一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置的制作方法

1.本发明属于混凝土断裂试验技术领域，尤其涉及一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置。


背景技术：

2.水工混凝土结构具有体积大的特点，使得硬化凝固时结构内部产生的大量水化热作用，形成内外温差梯度，导致水工混凝土在浇筑过程中不均匀受热而存在微裂缝等初始缺陷。在外部荷载作用下，水工混凝土结构内部的初始微裂缝等缺陷不断劣化，进而导致混凝土发生损伤断裂，最终影响水工建筑物整体安全性和服役寿命。因而，有必要针对水工混凝土结构的断裂性能开展相关研究，测试其断裂参数，以表征水工混凝土内部初始缺陷对结构整体宏观安全性和耐久性的影响。
3.为准确获取水工混凝土断裂参数，《水工混凝土断裂试验规程》(dl/t5332-2005)中以带裂缝的混凝土三点弯曲梁试验作为获取混凝土断裂韧度等断裂参数的主要测试方法，规程中明确约定，断裂试验过程中，需要在混凝土三点弯曲梁试件下方初始裂缝两侧使用夹式引伸计，准确测试其预制裂缝开张口位移的扩展过程。
4.混凝土材料是一种多相物质组成的非均质复合材料，具有准脆性特点。在混凝土断裂试验过程中，随着试验荷载的增加，混凝土类准脆性材料试件的破坏会表现出突然性，这种现象在高强混凝土中的表现尤为明显。混凝土材料的突然性断裂不仅极易导致试验用高精度传感器(夹式引伸计等高精度传感器)掉落、损坏，进而导致经济成本增加；同时，由于高强混凝土发生脆性破坏时极易产生碎块崩溅，会对试验操作人员的人身安全产生威胁。
5.因此，针对混凝土类准脆性材料断裂试验，亟需研制一种混凝土类准脆性材料试件断裂试验保护装置，在不影响断裂试验测试精度的情况下，不仅保护试验用高精度传感器设备免遭破坏，同时，确保试验人员的安全。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，以解决上述问题，达到在不影响测试精度的前提下，保护试验设备不受破坏，提高试验的安全性与稳定性的目的。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，包括：固定连接于混凝土试件相对两侧的连接保护结构，所述连接保护结构与所述混凝土试件侧壁固定连接，两个所述连接保护结构底端固定连接有保护布，所述保护布套设于所述混凝土试件底端，所述连接保护结构外侧设有主挡板，两个所述主挡板通过连接杆固定连接，所述主挡板的面积大于所述混凝土试件的侧面的面积。
9.优选的，所述连接保护结构包括两个对称设置的保护连接条，所述保护连接条沿
所述混凝土试件长度方向设置，所述保护连接条与所述混凝土试件侧面连接，两个所述保护连接条相互靠近的一端转动连接有旋转件，所述旋转件位于所述混凝土试件相对侧壁中部的外侧。
10.优选的，所述保护连接条包括若干个连接件，所述连接件与所述混凝土试件侧壁固定连接，若干个所述连接件依次转动连接，若干个所述连接件底端与同一个所述保护布边部固定连接。
11.优选的，所述连接件包括连接板，所述连接板底端固定连接有保护布卡接板，所述保护布的顶端固定连接于所述保护布卡接板、连接板之间，所述连接板一端固定连接有转动轴，所述连接板另一端开设有转动连接槽，所述转动连接槽剖面为胶囊形，所述转动连接槽与所述转动轴相匹配，一个所述连接板的所述转动轴与另一个所述连接板的所述转动连接槽转动连接。
12.优选的，所述连接板上固定连接有若干个固定钉，所述固定钉的一端位于所述连接板靠近所述混凝土试件的一侧并与所述混凝土试件连接。
13.优选的，远离所述旋转件一端的所述连接板固定连接有滑块，所述主挡板上开设有滑孔，所述滑块与所述滑孔滑动连接。
14.优选的，所述旋转件包括转轴，所述转轴两侧转动连接有两个旋转板，所述旋转板远离所述转轴的一端固定连接有旋转板转轴，所述旋转板转轴与所述连接件转动连接，所述转轴轴心与所述混凝土试件顶端中线同轴设置。
15.优选的，所述主挡板靠近所述混凝土试件的一侧固定连接有定位板，所述定位板底端两侧分别开设有定位卡槽，两个所述定位卡槽对称设置，所述旋转板上固定连接有定位块，所述定位卡槽的直径大于所述定位块的直径，所述定位卡槽套设于所述定位块周侧。
16.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
17.通过设置连接保护结构，可以降低因受压而发生的结构性崩裂，其崩裂的碎块会损坏周遭的仪器，对人员造成损伤的可能，而在两个连接保护结构底端卡接有保护布，可以在混凝土试件发生崩裂时，阻拦碎块的冲击，从而有效地降低试验过程中混凝土试件崩坏对试验设备的破坏。并且保护布还能收集灰尘碎屑降低对环境的污染。除此之外，还设置了主挡板，主挡板的设置可以阻挡混凝土试件崩坏时向周侧崩出的碎块，并且主挡板还能够为连接保护结构提供支撑，防止在混凝土试件发生崩坏时，连接保护结构也发生脱落。
