用于对塑性混凝土试件进行弹性模量试验的方法及设备与流程

本发明涉及水利工程，尤其涉及一种用于对水利工程中采用的塑性混凝土试件进行弹性模量试验的方法及设备。

背景技术：

1、塑性混凝土是一种水泥用量较低，并掺加较多的膨润土、粘土等材料的大流动性混凝土，具有低强度、低弹模和大应变等特性，是一种柔性材料，可以很好地与较软的地基基础相适应，同时又具有很好的防渗性能，在水利工程的防渗中应用较多。其中，静力抗压弹性模量是塑性混凝土的一个重要力学指标，它反映了塑性混凝土所受应力与所产生应变之间的关系，在水利工程中，静力抗压弹性模量是进行塑性混凝土配合比设计的一个重要参数，因此，在应用塑性混凝土之前，需对塑性混凝土试件进行试验。

2、目前，水利行业内进行塑性混凝土弹性模量试验一般采用动力源为液压系统的普通压力机进行弹性模量试验，如采用图1所示的压力机结构，采用高压液压源为动力源，其上压板n在外力作用下与安装在下压板t上试件的上表面贴合后停止，然后下压板在液压缸推动作用下上升以对试件进行挤压。下压板两侧安置一对千分表m，通过一对千分表对静力抗压试验过程中塑性混凝土试件的变形量进行测量。或者，采用如中国专利号为cn202471504u、名称为塑性混凝土全量程静力抗压弹性模量试验架公开的结构，其上压板两端固两只上接杆，下压板两端固接着两只下接杆，双向连接件里端与上接杆配合连接，双向连接件外端配合安装着测量装置，在上接杆上通过双向连接件安装的测量装置其测量头与下接杆顶端的支座相配合，测量装置为千分表或位移传感器。

3、采用上述压力机或试验架按现行的塑性混凝土弹性模量试验规程进行塑性混凝土试件弹性模量试验时，采用液压源为动力源，使得试验设备体积巨大，且测量力值范围大，因此对塑性混凝土试件进行弹性模量试验时精确度差，过程可控性也差；上述设备采用千分表进行试件的变形测量，试验过程中需要三人协同作业：一人控制试验机，两人对千分表进行人工读数，极大浪费人力，人工成本高，且人工读数准确度不高，使得试验误差大；而采用双向连接件一头固定上接杆，一头固定千分表或位移传感器的方案，上接杆不是直接将受到力作用于千分表或位移传感器，因此不能真实反映试件的受力，也不能真实反映试件的变形量，准确度差，经常会出现一组试验作废无效重做的现象，且在试验时需调整双向连接件的上下位置，试验操作繁琐，增加试验时间，影响试验效率。此外，在相邻两次预压时试件变形值差值不符合预定值后，需人工对试件位置进行调整，调整时间长，增加试验人员劳动强度，降低试验效率。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于对塑性混凝土试件进行弹性模量试验的方法及设备，采用伺服电机作为动力源，不用油源，试验过程可控性好，且更加清洁，使用维护更方便，能真实反映试件受力后的位移变化，使弹性模量试验数据更精确，试验过程只需一人，节约人力，减少用工成本，提高试验效率，

2、为实现本发明的上述目的，本发明一方面提供一种用于对塑性混凝土试件进行弹性模量试验的方法，包括：通过对塑性混凝土试件进行多次预压，获取多次塑性混凝土试件变形值，在相邻两次塑性混凝土试件变形值的差值满足预定值时，进行塑性混凝土试件正式弹性模量试验，其中：

3、通过伺服电机驱动上承压板实现对塑性混凝土试件的多次预压，以便对预压压力进行精确控制；

4、在所述相邻两次塑性混凝土试件变形值的差值不满足预定值时，利用对称设置在试验设备底座外部两侧的第一试件位置调整装置和第二试件位置调整装置，调整塑性混凝土试件在下承压板上的位置；

5、在塑性混凝土试件在下承压板上的位置被调整后，对塑性混凝土试件进行预压，直至相邻两次塑性混凝土试件变形值的差值满足预定值。

6、优选的，所述试验设备还包括：接收所述相邻两次塑性混凝土试件变形值的差值的控制器，用于根据所述差值对所述第一试件位置调整装置和第二试件位置调整装置进行控制，以便从夹紧所述塑性混凝土试件两侧并移动到相应的位置。

