专利名称：一种间接拉伸强度测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于道路工程材料拉伸强度测定技术领域，尤其是涉及一种间接拉伸强度测试仪。
背景技术：
拉伸强度是描述道路工程材料力学特性的重要参数，因而对道路工程材料拉伸强度的测定相当重要，对其相关参数测量的精确度要求也越来越高。在道路工程中，水泥混凝土、浙青混凝土以及不同改性剂改良的改良土(也称稳定土)的拉伸强度一直是重要的设计参数。目前，研究道路工程材料拉伸强度的试验方法归纳起来主要有以下两种一种是直接测定方法，如单轴拉伸试验；另一种是间接测定方法，包括梁弯曲法、径向压裂法(也称巴西劈裂法。其中，直接测定方法中试件的制备和实验方法都比较繁琐，且具有一定的不确定性。梁弯曲法和径向压裂法存在的问题是没有考虑道路工程材料的非均勻各向异性特点。综上，还不存在一种加载方式简单且能快速、简便、准确地反映所检测非均勻道路工程材料拉伸强度的测试装置。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种间接拉伸强度测试仪，其结构简单、加载方式简简便且能快速、简便、准确地反映所检测工程材料的拉伸强度，能有效解决现有单轴贯入实验所测得间接拉伸强度数据不能准确反映抗剪强度指标中^值的实际问题。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于包括分别布设在被测试试件上下两侧的上垫块和下垫块、通过上垫块和下垫块且同时从上下两侧对被测试试件施加轴向压力的施压机构以及分别对上垫块和下垫块所受的轴向压力进行实时检测的测力计，所述被测试试件为呈竖直向布设的圆柱状试件，所述上垫块和下垫块均为圆柱状垫块且二者的大小尺寸相同，所述上垫块和下垫块均与被测试试件呈同轴布设。上述一种间接拉伸强度测试仪，其特征是所述被测试试件的直径为IOOmm士5mm 且其高度为90mm 150mm，上垫块和下垫块的直径均为15mm 40mm且二者的高度不小于 IOmm0上述一种间接拉伸强度测试仪，其特征是所述被测试试件的直径为100mm，上垫块和下垫块的直径均为28. 5mm。上述一种间接拉伸强度测试仪，其特征是所述施压机构包括上压头和与所述上压头呈同轴布设的下压头，上压头位于上垫块的正上方且下压头位于下垫块的正下方，所述上垫块、被测试试件和下垫块由上至下夹装于上压头与下压头之间。上述一种间接拉伸强度测试仪，其特征是所述施压机构为路面材料强度试验仪， 且下压头为路面材料强度试验仪的底座。[0009]上述一种间接拉伸强度测试仪，其特征是所述测力计为数字式测力计且其检测探头布设在上垫块和下垫块上。上述一种间接拉伸强度测试仪，其特征是所述测力计放置在路面材料强度试验仪的水平工作台上。上述一种间接拉伸强度测试仪，其特征是所述施压机构为压力机。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、仪器结构简单、安装方便且投入成本低。2、考虑材料的非均勻性，测试数据可靠。3、使用操作简便且实用价值高，无污染，对周围环境影响�。徊⑶沂匝槭萦刹饬浦苯佣脸觯虮�、准确。4、实验结果稳定且使用效果好，所测得的间接拉伸强度结果稳定，结合无侧限抗压强度可推算得出得出材料的抗剪强度指标。本实用新型的工作原理是由于一般路面材料的抗压强度远大于抗拉强度，则将材料制成实心圆柱试件后，运用比其更小的的圆柱形垫块置于试件上下两侧的中心点处，需注意要满足两个圆柱垫块与试件呈同轴布设，之后施加压力直到试件破坏，测试得出的试件破坏时所受应力可计算出材料的抗拉强度。实际使用时，本实用新型通过运用本方法测得的材料抗拉强度与无侧限抗压强度测试方法测试得出的无侧限抗压强度相结合，计算得出的抗剪强度指标C值和^值与平行设计试件的直剪试验结果对比后，发现间接计算出的抗剪强度指标与直剪试验所得指标有很好的相关性，从而表明本方法解决了现有间接拉伸方法存在的缺陷和不足。综上所述，本实用新型结构简单、加载方式简便且能快速、简便、准确地反映所检测工程材料的拉伸强度，能有效解决现有单轴贯入实验所测得间接拉伸强度不能准确反映抗剪强度指标中^值的实际问题。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的使用状态参考图。图2为本实用新型测试过程中被测试试件的受力状态示意图。图3为分别采用本实用新型与直剪试验测试得出的抗剪强度指标C值对比示意图。图4为分别采用本实用新型与直剪试验测试得出的抗剪强度指标^值对比示意图。图5为分别采用单轴贯入实验与直剪试验测试得出的抗剪强度指标C值对比示意图。