3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置，包括：压头、固定杆以及支架；所述压头与万能材料试验机的压头接触；所述支架由左右两部分组成，左右两部分对称且相同；所述支架的上表面设置有沟槽；所述支架的内表面上设置有滚珠；将试件放于所述支架之间，通过所述固定杆将所述试件固定。本实用新型专利技术提供的一种3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置，支架上与试件直接接触的部分设有沟槽，该沟槽并不是为了增加摩擦力，而是为了测试时的力都集中在两个试件的交叉部位，减少测试误差，使测试结果更准确；支架上还设有滚珠，防止在测试过程中试件被卡住，影响测试结果。

【技术实现步骤摘要】
3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置
本技术涉及混凝土结构测试
，具体地说，特别涉及一种3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置。
技术介绍
目前水泥基材料3D打印主要以挤出堆积式为主，通过程序控制挤出头，逐层堆积成型。不同于传统的水泥基材料浇筑工艺，3D打印技术包含分层堆积会使层与层之间出现界面。而粘结界面为整体结构的薄弱处，在试件受力破坏时，破坏多先发生于层间界面而不是打印材料基体，因此有必要对3D打印水泥基材料的层间结合强度进行评价。现有的拉拔法(BSEN14488–4:2005+A1:2008)测试3D打印混凝土构件时是将试件两端粘接有拉头，通用万能材料试验机进行拉伸，测试其界面断裂时的荷载值得到界面拉伸强度，但是该方法难以保证载荷方向与界面完全垂直，拉伸偏心会影响粘结强度测试的准确性。此外，拉拔法需要将试件及夹具通过粘结剂相粘合，当待测界面粘结强度较高时，容易在粘结剂处发生脱粘，导致试验失败，此类方法的失败率甚至可达到97.63％。由于直接拉拔法成功率低，结果离散性大，现有技术采用劈裂抗拉试验(ASTMC496)间接评价3D打印混凝土构件的层间结合强度。由于是替代方案，因此劈拉试验并没有直接测得3D打印水泥基材料的层间轴向拉伸强度，而且对于3D打印混凝土构件这种取向和界面分层明显的结构，采用劈裂抗拉试验间接表征层间拉伸强度的效果也有待商榷。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本技术提供了一种可以直接测试3D打印混凝土构件层间轴向拉伸强度和层间剪切强度的一体化测试装置，以解决现有3D打印混凝土构件难以测试层间拉伸强度、层间剪切强度，以及测试结果不准确的现状。所述技术方案如下：一方面，提供了一种3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置，包括：压头、固定杆以及支架；所述压头与万能材料试验机的压头接触；所述支架由左右两部分组成，左右两部分对称且相同；所述支架的上表面设置有沟槽，所述沟槽靠近内表面滚珠一侧的第一个凸起高于其他凸起1-5mm；所述支架的内表面上设置有滚珠；将试件放于所述支架之间，通过所述固定杆将所述试件固定。进一步的，所述固定杆包括压板和压板旋紧螺母；将所述试件放于所述支架之间，用所述固定杆将试件固定，其中所述压板与所述试件接触，通过所述压板旋紧螺母使所述试件固定在支架带有沟槽的平面上。进一步的，所述固定杆还连接有轨道，所述固定杆可在所述轨道上滑动。进一步的，所述试件采用十字交叉试件，所述十字交叉试件在一个平面内可以是单层的，也可以是多层的。本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本技术提供的一种3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置，通过支架上与试件直接接触的部分设有沟槽和凸起，该沟槽和凸起并不是为了增加摩擦力，而是为了测试时的力都集中在两个试件的交叉部位，减少测试误差，使测试结果更准确；支架上还设有滚珠，防止在测试过程中试件被卡住，影响测试结果。设有固定杆，可以防止在剪切强度测试时试件侧翻，大大提高测试的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例的一种3D打印混凝土构件的层间拉伸强度和层间剪切强度测试装置中的拉伸强度测试示意图；图2是本技术实施例的图1中压头1的示意图；图3是本技术实施例的一种3D打印混凝土构件的层间拉伸强度和层间剪切强度测试装置中的拉伸强度测试俯视图；图4是本技术实施例的一种3D打印混凝土构件的层间拉伸强度和层间剪切强度测试装置中剪切强度测试示意图；图5是本技术实施例的图4中沟槽7的局部放大图；图6是本技术实施例的一种3D打印混凝土构件的层间拉伸强度和层间剪切强度测试装置中剪切强度测试俯视图；图7是本技术实施例的试件的示意图；图8是本技术实施例的试件的俯视图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。