[发明专利]一种3D打印混凝土层间抗拉强度测试装置及其方法

说明书

本发明公开了一种3D打印混凝土层间抗拉强度测试装置及其方法，所述测试装置包括底座、一对支柱和横梁构成的框架，在支柱上有一对上下移动的活动钢梁，在活动钢梁中央上下对称设置有千斤顶，千斤顶两侧设有可水平移动的弹簧伸缩柱，在弹簧伸缩柱的底端连接有钢盖板，在活动钢梁之间的支柱的两侧设置有水平加载系统，水平加载系统通过螺栓螺母连接有用于固定待测混凝土试块的抗拉强度测试套膜。在进行抗拉强度测试时，通过弹簧伸缩柱端部的钢盖板将待测混凝土试块紧固，通过水平加载系统施加逐级递增的水平力，直至待测混凝土试块发生受拉破坏，具有结构简单、操作方便、实用性强和检测准确等特点。

技术领域

本发明属于测试技术领域，涉及混凝土结构件测试装置，具体地说，涉及一种3D打印混凝土层间抗拉强度测试装置及其方法。

背景技术

3D打印技术又名“增材技术”，是指通过建筑材料连续叠加，生成三维实体的一种技术，已在工业设计、航空航天，医疗卫生等领域取得较多成果。近年来，该技术已成为国内外重点研究的“快速成型技术”。

目前，3D打印技术主要采用挤出堆积式工艺，即按照预先设定的打印程序，将水泥基材料通过挤出装置中的喷嘴进行打印，最终获得打印的混凝土构件。不同于传统的模板浇筑振捣过程，3D打印水泥基材料从打印喷头持续挤出并层层堆积的过程中，难以避免地引入一定量的空隙，会使打印构件出现分层现象，层与层之间出现明显的结合界面，成为整体结构的薄弱处。且在材料凝结硬化的过程中由于没有外力振捣，层间弱面会变得更为明显。层间弱面的的出现，会导致结构产生不协调的变形、不连续的力学性能，当构件受到外力作用后，层间弱面会由于应力集中而发生破坏，虽然混凝土在工作时不依靠其抗拉强度，但抗拉强度对于抗开裂性具有重要意义，在结构设计中是确定混凝土开裂能力的重要指标，因此有必要对3D打印水泥基材料的层间抗拉强度进行测定。目前现有的3D打印混凝土层间强度抗拉强度测试方法主要可以概括为以下三种：

①通过在打印混凝土试块上下表面涂抹粘结剂，再用万能试验机进行抗拉强度测试；

②通过劈裂试验来推算层间抗拉强度；

③通过在3D打印壳体内部加入拉拔钢筋，再用液压材料性能试验机进行加载。

上述的三种方法均存在不足之处，其中：

第①种方法通过在试块表面涂抹粘结剂，在万能试验机压缩过程中会存在脱胶的风险，且可能存在拉伸不均匀。

第②种方法虽然劈裂试验操作简单，但劈裂试验的测试结果与真实值存在一定偏差。

第③种方法钢筋在混凝土内部受力不均匀，且拉拔钢筋在打印过程中对中较为困难。因此，目前还没有有效可靠的3D打印混凝土构件的层间抗拉强度测试装置。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种3D 打印混凝土层间抗拉强度测试装置与方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种3D打印混凝土层间抗拉强度测试装置，包括底座、一对支柱和横梁构成的框架，其特征在于，在支柱上有一对上下移动的活动钢梁，在活动钢梁中央上下对称设置有千斤顶，千斤顶两侧设有可水平移动的弹簧伸缩柱，在弹簧伸缩柱的底端连接有钢盖板，在活动钢梁之间的支柱的两侧设置有水平加载系统，水平加载系统通过螺栓螺母连接有用于固定待测混凝土试块的抗拉强度测试套膜。

根据本发明，所述的抗拉强度测试套膜由两块夹持板连接于连接板两侧组成，在连接板的内侧沿连接板的宽度方向设有第一轨道，使得夹持板通过第一轨道沿连接板的宽度方向水平移动；在夹持板内侧设置有第二轨道，在夹持板的宽度方向均匀分布有多个锥形夹具，且锥形夹具通过第二轨道沿夹持板内侧的宽度方向水平移动。

上述3D打印混凝土层间抗拉强度测试装置用于测试3D打印混凝土层间抗拉强度的方法，其特征在于，具体步骤如下：