18.利用这些结构，实现了一种稳定、安全、可以有效地保护试验装置，并且保护试验人员的安全，有效地降低混凝土试件发生崩坏时对环境造成的破坏的混凝土断裂试验保护装置。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
20.图1为本发明的结构示意图；
21.图2为本发明的内部结构示意图；
22.图3为本发明的连接保护结构的部分结构示意图；
23.图4为旋转件的结构示意图；
24.图5为主挡板的结构示意图；
25.图6为本发明使用时的情况示意图；
26.图7为本发明装配便装绳夹的结构示意图；
27.图8为便装绳夹的结构示意图。
28.附图标记：1、主挡板；2、连接杆；3、混凝土试件；4、连接保护结构；101、滑孔；301、开槽；401、连接件；402、旋转件；403、保护布；4011、连接板；4012、保护布卡接板；4013、转动轴；4014、滑块；4015、固定钉；4021、旋转板；4022、转轴；4023、定位板；4024、定位卡槽；4025、定位块；4026、旋转板转轴；5、夹式引伸计；6、底部支撑头；7、顶部施压头；8、便装绳夹；801、夹体；802、绳槽；803、固定孔。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
31.实施例一：参照图1-6所示，本实施例提供一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，包括：固定连接于混凝土试件3相对两侧的连接保护结构4，连接保护结构4与混凝土试件3侧壁固定连接，两个连接保护结构4底端固定连接有保护布403，保护布403套设于混凝土试件3底端，连接保护结构4外侧设有主挡板1，两个主挡板1通过连接杆2固定连接，主挡板1的面积大于混凝土试件3的侧面的面积。
32.在混凝土试件3底端还开设有开槽301，开槽301可以让混凝土试件3在指定的位置发生断裂。在开槽301的下方固定连接有测量装置，测量装置的选择为本领域常规技术手段，此处不作赘述。
33.保护布403需要保证下沿与混凝土试件3保持一定的间隙，防止保护布403对混凝土试件3产生一定的施力，影响试验精度。
34.通过设置连接保护结构4，可以降低因受压而发生的结构性崩裂，其崩裂的碎块会损坏周遭的仪器，对人员造成损伤的可能，而在两个连接保护结构4底端卡接有保护布403，可以在混凝土试件3发生崩裂时，阻拦碎块的冲击，从而有效地降低试验过程中混凝土试件3崩坏对试验设备的破坏。并且保护布403还能收集灰尘碎屑降低对环境的污染。除此之外，还设置了主挡板1，主挡板1的设置可以阻挡混凝土试件3崩坏时向周侧崩出的碎块，并且主挡板1还能够为连接保护结构4提供支撑，防止在混凝土试件3发生崩坏时，连接保护结构4也发生脱落。
35.进一步优化方案，连接保护结构4包括两个对称设置的保护连接条，保护连接条沿混凝土试件3长度方向设置，保护连接条与混凝土试件3侧面连接，两个保护连接条相互靠近的一端转动连接有旋转件402，旋转件402位于混凝土试件3相对侧壁中部的外侧。
36.保护连接条的设置可以让混凝土试件3在断裂试验时，断裂后两侧的混凝土试件3均受到保护连接条的连接固定，从而不易发生断裂崩坏后，产生易脱离的碎块的情况，而旋转件402的设置可以使得混凝土试件3在断裂试验时发生的断裂不会受到保护连接条的应力影响，受力的数值不会因为保护连接条而产生误差，让试验数据保持精确。
37.进一步优化方案，保护连接条包括若干个连接件401，连接件401与混凝土试件3侧壁固定连接，若干个连接件401依次转动连接，若干个连接件401底端与同一个保护布403边部固定连接。
38.若干个连接件401首尾相连，当混凝土试件3发生崩裂时，不同位置的崩裂只会影响到相应位置上的连接件401的固定，而不会影响到其它的连接件401，此时即使发生崩裂，其它的连接件401也能够实现一定的支撑作用，并不会让混凝土试件3整体发生断裂而掉落。混凝土试件3本身较为坚硬厚重，脱落后会直接损害试验装置。
39.进一步优化方案，连接件401包括连接板4011，连接板4011底端固定连接有保护布卡接板4012，保护布403的顶端固定连接于保护布卡接板4012、连接板4011之间，连接板4011一端固定连接有转动轴4013，连接板4011另一端开设有转动连接槽，转动连接槽剖面为胶囊形，转动连接槽与转动轴4013相匹配，一个连接板4011的转动轴4013与另一个连接板4011的转动连接槽转动连接。
