一种冰体回弹值测试固定架及冰体抗压强度测试方法技术

一种冰体回弹值测试固定架及冰体抗压强度测试方法，本发明专利技术涉及冰体抗压强度测试方法，本发明专利技术目的在于解决现有技术中还没有能在现场对冰体在进行强度检测的方法，上端板中心加工有通孔，四个螺杆竖直安装在下端板上，四个螺杆插装在上端板上，螺杆的顶端与一个螺帽螺纹连接。固定底座的上端面加工有“V”形凹槽。所述方法是按照以下步骤实现的：制作冰体试件；固定冰体试件；回弹值测量；单轴抗压强度测试；将平均回弹值和单轴抗压强度拟合得到抗压强度—回弹值推定曲线公式；对冰雪建筑中冰体实体进行回弹值；得到冰雪建筑中不同冰实体的抗压强度平均值。本发明专利技术属于冰建筑领域。本发明专利技术属于冰建筑领域。本发明专利技术属于冰建筑领域。

【技术实现步骤摘要】
一种冰体回弹值测试固定架及冰体抗压强度测试方法


[0001]本专利技术涉及冰体抗压强度测试方法，具体涉及一种冰体回弹值测试固定架及冰体抗压 强度测试方法，属于冰建筑领域。

技术介绍

[0002]冰雪建筑的发展具有悠久的历史，放眼世界，较高纬度地区均出现了利用冰为建筑材 料的冰雪建筑。由于冰雪建筑的发展，冰雪材料也日新月异，出现了以纯冰为基体加入增 强材料的高性能复合冰体。由于在冰体具有较低的强度和较强的脆性，随着冰雪建筑在全 国范围内推广，因此对于冰雪建筑的安全性的检测及鉴定日趋重要。冰体的抗压强度是冰 雪建筑设计中的参数之一，也是衡量冰雪建筑安全性的重要参数，《冰雪景观建筑设计标 准》中将纯冰体的单轴抗压强度作为设计计算参数之一。在传统冰景观建筑施工过程中， 质量验收主要集中在对其建筑形态的检测，对于冰体的强度检测不太重视。大量的国内外 的研究表明，冰体的强度对冰雪景观建筑的受力性能和安全性影响较大。
[0003]传统冰体强度的测量，常常需要现场取芯、运输、试验机加载、数据处理等步骤，由 于冰体的特殊性，运输和加载要求保持低温环境，标准时间不易制备，很难满足采冰和施 工现场对冰体的单轴抗压强度获取的时效性。冰体的表面硬度是确定冰体质量的一个重要 指标，与材料结构的健康状况和耐久性密切相关。现有技术中还没有能解决冰体在现场进 行强度检测的方式。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于解决现有技术中还没有能在现场对冰体在进行强度检测的方法，进而 提供了一种冰体回弹值测试固定架及冰体抗压强度测试方法。
[0005]本专利技术所述一种冰体回弹值测试固定架，它包括上端板、下端板、四个螺杆和四个螺 帽；上端板中心加工有通孔，四个螺杆竖直安装在下端板上，上端板设置在下端板上方， 且四个螺杆插装在上端板上，螺杆的顶端与一个螺帽螺纹连接。
[0006]一种冰体回弹值测试固定架，它包括固定底座；固定底座为长方体，固定底座的上端 面加工有“V”形凹槽，固定底座的下端面为平面。
[0007]所述方法是按照以下步骤实现的：
[0008]步骤一：制作冰体试件：低温恒温环境试验室中制备圆柱体试件24个，在冻结温度 下分别冻结72小时，并对脱模后的冰体试件表面平整处理，并在与冻结温度相同的环境 中静置24h进行养护；
[0009]步骤二：固定冰体试件：将养护完成后的每个冰体试件在冻结温度相同的环境中安放 在冰体进行回弹值测试的固定架上，并通过旋紧螺杆上的螺帽使上端板和下端板夹紧在养 护完成后的冰体试件上并对冰体试件进行固定；
[0010]步骤三：回弹值测量：使用校准后的硬度测量仪器测量冰体回弹值，硬度测量仪器放 在上端板通孔部位对冰体试件上端面进行回弹值测量，将冰体试件在冰体回弹值测试
固定 架拆下，冰体试件旋转180
°
按照步骤二中方式将冰体试件再次固定在冰体回弹值测试固 定架上，对此次冰体试件的上端面进行回弹值测量，将冰体试件放到水平放置在固定底座 的“V”形凹槽内，对冰体试件外圆面进行回弹值测量，并得到冰体试件两个端面和外圆 面回弹值测量的平均回弹值(R
