3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法技术

本发明专利技术属于智能建造技术领域，具体涉及一种3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法，该试验方法包括首先准备好待测试件，打开试验机，启动控制及数采系统；然后将待测试件放入试件夹持装置的上方形夹持框和下方形夹持框中；其次控制及数采系统控制施力装置带动下方形夹持框向上运动，上方形夹持框与下方形夹持框相对位移使待测试件承受拉力而破坏；最后控制及数采系统控制施力装置带动下方形夹持框向下运动，取出断开试件的两部分，安装下一组试件，开始下一组试验。本发明专利技术的试验方法测试误差小，测试精准度高，试验效率高。试验效率高。试验效率高。

Test method of 3D printing concrete interlaminar tensile strength testing machine

【技术实现步骤摘要】
3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法


[0001]本专利技术属于智能建造
，具体涉及一种3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法。

技术介绍

[0002]随着工业4.0朝人工智能方向迈进，智能建造时代已经到来，建筑业要想顺应未来科技发展趋势，必须依托3D打印技术。作为一种新型的增材制造工艺，3D打印融合了计算机辅助设计、材料加工与成型工艺，以数字模型为基础，通过软件与数控系统将专用材料按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积制造出实体结构。这使得因受传统制造方式约束而无法实现的复杂结构件制造变为可能，在混凝土施工中有着广阔的应用前景。
[0003]鉴于3D打印混凝土逐层堆叠的施工工艺带来的层间弱界面和各向异性等，为保证打印出的成品结构或构件具有满足服役要求的性能，必须找到合理的界面性能测试和评价方法。其中，界面正向张拉试验是评价界面粘结性能的最有效方法，但正如测试传统混凝土的轴向抗拉性能一样，对试验装置和试验方法具有较高的要求，且难以获得理想的测试结果，通常借助小梁弯曲试验和劈拉试验来间接反映混凝土的抗拉性能。因此，为能对3D打印混凝土的层间粘结性能进行科学的直接评价，从而为3D打印混凝土技术发展提供技术支撑，有必要开发一种可对3D打印混凝土层间抗拉强度进行测试的试验方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法，测试误差小，测试精准度高，试验效率高。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：本专利技术提供了一种3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法，所述试验机包括自反力框架、施力装置、试件夹持装置和控制及数采系统；所述施力装置固定设置于自反力框架的底部，用于对试件夹持装置施加压力；所述试件夹持装置放置在施力装置的上方，所述试件夹持装置的上端通过荷载传感器与自反力框架的顶部固定连接，所述试件夹持装置用于夹持待测试件，并将施力装置施加的压力转变为对待测试件的轴向拉应力，所述试件夹持装置包括上方形夹持框和下方形夹持框；所述控制及数采系统与施力装置控制连接；所述试验方法包括：步骤1，准备好待测试件，打开试验机，启动控制及数采系统；步骤2，将待测试件放入试件夹持装置的上方形夹持框和下方形夹持框中；步骤3，控制及数采系统控制施力装置带动下方形夹持框向上运动，上方形夹持框与下方形夹持框相对位移使待测试件承受拉力而破坏；步骤4，控制及数采系统控制施力装置带动下方形夹持框向下运动，取出断开试件的两部分，安装下一组试件，开始下一组试验。
[0006]进一步地，所述自反力框架包括顶板，所述顶板通过四根支撑柱与底座固定连接。
[0007]进一步地，所述施力装置包括固定于底座中心的伺服动力源或者千斤顶，所述伺服动力源的执行元件为活塞缸，所述活塞缸或者千斤顶的活塞杆上端固定连接下加载板。
[0008]进一步地，所述上方形夹持框与下方形夹持框相对位移，且所述上方形夹持框与下方形夹持框保持垂直方向上在同一平面内；所述上方形夹持框包括上传力柱、连梁、下传力梁和试件夹持V型下卡槽，所述上传力柱包括上传力柱左肢和上传力柱右肢，所述上传力柱左肢与上传力柱右肢的上端通过连梁固定连接，所述上传力柱左肢和上传力柱右肢的下端通过下传力梁固定连接，所述下传力梁的中部设置试件夹持V型下卡槽；所述下方形夹持框包括下传力柱、底板、上传力梁和试件夹持V型上卡槽，所述下传力柱包括下传力柱左肢和下传力柱右肢，所述下传力柱左肢和下传力柱右肢的下端通过底板固定连接，所述下传力柱左肢和下传力柱右肢的上端通过上传力梁固定连接，所述上传力梁的中部设置试件夹持V型上卡槽；所述试件夹持V型下卡槽和试件夹持V型上卡槽均包括背板和设置在背板左右两侧相对称的异形侧板。
[0009]进一步地，所述下传力柱左肢和下传力柱右肢的上端设置有截面为U型的滑动导槽，所述上传力柱左肢和上传力柱右肢的下端分别在各自侧的滑动导槽内滑动，形成两组滑动副；所述上传力柱的下端处于下传力柱上端滑动导槽内的两个接触面均设置有直线轴承。
[0010]进一步地，所述控制及数采系统包括荷载传感器、变形传感器、计算机和控制器，所述荷载传感器的上端与顶板的底面中心通过螺栓固定连接，下端与连梁的上部中心通过螺栓固定连接；所述变形传感器安装在上传力柱左肢和上传力柱右肢的下端内侧面；所述伺服动力源/千斤顶、荷载传感器、变形传感器与控制器通过电缆连接，所述控制器与计算机通过电缆连接。