40.其中，转动连接槽剖面为胶囊形，使得转动轴4013在能够围绕转动连接槽发生转动的同时，也能够沿着转动连接槽进行滑动，这就避免了在试验中连接板4011所产生的应力对试验结果造成影响。另外，转动连接槽的顶端设有内折沿，转动轴4013靠近转动连接槽设有凸起，内折沿的设置可以保证转动轴4013上的凸起卡接于转动连接槽内侧，从而保证转动轴4013不会与转动连接槽发生脱落。
41.进一步优化方案，连接板4011上固定连接有若干个固定钉4015，固定钉4015的一端位于连接板4011靠近混凝土试件3的一侧并与混凝土试件3连接。固定钉4015可以通过螺纹连接、在浇筑时放入、开孔后钉入等方式与混凝土试件3连接。
42.进一步优化方案，远离旋转件402一端的连接板4011固定连接有滑块4014，主挡板1上开设有滑孔101，滑块4014与滑孔101滑动连接。
43.滑块4014与滑孔101滑动连接，可以保证对主挡板1对连接板4011的支撑，而选择远离旋转件402一端的连接板4011，是因为远离受力点的混凝土试件3区域更不容易发生断裂，因此连接板4011不易发生错位，导致滑块4014与滑孔101发生脱落。
44.进一步优化方案，旋转件402包括转轴4022，转轴4022两侧转动连接有两个旋转板4021，旋转板4021远离转轴4022的一端固定连接有旋转板转轴4026，旋转板转轴4026与连接件401转动连接，转轴4022轴心与混凝土试件3顶端中线同轴设置。
45.旋转板转轴4026与连接件401上的转动连接槽转动连接。转轴4022轴心与混凝土试件3顶端中线同轴设置可以保证在断裂试验中，混凝土试件3发生断裂从而旋转的轴心与转轴4022是同轴的，转轴4022不会影响混凝土试件3的断裂，保证试验的精度。
46.进一步优化方案，主挡板1靠近混凝土试件3的一侧固定连接有定位板4023，定位板4023底端两侧分别开设有定位卡槽4024，两个定位卡槽4024对称设置，旋转板4021上固定连接有定位块4025，定位卡槽4024的直径大于定位块4025的直径，定位卡槽4024套设于定位块4025周侧。
47.通过设置定位卡槽4024与定位块4025相互配合，可以保证混凝土试件3在断裂后不会发生较大的旋转，而测量装置通常量程较小，控制好混凝土试件3在断裂后发生的断裂可以有效地保护测量装置。
48.参考图6所示，本发明的装置在使用时，在开槽301底端两侧的混凝土试件3上安装有一个夹式引伸计5，夹式引伸计5的两个探测头分别与开槽301底端两侧的混凝土试件3固定连接，当混凝土试件3沿着开槽301发生断裂时，夹式引伸计5的两个夹头就会随着混凝土试件3的断裂向两侧移动，夹式引伸计5受到的两个夹头的推力降低，从而准确地测量出断裂情况的发生。
49.本发明在进行机械施压时，底部支撑头6位于混凝土试件3底端两侧，距离开槽301的距离相等，而且底部支撑头6抵接的位置位于保护布403的外侧，保护布403并不是完全包裹混凝土试件3的底端，而是在两侧留有一端距离，而这段距离是为了让底部支撑头6对混凝土试件3进行支撑而设计的。顶部施压头7位于混凝土试件3的正上方，并且与开槽301竖直方向上对应，在施加力量时，确保混凝土试件3是沿着开槽301方向进行的断裂。
50.实施例二：本实施例与实施例一的区别在于，连接板4011通过双面胶片与混凝土试件3侧面粘合连接，而非固定钉4015。双面胶片粘合的方式可以减少工作量，同时避免固定钉4015对混凝土试件3的结构破坏，同时单个的双面胶片容易粘贴与撕下，同时也不会对混凝土试件3在试验时受到的应力造成干扰，因此具有更高的稳定性。
51.实施例三：参照图7-8所示，本实施例与实施例一的区别在于，在两个主挡板1的底端中部均分别可拆卸连接有便装绳夹8，便装绳夹8包括有两个对称设置的夹体801，两个夹体801通过转轴转动连接，并且两个夹体801之间还设有扭簧，靠近夹式引伸计5的一侧的夹体801两侧分别开设有绳槽802，绳槽802斜向设置，在绳槽802的底端设有固定孔803，相对的两个固定孔803之间通过细绳连接，而细绳的中部与夹式引伸计5连接，并且在安装时，细绳保持松弛状态。这样的结构设置保证了当夹式引伸计5的两个夹头因为混凝土试件3的断裂而发生远离时，夹式引伸计5会脱离两个夹头向下坠落，此时可以被细绳所保护，不会直接掉落下去发生损坏，而两个便装绳夹8也使得细绳与夹式引伸计5的连接更加方便。
52.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
