專利名稱：：一種混凝土自動沖擊測試儀及其測試方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種混凝土自動沖擊測試儀及其測試方法，屬混凝土材料測試
技術領域：
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背景技術：
：混凝土抗沖擊性能是衡量混凝土特別是高韌性混凝土力學性能的重要指標，但目前國內(nèi)尚未制定針對混凝土抗沖擊性能的標準試驗方法，通常，實驗室均采用美國混凝土協(xié)會推薦的ACI-544“纖維混凝土的性能測試方法”進行實驗檢測，該方法規(guī)定，將質(zhì)量為4.45kg的沖擊錘，從高度為457mm或IOOOmm處自由下落，通過一個直徑為63.5mm的鋼球傳遞沖擊作用，沖擊厚度為64mm、直徑為150mm的混凝土試件，記錄試件表面開始產(chǎn)生可見裂紋和裂紋寬度大于0.3mm時的沖擊次數(shù)，以初裂沖擊次數(shù)和破壞沖擊次數(shù)作為衡量纖維混凝土韌性的指標。然而，該方法僅對該試驗要求進行了原則說明，并未提供相應的試驗儀器設備要求，且ACI-544采用直徑為63.5mm的硬質(zhì)鋼球傳遞沖擊錘的沖擊作用，對于與混凝土接觸的一側，由于鋼球硬度遠高于混凝土，試驗沖擊過程混凝土對鋼球變形的影響不大，然而，與沖擊錘相接觸的一側，由于兩者硬度相差不多，且沖擊錘與鋼球之間為點接觸，對鋼球的硬度和韌性要求都很高，試驗過程易導致鋼球在與沖擊錘接觸的一側產(chǎn)生較大變形，鋼球需經(jīng)常更換。另一方面，由于ACI-544規(guī)定以初裂沖擊次數(shù)和破壞沖擊次數(shù)作為評價混凝土沖擊韌性的指標，因此，原則上在按ACI-544進行混凝土的抗沖擊韌性測試時，需每沖擊一次即需檢查混凝土試件的開裂情況，很難采用混凝土自動沖擊儀進行試驗測試，故目前通常只能采用手動方法進行測試。然而，對于高韌性混凝土如纖維混凝土，其初裂沖擊次數(shù)有時高達100次以上，而破壞沖擊次數(shù)可高達150次以上，采用手動的操作過程極其繁瑣。同時，研究表明，采用該方法進行混凝土抗沖擊韌性測試時，其試驗結果的離散性也較大。國內(nèi)實用新型專利200620070501.8提供了一種混凝土抗沖擊測試儀，但該儀器采用4.45mm的鋼球從457mm高度處自由下落，直接對混凝土試件產(chǎn)生沖擊作用，測試方法與ACI-544規(guī)定的方法并不一致。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決目前的混凝土抗沖擊性能測試儀存在效率低、鋼球易變形報廢的問題，提供了一種效率高的混凝土自動沖擊測試儀及其測試方法。本發(fā)明的技術方案一種混凝土自動沖擊測試儀，包括試件底座，其特征在于所述底座上安裝有外部框架，所述外部框架內(nèi)豎直立有沖擊錘導向桿，所述沖擊錘導向桿的下端連接有沖擊作用傳遞裝置，所述沖擊作用傳遞裝置是一端為半球一端為圓柱的桿狀裝置，其半球端與試件接觸；所述沖擊錘導向桿上套有沖擊錘，所述沖擊錘通過沖擊錘懸吊機構固定于沖擊作用傳遞裝置的上方與其圓柱端面接觸；所述沖擊錘上安裝有沖擊錘提升裝置，所述沖擊錘提升裝置固定在傳動裝置上，所述傳動裝置固定在外部框架內(nèi)連接有控制裝置；所述沖擊錘導向桿上安裝有沖擊錘脫出裝置。進一步，所述底座上設有沖擊作用傳遞裝置的限位裝置，所述沖擊作用傳遞裝置的半球端設于限位裝置內(nèi)。進一步，所述沖擊錘導向桿與沖擊作用傳遞裝置螺紋連接。進一步，所述沖擊錘導向桿的上端伸出外部框架。進一步，所述沖擊作用傳遞裝置中半球的直徑為63.5mm；所述的沖擊錘的質(zhì)量為4.5kg。