[0011]进一步地，所述步骤2具体包括：将待测试件放入试件夹持V型上卡槽和试件夹持V型下卡槽内，使试件上部完全卡在试件夹持V型上卡槽内。
[0012]进一步地，所述步骤3具体包括：控制器控制活塞缸或者千斤顶的活塞杆带动下加载板上升，接触到试件夹持装置的底板，使试件夹持V型上卡槽带动待测试件做上升运动，并使试件下端逐渐贴合于试件夹持V型下卡槽中；启动自动控制和加载程序，加载时间、荷载和形变数据通过控制器实时记录和保存，各个通道的应力
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应变曲线实时显示在计算机的显示屏上；待测试件断裂时，结束数据采集。
[0013]进一步地，所述步骤4具体包括：断开试件的下部从试件夹持V型下卡槽落在下方形夹持框的底板上，控制器控制活塞缸或者千斤顶的活塞杆带动下加载板向下运动，试件夹持V型上卡槽在重力作用下落在试件夹持V型下卡槽上，从试件夹持V型上卡槽中取出断开试件的上部，并取走试件下部，安装下一组试件，开始下一组试验。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术的3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法，该试验方法所使用试验机的上传力柱的下端处于下传力柱上端滑动导槽内的两个接触面均设置有直线轴承，可有效降低滑动摩擦力，从而减小试验测试误差。控制器控制伺服动力源的加载速率，加载速率是指荷载从0开始提升，荷载数值的增长速度，从而获得精准可靠的测试结果。夹持待
测试件的夹具为开放式V型卡槽在保持试验结果测试精度的同时，方便了试验过程中对试件的安装操作，提高了试验效率。通过试件夹持装置将施力装置施加的压力转变为对待测试件的轴向拉应力，克服了传统抗拉强度试验难度较大的问题，降低试验难度。本专利技术通过对层间抗拉强度的精准测试，可评价3D打印混凝土配比的合理性，可为3D打印混凝土的发展提供技术基础。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，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。
[0016]图1是本专利技术实施例一的3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例一的3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的结构示意图；图3是本专利技术实施例一的试件夹持装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例一的上传力柱与下传力柱的连接示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法，其特征在于，所述试验机包括自反力框架、施力装置、试件夹持装置和控制及数采系统；所述施力装置固定设置于自反力框架的底部，用于对试件夹持装置施加压力；所述试件夹持装置放置在施力装置的上方，所述试件夹持装置的上端通过荷载传感器与自反力框架的顶部固定连接，所述试件夹持装置用于夹持待测试件，并将施力装置施加的压力转变为对待测试件的轴向拉应力，所述试件夹持装置包括上方形夹持框和下方形夹持框；所述控制及数采系统与施力装置控制连接；所述试验方法包括：步骤1，准备好待测试件，打开试验机，启动控制及数采系统；步骤2，将待测试件放入试件夹持装置的上方形夹持框和下方形夹持框中；步骤3，控制及数采系统控制施力装置带动下方形夹持框向上运动，上方形夹持框与下方形夹持框相对位移使待测试件承受拉力而破坏；步骤4，控制及数采系统控制施力装置带动下方形夹持框向下运动，取出断开试件的两部分，安装下一组试件，开始下一组试验。2.根据权利要求1所述的3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法，其特征在于，所述自反力框架包括顶板，所述顶板通过四根支撑柱与底座固定连接。3.根据权利要求2所述的3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法，其特征在于，所述施力装置包括固定于底座中心的伺服动力源或者千斤顶，所述伺服动力源的执行元件为活塞缸，所述活塞缸或者千斤顶的活塞杆上端固定连接下加载板。4.根据权利要求3所述的3D打印混凝土层间抗拉强度测试试验机的试验方法，其特征在于，所述上方形夹持框与下方形夹持框相对位移，且所述上方形夹持框与下方形夹持框保持垂直方向上在同一平面内；所述上方形夹持框包括上传力柱、连梁、下传力梁和试件夹持V型下卡槽，所述上传力柱包括上传力柱左肢和上传力柱右肢，所述上传力柱左肢与上传力柱右肢的上端通过连梁固定连接，所述上传力柱左肢和上传力柱右肢的下端通过下传力梁固定连接，所述下传力梁的中部设置试件夹持V型下卡槽；所述下方形夹持框包括下传力柱、底板、上传力梁和试件夹持V型上卡槽，所述下传力柱包括下传力柱左肢和下传力柱右肢，所述下传力柱左肢和下传力柱右肢的下端通过底板固定连接，所述下传力柱左肢和下传力柱右肢的上端通过上传力梁固定连...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤寄予，高丹盈，张亚可，杨林，房栋，庞育阳，谷志强，郭奥飞，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：