m
)；
[0011]步骤四：单轴抗压强度测试：回弹值测量完成之后将每个冰体试件放在低温万能试验 机中，以0.5mm/min的加载速率进行加载，得到单轴抗压强度(f
c
)；
[0012]步骤五：将对步骤三得到的平均回弹值(R
m
)和步骤四得到的单轴抗压强度(f
c
) 进行拟合，得到冰体的抗压强度—回弹值推定曲线公式；
[0013]步骤六：对冰雪建筑中冰体实体进行回弹值测定，单个冰雪建筑一个冰体实体选取的 检测区域不少于10个，检测区的尽量平整且位置不同，相邻两个检测区距离不小于1m， 每个检测区测点不少于17个，每个测区得到的17个回弹值，去掉3个最大值和4个最小 值后求平均值，作为该测区的平均回弹值(R
m,j
)，计算公式：其中R
m,j
为第j个测区的平均回弹值，R
j,k
为第j个测区第k个测点的回弹值，使用校准后的硬度 测量仪器测量冰体回弹值，硬度测量仪器放在冰体上方对冰体上端面进行回弹值测量并得 到平均回弹值；
[0014]步骤七：冰雪建筑中不同冰实体强度的推定，将测量得到的冰雪建筑中第i个测区的 平均回弹值(R
m,i
)代入冰体单轴抗压强度—回弹值公式中，得到该测区的冰体抗压强度 (f
c
)，统计不同的冰实体的抗压强度，得到冰雪建筑中不同冰实体的抗压强度平均值为 m
fc
。
[0015]本专利技术最为突出的特点和显著的有益效果是：
[0016]本申请实现了冰结构建设中强度的快速、准确检测，给出了检测的技术方法。
[0017]一、本专利技术给出了纯冰和复合冰的冰材料回弹法检测抗压强度的方法。
[0018]二、本专利技术给出了冰材料回弹值和强度之间的关系，确立了冰雪结构施工质量验收标 准的标准性。
[0019]二、本专利技术原理简单，克服了现有的冰结构测量强度的缺点，采用回弹法，使用硬度 测量仪器，可以实现冰结构强度的快速检测。
[0020]三、本专利技术应用时可以保证冰结构强度判定的准确性和客观公正性。
附图说明
[0021]图1为本申请冰体回弹值测试固定架的整体结构示意图。
[0022]图2为试件(2)放置在固定底座(6)上的示意图。
[0023]图3为试件(2)两个端面和外圆面展开后回弹值测量点示意图。
[0024]图4为本申请冰体抗压强度测试方法流程图。
[0025]图5为纯冰抗压强度—回弹值关系图
[0026]图6为复合冰抗压强度—回弹值关系图。
具体实施方式
[0027]具体实施方式一：结合图1对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种冰体回
弹 值测试固定架，它包括上端板(1)、下端板(5)、四个螺杆(3)和四个螺帽(4)；上端 板(1)中心加工有通孔，四个螺杆(3)竖直安装在下端板(5)上，上端板(1)设置在 下端板(5)上方，且四个螺杆(3)插装在上端板(1)上，螺杆(3)的顶端与一个螺帽 (4)螺纹连接。
[0028]试件(2)安装在上端板(1)和下端板(5)之间，并通过螺杆(3)和螺帽(4)螺 纹连接夹紧试件(2)，下端板(5)起配重作用，下端板(5)重量大于等于20kg。
[0029]具体实施方式二：结合图2对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种冰体回弹 值测试固定架，它包括固定底座(6)；固定底座(6)为长方体，固定底座(6)的上端面 加工有“V”形凹槽，固定底座(6)的下端面为平面。固定底座(6)重量大于等于20kg。
[0030]具体实施方式三：结合图1
‑