图6为分别采用单轴贯入实验与直剪试验测试得出的抗剪强度指标^值对比示意图。附图标记说明1-被测试试件；2-上垫块；3-下垫块；4-测力计； 5-路面材料强度试验仪；5-1-上压头；5-2-下压头；6-水平工作台。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括分别布设在被测试试件1上下两侧的上垫块2 和下垫块3、通过上垫块2和下垫块3且同时从上下两侧对被测试试件1施加轴向压力的施压机构以及分别对上垫块2和下垫块3所受的轴向压力进行实时检测的测力计4，所述被测试试件1为呈竖直向布设的圆柱状试件，所述上垫块2和下垫块3均为圆柱状垫块且二者的大小尺寸相同，所述上垫块2和下垫块3均与被测试试件1呈同轴布设。实际使用过程中，所述被测试试件1的直径为IOOmm士5mm且其高度为90mm 150mm,上垫块2和下垫块3的直径均为15mm 40mm且二者的高度不小于10mm。本实施例中，所述被测试试件1的直径为100mm，上垫块2和下垫块3的直径均为28. 5mm。实际测试时，所述被测试试件1为水泥混凝土、浙青混凝土或稳定土试样，且可根据具体需要，对被测试试件1的大小尺寸进行相应调整。同时，也可以根据具体需要，对上垫块2和下垫块3的大小尺寸进行相应调整，只要测试过程中上垫块2和下垫块3不发生变形即可。所述施压机构包括上压头5-1和与所述上压头5-1呈同轴布设的下压头5-2，上压头5-1位于上垫块2的正上方且下压头5-2位于下垫块3的正下方，所述上垫块2、被测试试件1和下垫块3由上至下夹装于上压头5-1与下压头5-2之间。本实施例中，所述施压机构为路面材料强度试验仪5，且下压头5-2为路面材料强度试验仪5的底座。实际使用时，所述施压机构也可以为压力机。本实施例中，所述测力计4为数字式测力计且其检测探头布设在上垫块2和下垫块3上。实际测试时，所述测力计4放置在路面材料强度试验仪5的水平工作台6上。实际使用时，本实用新型采用路面材料强度试验仪5且通过上下两个等大的圆柱状垫块从上下两侧对被测试试件1进行加载，加载过程中在两个圆柱状垫块的中轴线方向上产生拉应力，即所产生的拉应力以被测试试件1的中轴线为中心且沿圆周方向进行均勻分布，由于施加压力后被测试试件1自动是从最薄弱的断面破坏，这使得道路工程材料的非均勻性得到了考虑，与其它的实验方法相比，本实用新型所采用的加载方式具有明显的优越性。本实用新型的工作过程是先将被测试试件1放在路面材料强度试验仪5的底座上，被测试试件1的正下方垫有下垫块3且其正上方垫有上垫块2，之后转动手轮使底座缓慢上升，并不断调整被测试试件1的位置，使得路面材料强度试验仪5的上下压头分别压在上垫块2和下垫块3的正中部，当被测试试件1上所布设上垫块2刚好与上压头5-1接触时，将测力计4的读数调整为零。测试过程中，轴向应变速率宜为慢速，在被测试试件1彻底压坏即压力达到峰值时读数一次，试验宜在2 ^iin内完成。根据理想塑性理论算出最大轴向荷载ρ与试样抗拉强度ο t之间的关系式如下
作-P
t = π( Η-α2、·式中，° tMmmm&,kpa ；ρMtimmmmm&id,kN ；b^^
5
件的半径，m;H为试件的高度，m;a为衬垫(即上垫块2和下垫块幻的直径，m;k为系数。实际测试时，将被测试试件1放置于路面材料强度试验仪5上进行试验，且将试验作-P
中所记录的被测试试件1破坏时的最大压力代入上式σ' = ^kbH-α2)便可求得被测
试试件1的抗拉强度。由于测试过程中，测力计4的测试数据为上垫块2和下垫块3所受的轴向压力，因而通过受力分析即可推算出被测试试件1上所受的压力。采用西安某地黄土，其中最优含水量W。pt = 13.4%，最大干密度Ydfflax = 1. 80g/ cm3制作被测试试件1 首先将野外采集的扰动黄土经碾碎、烘干、过筛与配水配置成含水量为 15. 4wt%且成型试件的干密度分别控制为 1. 60g/cm3、l. 65g/cm3、l. 70g/cm3、l. 75g/cm3 和1.88/(^13，相对应的压实度分别为89%、92%、94%、97%和100%。运用本实用新型测得的拉伸强度分别为23. 09kPa，28. 862kPa，41. 85kPa，50. 509kPa 和 53. 395kPa。同时，无侧限抗压强度测得平行试件的抗压强度为159. 24kPa,265. 39kPa,345. 01kPa，424. 63kPa和 557. 32kPa。运用应力莫尔圆求得的抗剪强度指标C值(即材料的黏聚力，或称内聚力)为 42. 877kPa，61. 886kPa，84. 967kPa, 103. 556kPa 和 121. 