7、优选的，第一试件位置调整装置和第二试件调整装置分别包括：

8、设置在试验设备底座一侧/另一侧的水平移动机构，用于根据所述控制器发出的控制指令，进行水平移动；

9、设置在所述水平移动机构上的升降机构，用于在所述水平移动机构移动到位时，进行升降操作；

10、设置在所述升降机构上的夹持机构，用于在所述升降机构移动到位时，进行夹持操作。

11、优选的，所述升降机构在所述水平移动机构移动到位时，进行升降操作包括：

12、当设置在底座一侧的到位传感器检测到水平移动机构移动到位后，向所述控制器发送水平移动机构到位信息；

13、所述控制器根据所述水平移动机构到位信息，发出控制升降机构进行升降操作的指令，使升降机构进行升降操作。

14、优选的，所述夹持机构在所述升降机构移动到位时，进行夹持操作包括：

15、当设置在底座一侧或升降机构上的到位传感器检测到升降机构升降到位后，向所述控制器发送升降机构到位信息；

16、所述控制器根据所述升降机构到位信息，发出控制夹持机构进行夹持操作的指令，使夹持机构进行夹持操作。

17、优选的，所述控制器根据所述升降机构到位信息，控制第一试件位置调整装置的夹持机构和第二试件位置调整装置的夹持机构进行夹持操作，具体操作包括：

18、所述控制器接收到一对所述升降机构发送的到位信息后，向第一试件位置调整装置的夹持机构和第二试件位置调整装置的夹持机构同时发出平移操作指令，使一试件位置调整装置的夹持机构和第二试件位置调整装置的夹持机构沿水平方向相对平移，直至抵住位于下承压板上的塑性混凝土试件的两侧并将试件抱紧。

19、优选的，还包括：

20、所述控制器根据第一试件位置调整装置的夹持机构和第二试件位置调整装置的夹持机构发送的抱紧塑性混凝土试件的到位信息，发出向上升起操作的指令，使第一试件位置调整装置的夹持机构和第二试件位置调整装置的夹持机构沿竖直方向升起到预设高度；

21、所述控制器根据第一试件位置调整装置的夹持机构和第二试件位置调整装置的夹持机构发送的升起到位信息，发出平移指令，使第一试件位置调整装置的夹持机构和第二试件位置调整装置的夹持机构沿水平方向移动，并将试件抱至下承板的所需位置处。

22、优选的，通过对塑性混凝土试件进行预压，获取塑性混凝土试件变形值包括：

23、当伺服电机驱动上承压板实现对塑性混凝土试件的预压时，上承压板两侧的一对测量杆随着上承压板移动；

24、上承压板两侧的一对测量杆随着上承压板移动时，下承压板两侧上的与一对测量杆位置对应的一对光栅尺组件分别检测塑性混凝土试件两侧的变形值，并将变形值传送给控制器。

25、此外，本发明还提供一种用于如上所述方法的塑性混凝土试件弹性模量试验的设备，包括：具有底座、上承压板、下承压板的试验架和上承压板驱动装置，其中，所述上承压板驱动装置的动力源为可对预压压力进行精确控制的伺服电机；所述试验架两侧对称设置有一对试件位置调整装置，用于在对塑性混凝土试件进行多次预压且相邻两次塑性混凝土试件变形值的差值不满足预定值时，调整塑性混凝土试件在下承压板上位置。

26、优选的，所述底座内部两侧设置一对伺服电机，每个伺服电机与用于固定上承压板的横梁一侧通过传动机构连接。

27、优选的，所述试验架还包括竖直安装在底座两侧的一对支撑框及固定安装在一对支撑框相对侧面的一对导轨；所述横梁可沿一对导轨升降。

28、优选的，所述底座上表面安装有球铰支座，所述下承压板下部与球铰支座铰接。

29、优选的，所述传动机构为丝杠螺母传动机构，其螺母与所述横梁一侧固定连接。

30、优选的，所述上承压板两侧对称设置一对连接座，所述连接座上开设有竖直通孔，每个测量杆穿过对应侧连接座的通孔。

31、优选的，所述连接座上开设有与通孔轴向垂直的螺孔，螺孔螺接有用于紧固穿过通孔的测量杆的螺栓。

32、与现有技术相比，本发明用于对塑性混凝土试件进行弹性模量试验的方法及设备具有如下优点：

33、1、本发明用于对塑性混凝土试件进行弹性模量试验的方法及设备，采用伺服电机作为动力源，不用油源，更加清洁，使用维护更方便，伺服电机带动横梁移动实现上承压板移动，使试验速度、行程可按需要确定，试验过程可控性好，试验更灵活，伺服电机安置在底座内，使得整体结构紧凑，体积更小。