本發(fā)明所采用的測試方法步驟如下(1)、將沖擊作用傳遞裝置手動提升至一定位置，然后將混凝土試件置于底座中；(2)、預先設置控制裝置的沖擊次數(shù)，開動控制裝置，沖擊錘提升裝置跟隨傳動裝置運動至沖擊錘導向桿一側，由沖擊錘提升裝置和沖擊錘懸吊機構共同工作，向上提升沖擊錘，提升至沖擊錘脫出裝置時，自動使沖擊錘落下，對沖擊作用傳遞裝置產(chǎn)生沖擊作用，并通過沖擊作用傳遞裝置對混凝土產(chǎn)生沖擊作用，傳動裝置每傳動一周可對混凝土產(chǎn)生一次沖擊作用，至限定次數(shù)時傳動裝置自動停止傳動；(3)、沖擊停止后，取出混凝土試件觀察混凝土試件在沖擊作用下的開裂情況；(4)、若混凝土未出現(xiàn)裂紋，重新開動控制裝置，繼續(xù)對混凝土試件產(chǎn)生沖擊作用，至規(guī)定次數(shù)后自動停止，再次取出混凝土試件觀察混凝土試件在沖擊作用下的開裂情況；(5)、如此反復，直至混凝土試件開始產(chǎn)生裂紋和混凝土試件裂紋擴展至混凝土試件接觸到底座兩側或混凝土斷裂成兩半時，記錄混凝土試件的初裂沖擊次數(shù)和破壞沖擊次數(shù)。進一步，所述沖擊錘脫出裝置與沖擊作用傳遞裝置之間的距離為457mm；對不摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為10次；對摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為25次?；蛘?，所述沖擊錘脫出裝置與沖擊作用傳遞裝置之間的距離為IOOOmm；對不摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為5次；對摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為25次。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在(1)自動提升沖擊錘，自動自由下落，試件初裂沖擊次數(shù)和破壞沖擊次數(shù)均為10或25的倍數(shù)，減少了觀察混凝土初裂和完全破壞的次數(shù)，測試效率高；(2)采用一端半球一端圓柱體的沖擊作用傳遞裝置替代鋼球，使沖擊錘與沖擊作用傳遞裝置之間由點接觸轉變?yōu)槊娼佑|，大大提高了沖擊作用傳遞裝置的使用壽命。圖1為本發(fā)明的結構示意圖。圖2為本發(fā)明側面剖視圖。具體實施例方式實施例1一種混凝土自動沖擊測試儀，包括試件底座1，所述底座1上安裝有外部框架11，所述外部框架11內(nèi)豎直立有沖擊錘導向桿6，所述沖擊錘導向桿6的下端連接有沖擊作用傳遞裝置2，所述沖擊作用傳遞裝置2是一端為半球一端為圓柱的桿狀裝置，其半球端與試件接觸；所述沖擊錘導向桿6上套有沖擊錘4，所述沖擊錘4通過沖擊錘懸吊機構5固定于沖擊作用傳遞裝置2的上方與其圓柱端面接觸；所述沖擊錘4上安裝有沖擊錘提升裝置8，所述沖擊錘提升裝置8固定在傳動裝置7上，所述傳動裝置7固定在外部框架11內(nèi)連接有控制裝置10；所述沖擊錘導向桿6上安裝有沖擊錘脫出裝置9。所述底座1上設有沖擊作用傳遞裝置2的限位裝置3，所述沖擊作用傳遞裝置2的半球端設于限位裝置3內(nèi)。所述沖擊錘導向桿6與沖擊作用傳遞裝置2螺紋連接。所述沖擊錘導向桿6的上端伸出外部框架11。所述沖擊作用傳遞裝置2中半球的直徑為63.5mm；所述的沖擊錘4的質(zhì)量為4.5kg。本發(fā)明所采用的測試方法步驟如下(1)、將沖擊作用傳遞裝置2手動提升至一定位置，然后將混凝土試件置于底座1中；(2)、預先設置控制裝置10的沖擊次數(shù)，開動控制裝置10，沖擊錘提升裝置8跟隨傳動裝置7運動至沖擊錘導向桿6—側，由沖擊錘提升裝置8和沖擊錘懸吊機構5共同工作，向上提升沖擊錘4，提升至沖擊錘脫出裝置9時，自動使沖擊錘4落下，對沖擊作用傳遞裝置2產(chǎn)生沖擊作用，并通過沖擊作用傳遞裝置2對混凝土產(chǎn)生沖擊作用，傳動裝置7每傳動一周可對混凝土產(chǎn)生一次沖擊作用，至限定次數(shù)時傳動裝置7自動停止傳動；(3)、沖擊停止后，取出混凝土試件觀察混凝土試件在沖擊作用下的開裂情況；(4)、若混凝土未出現(xiàn)裂紋，重新開動控制裝置10，繼續(xù)對混凝土試件產(chǎn)生沖擊作用，至規(guī)定次數(shù)后自動停止，再次取出混凝土試件觀察混凝土試件在沖擊作用下的開裂情況；(5)、如此反復，直至混凝土試件開始產(chǎn)生裂紋和混凝土試件裂紋擴展至混凝土試件接觸到底座兩側或混凝土斷裂成兩半時，記錄混凝土試件的初裂沖擊次數(shù)和破壞沖擊次數(shù)。