980kPa ；炉值(即材料的内摩擦角) 为33.39°，39.99°，37.56°，38.00°和42. 72°。采用本实用新型测试得出的抗拉强度数据进行相应折减后与平行试件的直剪试验测试值进行对比，其对比结果分别见图3和图 4。而采用单轴贯入实验测试得出的抗剪强度指标C值和^值与直剪试验的测试值进行对比，其对比结果分别见图5和图6。通过对比图3、图4、图5和图6可知，通过本实用新型(即折减后的双轴贯入结合无侧限抗压试验方法)与直剪试验所测得的C和φ值相差均不大，这表明双轴贯入结合无侧限抗压试验测得的C值通过相应折减可用来表示材料的抗剪强度参数。而单轴贯入实验方法与直剪试验所测得的C值相差不大，且C值稍偏高于直剪试验所测得的值。但单轴贯入实验与直剪试验所测得的^值相差较大。这表明，用单轴贯入试验测得的抗剪强度指标识值没有本实用新型所测得的抗剪强度^值可靠度高。综上所述，本实用新型能很好地与无侧限抗压强度相结合，并相应得出抗剪强度指标C和0值，通过折减后可以直接代替直剪试验得出的测试结果，因而能有效克服单轴贯入实验所测抗拉强度数据不可靠的不足，这使得本实用新型在测量道路工程材料的拉伸强度时具有明显的优越性和准确性。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于包括分别布设在被测试试件(1)上下两侧的上垫块( 和下垫块( 、通过上垫块( 和下垫块( 且同时从上下两侧对被测试试件 (1)施加轴向压力的施压机构以及分别对上垫块( 和下垫块C3)所受的轴向压力进行实时检测的测力计G)，所述被测试试件(1)为呈竖直向布设的圆柱状试件，所述上垫块(2) 和下垫块C3)均为圆柱状垫块且二者的大小尺寸相同，所述上垫块( 和下垫块C3)均与被测试试件(1)呈同轴布设。
2.按照权利要求1所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于所述被测试试件 (1)的直径为IOOmm士 5mm且其高度为90mm 150mm，上垫块(2)和下垫块(3)的直径均为 15mm 40mm且二者的高度不小于10mm。
3.按照权利要求2所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于所述被测试试件(1) 的直径为100mm，上垫块(2)和下垫块(3)的直径均为28. 5mm。
4.按照权利要求1、2或3所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于所述施压机构包括上压头(5-1)和与所述上压头(5-1)呈同轴布设的下压头(5-2)，上压头(5-1)位于上垫块O)的正上方且下压头(5- 位于下垫块(3)的正下方，所述上垫块O)、被测试试件(1)和下垫块(3)由上至下夹装于上压头(5-1)与下压头(5- 之间。
5.按照权利要求4所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于所述施压机构为路面材料强度试验仪(5)，且下压头(5- 为路面材料强度试验仪(5)的底座。
6.按照权利要求1、2或3所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于所述测力计 (4)为数字式测力计且其检测探头布设在上垫块( 和下垫块( 上。
7.按照权利要求5所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于所述测力计(4)放置在路面材料强度试验仪(5)的水平工作台(6)上。
8.按照权利要求4所述的一种间接拉伸强度测试仪，其特征在于所述施压机构为压力机。
专利摘要本实用新型公开了一种间接拉伸强度测试仪，包括分别布设在被测试试件上下两侧的上垫块和下垫块、通过上垫块和下垫块且同时从上下两侧对被测试试件施加轴向压力的施压机构以及分别对上垫块和下垫块所受的轴向压力进行实时检测的测力计，被测试试件为呈竖直向布设的圆柱状试件，上垫块和下垫块均为圆柱状垫块且二者的大小尺寸相同，上垫块和下垫块均与被测试试件呈同轴布设。本实用新型结构简单、加载方式简便且能快速、简便、准确地反映所检测工程材料的拉伸强度，能有效解决现有实验所测得间接拉伸强度数据不能准确反映抗拉强度指标的实际问题。
文档编号G01N3/08GK202330163SQ201120439559
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者刘应然, 李晓军, 王贵荣, 白宇, 高磊 申请人:西安科技大学
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