試件相對抗拉強(qiáng)度優勢領先。
 
圖4:斷口相對位置與出現(xiàn)概率的關(guān)系
圖4:
斷口相對位置與出現(xiàn)概率的關(guān)系

圖5:斷口相對位置與單個試件相對抗拉強(qiáng)度的關(guān)系
圖5:斷口相對位置與單個試件相對抗拉強(qiáng)度的關(guān)系
 
通過對200多個不同規(guī)格的棱柱體混凝土拉伸試件強(qiáng)度試驗(yàn),經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得出的斷口相對位置與出現(xiàn)概率的關(guān)系如圖4所示探討,斷口相對位置與單個試件相對抗拉強(qiáng)度的關(guān)系如圖5所示新技術。從概率分布圖上我們可以發(fā)現(xiàn),拉伸試件在不同位置發(fā)生斷裂的概率基相等共創美好,說明采用裝置進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時趨勢,試件中的拉應(yīng)力分布均勻,無應(yīng)力集中現(xiàn)象預判,試件斷裂位置完全隨機(jī)均勻分布。在單個混凝土試件相對抗拉強(qiáng)度與試件斷口相對位置的關(guān)系圖上,可以看出合規意識,相對抗拉強(qiáng)度始終維持在ft,j/ft=1這一水平線上下波動聽得懂,不隨斷口相對位置而變化,進(jìn)一步說明斷口位置完全隨機(jī)均勻分布協調機製;此外設備製造,在此圖上我們還可以發(fā)現(xiàn):雖然普遍認(rèn)為混凝土抗拉強(qiáng)度測試的波動很大,但采用試驗(yàn)方法重要作用,可使>95%的試件單個拉伸強(qiáng)度與該組試件平均拉伸強(qiáng)度的偏差小于20%高質量,波動很小。試驗(yàn)中我們觀察到很重要,同一組混凝土的3個拉伸試件,它們的相對斷裂位置雖然可能有較大差別,但它們之間拉伸強(qiáng)度相差卻非常小保護好。
 
圖6:拉伸斷裂后的試件及其斷面照片
圖6:拉伸斷裂后的試件及其斷面照片
 
在測量試件斷口位置的同時能力和水平,我們對試件斷裂面的形貌進(jìn)行了觀察,混凝土拉伸斷裂后的試件及其斷面如圖6所示充足≡]入了新的力量;炷猎嚰茐臅r,斷裂面基上都與試件的長軸線垂直且較為平整異常狀況,破壞面上及其鄰近的混凝土仍堅(jiān)實(shí)且沒有肉眼可見的裂縫說服力。這表明:采用裝置試驗(yàn)時,混凝土的裂紋沿垂直于試件長軸線(荷載作用)方向擴(kuò)展更多可能性,且斷裂過程中只有一條主裂縫形成,試件受力簡單深刻變革,表現(xiàn)為典型的單向純拉伸破壞高效。
 
以上的數(shù)據(jù)及觀察都說明:采用拉伸試驗(yàn)裝置,混凝土試件受力簡單,試件中拉應(yīng)力分布均勻至關重要,斷裂位置在整個試件中完全隨機(jī)均勻分布質量,試件表現(xiàn)為典型的純拉伸破壞。
 
結(jié)論:
1)采用拉伸試驗(yàn)裝置,能避免混凝土試件偏心受拉逐漸顯現,試件中拉應(yīng)力分布均勻十大行動、受力簡單,斷裂位置在整個試件中完全隨機(jī)均勻分布著力增加,試件表現(xiàn)為典型的純拉伸破壞體系。
2)方法采用的試件規(guī)整,制作相對簡單背景下,試件既可水平方向也可垂直方向成型多種場景;若試驗(yàn)中改用圓柱體試件,該方法還可用于現(xiàn)場抽取混凝土芯樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。
3)同組混凝土試件測試強(qiáng)度數(shù)據(jù)離散較小開展試點,測試方法準(zhǔn)確集中展示、可信。
4)采用試驗(yàn)方法的試件尺寸效應(yīng)較小規劃,但仍待進(jìn)一步研究改造層面。

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