本實施例中所述沖擊錘脫出裝置9與沖擊作用傳遞裝置2之間的距離為457mm；對不摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為10次；對摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為25次。本實施例以采用P042.5水泥、5IOmm碎石、天然中砂(細度模數(shù)為2.60)、聚丙烯纖維(PF)和萘系高效減水劑(FDN)配制纖維混凝土為例，混凝土配合比為CWSGFDNPF=10.451.952.440.010.0075，拌制成型并養(yǎng)護28d后，采用所制混凝土自動沖擊測試儀進行測試，進行參數(shù)設置時，每沖擊10次，停止1次，最終測得其初裂沖擊次數(shù)為60次，破壞沖擊次數(shù)為90次。實施例25采用P052.5水泥、5IOmm碎石、天然中砂(細度模數(shù)為3.0)、鋼纖維(Sf)和萘系高效減水劑(FDN)配制纖維混凝土，混凝土配合比如表1所示，拌制成型并養(yǎng)護28d后，采用實施例1所制混凝土自動沖擊測試儀進行測試，對不摻鋼纖維的混凝土，每沖擊10次停一次，檢查混凝土試件開裂情況，對摻鋼纖維的混凝土，每沖擊25次停一次，檢查混凝土試件開裂情況，其初裂沖擊次數(shù)和破壞沖擊次數(shù)見表1所示。由表1可見，當混凝土強度提高時，其抗沖擊性能也有所提高，但初裂沖擊次數(shù)和破壞沖擊次數(shù)非常接近，表明未摻加鋼纖維的混凝土不具有阻裂能力。摻加鋼纖維后，混凝土抗沖擊性能大幅度提高，其初裂沖擊次數(shù)和破壞沖擊次數(shù)甚至高達1000次以上，與初裂沖擊次數(shù)相比，其破壞沖擊次數(shù)大幅度提高，且隨鋼纖維摻量體積分數(shù)增大，其抗沖擊性能和阻裂性能均大幅度增大。同時，可以看出，采用實施例1所述抗沖擊試驗儀測定高韌性混凝土的沖擊韌性具有較高的工作效率。表1鋼纖維混凝土配合比及其初裂和破壞沖擊次數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例6本實施例與實施例1不同之處在于所述沖擊錘脫出裝置9與沖擊作用傳遞裝置2之間的距離為IOOOmm；所采用的測試方法中對不摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為5次；對摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為25次。本實施例以采用P042.5水泥、5IOmm碎石、天然中砂(細度模數(shù)為2.60)、聚丙烯纖維(PF)和萘系高效減水劑(FDN)配制纖維混凝土為例，混凝土配合比為CWSGFDNPF=10.451.952.440.010.0075，拌制成型并養(yǎng)護28d后，采用所制混凝土自動沖擊測試儀進行測試，進行參數(shù)設置時，每沖擊5次，停止1次，最終測得其初裂沖擊次數(shù)為25次，破壞沖擊次數(shù)為55次。可見，沖擊錘沖擊高度增大后，其沖擊破壞效率有所提高。實施例710采用P052.5水泥、5IOmm碎石、天然中砂(細度模數(shù)為3.0)、鋼纖維(Sf)和萘系高效減水劑(FDN)配制纖維混凝土，混凝土配合比如表2所示，拌制成型并養(yǎng)護28d后，采用實施例6所制混凝土自動沖擊測試儀進行測試，對不摻鋼纖維的混凝土，每沖擊5次停一次，檢查混凝土試件開裂情況，對摻鋼纖維的混凝土，每沖擊25次停一次，檢查混凝土試件開裂情況，其初裂沖擊次數(shù)和破壞沖擊次數(shù)見表2所示。由表2可見，當沖擊錘自由下落的高度增大為IOOOmm時，其對混凝土抗沖擊性能的檢測具有更高的效率。表2鋼纖維混凝土配合比及其初裂和破壞沖擊次數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍的不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。