图6对本实施方式进行说明，本实施方式给出的一种冰 体抗压强度测试方法，所述方法是利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冰体回弹值测试固定架，其特征在于：它包括上端板(1)、下端板(5)、四个螺杆(3)和四个螺帽(4)；上端板(1)中心加工有通孔，四个螺杆(3)竖直安装在下端板(5)上，上端板(1)设置在下端板(5)上方，且四个螺杆(3)插装在上端板(1)上，螺杆(3)的顶端与一个螺帽(4)螺纹连接。2.一种冰体回弹值测试固定架，其特征在于：它包括固定底座(6)；固定底座(6)为长方体，固定底座(6)的上端面加工有“V”形凹槽，固定底座(6)的下端面为平面。3.一种冰体抗压强度测试方法，其特征在于：所述方法是利用冰体进行回弹值测试固定架进行测试的，所述方法是按照以下步骤实现的：步骤一：制作冰体试件(2)：低温恒温环境试验室中制备圆柱体试件24个，在冻结温度下分别冻结72小时，并对脱模后的冰体试件(2)表面平整处理，并在与冻结温度相同的环境中静置24h进行养护；步骤二：固定冰体试件(2)：将养护完成后的每个冰体试件(2)在冻结温度相同的环境中安放在冰体回弹值测试的固定架上，并通过旋紧螺杆(3)上的螺帽(4)使上端板(1)和下端板(5)夹紧在养护完成后的冰体试件(2)上并对冰体试件(2)进行固定；步骤三：回弹值测量：使用校准后的硬度测量仪器测量冰体回弹值，硬度测量仪器放在上端板(1)通孔部位对冰体试件(2)上端面进行回弹值测量，将冰体试件(2)在冰体回弹值测试固定架拆下，冰体试件(2)旋转180
°
按照步骤二中方式将冰体试件(2)再次固定在冰体回弹值测试固定架上，对此次冰体试件(2)的上端面进行回弹值测量，将冰体试件(2)放到水平放置在固定底座(6)的“V”形凹槽内，对冰体试件(2)外圆面进行回弹值测量，并得到冰体试件(2)两个端面和外圆面回弹值测量的平均回弹值(R
m
)；步骤四：单轴抗压强度测试：回弹值测量完成之后将每个冰体试件(2)放在低温万能试验机中，以0.5mm/min的加载速率进行加载，得到单轴抗压强度(f
c
)；步骤五：将对步骤三得到的平均回弹值(R
m
)和步骤四得到的单轴抗压强度(f
c
)进行拟合，得到冰体的单轴抗压强度—回弹值推定曲线公式；步骤六：对冰雪建筑中冰体实体进行回弹值测定，单个冰雪建筑一个冰体实体选取的检测区域不少于10个，检测区的尽量平整且位置不同，相邻两个检测区距离不小于1m，每个检测区测点不少于17个，每个测区得到的17个回弹值，去掉3个最大值和4个最小值后求平均值，作为该测区的平均回弹值(R
m,j
)，计算公式：其中R
m,i
为第i个测区的平均回弹值，R
i,j
为第i个测区第j个测点的回弹值，使用校准后的硬度测量仪器测量冰体回弹值，硬度测量仪器对冰体进行回弹值测量并得到平均回弹值；步骤七：冰雪建筑中不同冰实体强度的推定，将测量得到的冰雪建筑中第i个测区的平均回弹值(R
m,i
)代入冰体单轴抗压强度—回弹值公式中，得到该测区的冰体抗压强度(f
c
)，统计不同的冰实体的抗压强度，得到冰雪建筑中不同冰实体的抗压强度平均值为m
fc
。4.根据权利要求3所述一种冰体抗压强度测试方法，其特征在于：步骤一中制作冰体试件(2)为纯冰体冻结的圆柱体试件，圆柱体试件的高度与圆柱体直径的比值大于等于2，冻结温度为
‑
20℃的冰体试件(2)为6个，冻结温度为
‑
15℃的冰体试件(2)为6个，冻结温度为
‑
10℃的冰体试件(2)为6个，冻结温度为
‑
5℃的冰体试件(2)为6个。5.根据权利要求4所述一种冰体抗压强度测试方法，其特征在于：步骤三中硬度测量仪
器为里氏硬度计进行回弹值测量，步骤五中：将对步骤三得到的平均回弹值(R
m
)和步骤四得...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊凯，武岳，林帅航，娄晓楠，刘秀明，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：