34、2、本发明设备，上承压板、下承压板之间间距可调，方便塑性混凝土试件的安装，采用电子光栅尺组件、测量杆来测量塑性混凝土试件在试验中的位移值，能真实反映试件受力后的位移值，使弹性模量试验数据更精确；此外，测量杆相对上承压板的位置可调，便于对不同高度的试件进行弹模试验。

35、3、本发明设备，在对塑性混凝土试件进行多次预压的过程中，当相邻两次塑性混凝土试件变形值的差值不满足预定值时，可自动调整塑性混凝土试件在下承压板上的位置，从而减少操作人员劳动强度，提高试验效率。

36、4、本发明设备试验过程中只需要一人操作即可完成试验，相比现有技术试验需要三名专业技术人员同时参与，极大节约人力，减少用工成本，提高试验效率，满足现如今大批量、高标准塑性混凝土试件的检测需求，可为工程项目提供及时有效的检测数据。自动完成试验，可大幅降低试验误差，提高试验结果的准确性，提升试验效率并降低检测成本，使得工程项目对该数据获取的时效性得到保障，进而做到对工程质量的有效把控，为工程质量保驾护航。

37、下面结合附图对本发明进行详细说明。

技术特征：

1.一种用于对塑性混凝土试件进行弹性模量试验的方法，包括：通过对塑性混凝土试件进行多次预压，获取多次塑性混凝土试件变形值，在相邻两次塑性混凝土试件变形值的差值满足预定值时，进行塑性混凝土试件正式弹性模量试验，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的方法，所述试验设备还包括：接收所述相邻两次塑性混凝土试件变形值的差值的控制器，用于根据所述差值对所述第一试件位置调整装置和第二试件位置调整装置进行控制，以便从夹紧所述塑性混凝土试件两侧并移动到相应的位置。

3.根据权利要求2所述的方法，第一试件位置调整装置和第二试件调整装置分别包括：

4.根据权利要求3所述的方法，所述升降机构在所述水平移动机构移动到位时，进行升降操作包括：

5.根据权利要求3所述的方法，所述夹持机构在所述升降机构移动到位时，进行夹持操作包括：

6.根据权利要求5所述的方法，所述控制器根据所述升降机构到位信息，控制第一试件位置调整装置的夹持机构和第二试件位置调整装置的夹持机构进行夹持操作，具体操作包括：

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

8.根据权利要求1所述的方法，通过对塑性混凝土试件进行预压，获取塑性混凝土试件变形值包括：

9.一种用于如权利要求1-8任一项所述方法的塑性混凝土试件弹性模量试验的设备，包括：具有底座、上承压板、下承压板的试验架和上承压板驱动装置，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的设备，所述底座内部两侧设置一对伺服电机，每个伺服电机与用于固定上承压板的横梁一侧通过传动机构连接。

技术总结
本发明公开一种用于对塑性混凝土试件进行弹性模量试验的方法及设备，方法包括对塑性混凝土试件进行多次预压，获取塑性混凝土试件变形值，直至相邻两次塑性混凝土试件变形值的差值满足预定值，其中：通过伺服电机驱动上承压板实现对塑性混凝土试件的多次预压；在相邻两次塑性混凝土试件变形值的差值不满足预定值时，利用对称设置在试验设备底座外部两侧的一对试件位置调整装置调整塑性混凝土试件在下承压板上的位置，并对调整位置后的试件继续进行预压。本发明方法，不用油源，试验过程可控性好，更加清洁，使用维护方便，能真实反映试件受力后的位移变化，使弹性模量试验数据更精确，试验过程只需一人，节约人力，减少用工成本，提高试验效率。

技术研发人员：张宝增,孙亮,李宝国,张俊超,王宏远,李佐良,孙静,张超,李冬,郭震,胡钰滨,赵唯杰
受保护的技术使用者：中国水电基础局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5