權利要求一種混凝土自動沖擊測試儀，包括試件底座，其特征在于所述底座上安裝有外部框架，所述外部框架內(nèi)豎直立有沖擊錘導向桿，所述沖擊錘導向桿的下端連接有沖擊作用傳遞裝置，所述沖擊作用傳遞裝置是一端為半球一端為圓柱的桿狀裝置，其半球端與試件接觸；所述沖擊錘導向桿上套有沖擊錘，所述沖擊錘通過沖擊錘懸吊機構固定于沖擊作用傳遞裝置的上方與其圓柱端面接觸；所述沖擊錘上安裝有沖擊錘提升裝置，所述沖擊錘提升裝置固定在傳動裝置上，所述傳動裝置固定在外部框架內(nèi)連接有控制裝置；所述沖擊錘導向桿上安裝有沖擊錘脫出裝置。2.根據(jù)權利要求1所述的一種混凝土自動沖擊測試儀，其特征在于所述底座上設有沖擊作用傳遞裝置的限位裝置，所述沖擊作用傳遞裝置的半球端設于限位裝置內(nèi)。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種混凝土自動沖擊測試儀，其特征在于所述沖擊錘導向桿與沖擊作用傳遞裝置螺紋連接。4.根據(jù)權利要求3所述的一種混凝土自動沖擊測試儀，其特征在于所述沖擊錘導向桿的上端伸出外部框架。5.根據(jù)權利要求4所述的一種混凝土自動沖擊測試儀，其特征在于所述沖擊作用傳遞裝置中半球的直徑為63.5mm；所述的沖擊錘的質(zhì)量為4.5kg。6.根據(jù)權利要求1所述的一種混凝土自動沖擊測試儀所采用的測試方法步驟如下(1)、將沖擊作用傳遞裝置手動提升至一定位置，然后將混凝土試件置于底座中；(2)、預先設置控制裝置的沖擊次數(shù)，開動控制裝置，沖擊錘提升裝置跟隨傳動裝置運動至沖擊錘導向桿一側，由沖擊錘提升裝置和沖擊錘懸吊機構共同工作，向上提升沖擊錘，提升至沖擊錘脫出裝置時，自動使沖擊錘落下，對沖擊作用傳遞裝置產(chǎn)生沖擊作用，并通過沖擊作用傳遞裝置對混凝土產(chǎn)生沖擊作用，傳動裝置每傳動一周可對混凝土產(chǎn)生一次沖擊作用，至限定次數(shù)時傳動裝置自動停止傳動；(3)、沖擊停止后，取出混凝土試件觀察混凝土試件在沖擊作用下的開裂情況；(4)、若混凝土未出現(xiàn)裂紋，重新開動控制裝置，繼續(xù)對混凝土試件產(chǎn)生沖擊作用，至規(guī)定次數(shù)后自動停止，再次取出混凝土試件觀察混凝土試件在沖擊作用下的開裂情況；(5)、如此反復，直至混凝土試件開始產(chǎn)生裂紋和混凝土試件裂紋擴展至混凝土試件接觸到底座兩側或混凝土斷裂成兩半時，記錄混凝土試件的初裂沖擊次數(shù)和破壞沖擊次數(shù)。7.根據(jù)權利要求6所述的一種混凝土自動沖擊測試儀的測試方法，其特征在于所述沖擊錘脫出裝置與沖擊作用傳遞裝置之間的距離為457mm；對不摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為10次；對摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為25次。8.根據(jù)權利要求6所述的一種混凝土自動沖擊測試儀的測試方法，其特征在于所述沖擊錘脫出裝置與沖擊作用傳遞裝置之間的距離為IOOOmm；對不摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為5次；對摻鋼纖維的混凝土，步驟(2)中的預設沖擊次數(shù)為25次。全文摘要一種混凝土自動沖擊測試儀，包括試件底座，所述底座上安裝有外部框架，所述外部框架內(nèi)豎直立有沖擊錘導向桿，所述沖擊錘導向桿的下端連接有沖擊作用傳遞裝置，所述沖擊作用傳遞裝置是一端為半球一端為圓柱的桿狀裝置，其半球端與試件接觸；所述沖擊錘導向桿上套有沖擊錘，所述沖擊錘通過沖擊錘懸吊機構固定于沖擊作用傳遞裝置的上方與其圓柱端面接觸；所述沖擊錘上安裝有沖擊錘提升裝置，所述沖擊錘提升裝置固定在傳動裝置上，所述傳動裝置固定在外部框架內(nèi)連接有控制裝置；所述沖擊錘導向桿上安裝有沖擊錘脫出裝置。本發(fā)明的優(yōu)點(1)減少了觀察混凝土初裂和完全破壞的次數(shù)，測試效率高；(2)大大提高了沖擊作用傳遞裝置的使用壽命。文檔編號G01N3/34GK101825540SQ20101015887公開日2010年9月8日申請日期2010年4月29日優(yōu)先權日2010年4月29日發(fā)明者姜俊,孔德玉,王曉棟申請人:浙江工業(yè)大學