53.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，其特征在于，包括：固定连接于混凝土试件(3)相对两侧的连接保护结构(4)，所述连接保护结构(4)与所述混凝土试件(3)侧壁固定连接，两个所述连接保护结构(4)底端固定连接有保护布(403)，所述保护布(403)套设于所述混凝土试件(3)底端，所述连接保护结构(4)外侧设有主挡板(1)，两个所述主挡板(1)通过连接杆(2)固定连接，所述主挡板(1)的面积大于所述混凝土试件(3)的侧面的面积。2.根据权利要求1所述的一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，其特征在于，所述连接保护结构(4)包括两个对称设置的保护连接条，所述保护连接条沿所述混凝土试件(3)长度方向设置，所述保护连接条与所述混凝土试件(3)侧面固定连接，两个所述保护连接条相互靠近的一端转动连接有旋转件(402)，所述旋转件(402)位于所述混凝土试件(3)相对侧壁中部的外侧。3.根据权利要求2所述的一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，其特征在于，所述保护连接条包括若干个连接件(401)，所述连接件(401)与所述混凝土试件(3)侧壁连接，若干个所述连接件(401)依次转动连接，若干个所述连接件(401)底端与同一个所述保护布(403)边部固定连接。4.根据权利要求3所述的一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，其特征在于，所述连接件(401)包括连接板(4011)，所述连接板(4011)底端固定连接有保护布卡接板(4012)，所述保护布(403)的顶端固定连接于所述保护布卡接板(4012)、连接板(4011)之间，所述连接板(4011)一端固定连接有转动轴(4013)，所述连接板(4011)另一端开设有转动连接槽，所述转动连接槽剖面为胶囊形，所述转动连接槽与所述转动轴(4013)相匹配，一个所述连接板(4011)的所述转动轴(4013)与另一个所述连接板(4011)的所述转动连接槽转动连接。5.根据权利要求4所述的一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，其特征在于，所述连接板(4011)上固定连接有若干个固定钉(4015)，所述固定钉(4015)的一端位于所述连接板(4011)靠近所述混凝土试件(3)的一侧并与所述混凝土试件(3)连接。6.根据权利要求4所述的一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，其特征在于，远离所述旋转件(402)一端的所述连接板(4011)固定连接有滑块(4014)，所述主挡板(1)上开设有滑孔(101)，所述滑块(4014)与所述滑孔(101)滑动连接。7.根据权利要求3所述的一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，其特征在于，所述旋转件(402)包括转轴(4022)，所述转轴(4022)两侧转动连接有两个旋转板(4021)，所述旋转板(4021)远离所述转轴(4022)的一端固定连接有旋转板转轴(4026)，所述旋转板转轴(4026)与所述连接件(401)转动连接，所述转轴(4022)轴心与所述混凝土试件(3)顶端中线同轴设置。8.根据权利要求7所述的一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，其特征在于，所述主挡板(1)靠近所述混凝土试件(3)的一侧固定连接有定位板(4023)，所述定位板(4023)底端两侧分别开设有定位卡槽(4024)，两个所述定位卡槽(4024)对称设置，所述旋转板(4021)上固定连接有定位块(4025)，所述定位卡槽(4024)的直径大于所述定位块(4025)的直径，所述定位卡槽(4024)套设于所述定位块(4025)周侧。

技术总结
本发明属于混凝土断裂试验技术领域，尤其涉及一种混凝土类准脆性材料断裂试验保护装置，包括：混凝土试件相对两侧的连接保护结构，所述连接保护结构与所述混凝土试件侧壁固定连接，两个所述连接保护结构底端固定连接有保护布，所述保护布套设于所述混凝土试件底端，所述连接保护结构外侧设有主挡板，两个所述主挡板通过连接杆固定连接，所述主挡板的面积大于所述混凝土试件的侧面的面积。利用这些结构，实现了一种稳定、安全、可以有效地保护试验装置，并且保护试验人员的安全，有效地降低混凝土试件发生崩坏时对环境造成的破坏的混凝土断裂试验保护装置。土断裂试验保护装置。土断裂试验保护装置。


技术研发人员：范向前 黄渝桂 王涛 张汉云
受保护的技术使用者：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/9/7