本技术提供了一种3D打印混凝土构件的层间拉伸强度和层间剪切强度测试装置，参见图1-8，包括：压头1、固定杆2以及支架4；所述压头1与万能材料试验机的压头接触；所述支架4由左右两部分组成，左右两部分对称且相同，单独一个支架放于水平面上是稳定直立的；所述支架1的上表面设置有沟槽7，所述沟槽7靠近内表面滚珠一侧的第一个凸起高于其他凸起1-5mm，参见图6；所述支架4的内表面上设置有滚珠3，滚珠的下方，支架的间隙变宽，防止卡住试件，并方便破坏的试件下落；将试件6放于所述支架4之间，通过所述固定杆2将所述试件固定。进一步的，所述固定杆2穿过支架4，位于轨道5中，包括压板21和压板旋紧螺母22；将所述试件6放于所述支架4之间，用所述固定杆2将试件6固定，其中所述压板21与所述试件6接触，通过所述压板旋紧螺母22使所述试件6固定在支架4带有沟槽7的平面上。进一步的，所述固定杆2还连接有轨道5，所述固定杆2可在所述轨道5上滑动。进一步的，参见图7-8，所述试件6采用十字交叉试件。具体地，在其他实施例中，分别给出了3D打印混凝土构件的层间拉伸强度和层间剪切强度测试方法，具体如：实施例一本实施例中，提供了一种3D打印混凝土构件的层间拉伸强度测试的方法，参见图1-3，将十字交叉试件6放于支架4之间，将压头1置于一根试件上，如图2所示，压头1与万能材料试验机的压头接触，开始下压，测得断裂时的力为F，根据试件6两个交叉部分的面积S，即可得到3D打印试件的轴向拉伸强度Pten，即Pten＝F/S。具体地，拉伸强度是在外力作用下，材料抵抗永久变形和破坏的能力。在拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，其结果以MPa表示。本实施例中，通过支架上与试件直接接触的部分设有沟槽7，沟槽7靠近内表面滚珠一侧的第一个凸起高于其他凸起1-5mm，作为优选，本实施例中选择高出2mm，该沟槽和凸起并不是为了增加摩擦力，而是为了测试时的力都集中在两个试件的交叉部位，减少测试误差，使测试结果更准确；支架上还设有滚珠3，防止在测试过程中试件被卡住，影响测试结果。实施例二本实施例中，提供了一种3D打印混凝土构件的层间剪切强度测试的方法，参见图4-6，将十字交叉试件6放于支架4之间，用固定杆2将试件固定，其中压板21与试件6接触，通过2-2压板旋紧螺母使试件6固定在支架4带有沟槽的平面上，根据试件的大小，可以调节固定杆2，使其在滑轨5上滑动，可以使固定杆2处于最佳的固定位置。试件6的一端直接与压力机接触，如图3所示，开始下压，测得断裂时的力为F，根据试件6的两个交叉部分的面积S，即可得到3D打印试件的剪切强度Pshear，即Pshear＝F/S。具体地，剪切强度是指材料承受剪切力的能力，指外力与材料轴线垂直，并对材料呈剪切作用时的强度极限。本实施例中，通过支架上与试件直接接触的部分设有沟槽7，沟槽7靠近内表面滚珠一侧的第一个凸起高于其他凸起1-5mm，作为优选，本实施例中选择高出1mm，该沟槽和凸起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置，其特征在于，包括：压头、固定杆以及支架；所述压头与万能材料试验机的压头接触；所述支架由左右两部分组成，左右两部分对称且相同；所述支架的上表面设置有沟槽，所述沟槽靠近内表面滚珠一侧的第一个凸起高于其他凸起1‑5mm；所述支架的内表面上设置有滚珠；将试件放于所述支架之间，通过所述固定杆将所述试件固定。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置，其特征在于，包括：压头、固定杆以及支架；所述压头与万能材料试验机的压头接触；所述支架由左右两部分组成，左右两部分对称且相同；所述支架的上表面设置有沟槽，所述沟槽靠近内表面滚珠一侧的第一个凸起高于其他凸起1-5mm；所述支架的内表面上设置有滚珠；将试件放于所述支架之间，通过所述固定杆将所述试件固定。2.如权利要求1所述的3D打印混凝土构件的层间拉伸和剪切强度测试装置，其特征在于，所述固定杆包括压板...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振地，王玲，刘致远，赵霞，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11