基于建筑材料抗沖擊性能裝置研究

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545007）

1 概述

目前，抗沖擊性能是建筑材料性能中一個(gè)檢測(cè)方向。在實(shí)際的試驗(yàn)操作以及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過(guò)程中，抗沖擊性能的檢測(cè)裝置常用的分為基本的3 種，它們分別是：落錘沖擊試驗(yàn)裝置、SHPB 試驗(yàn)裝置、靜力荷載試驗(yàn)裝置[1][2]等。而沖擊類(lèi)型又可以分為：簡(jiǎn)支梁沖擊、懸臂梁沖擊和落球沖擊，簡(jiǎn)支梁和懸臂梁主要是用來(lái)判斷材質(zhì)本身的沖擊性能方面的優(yōu)劣，沒(méi)有實(shí)質(zhì)的聯(lián)系，不同的地方在于懸臂梁的沖擊程度好一點(diǎn)，簡(jiǎn)支梁檢測(cè)不了的材料通常都會(huì)選用懸臂梁；而落錘沖擊則是針對(duì)材料本身的抗沖擊性能，這與材料的多種因素有關(guān)。在試驗(yàn)過(guò)程中，抗沖擊性能裝置在搬運(yùn)過(guò)程中無(wú)良好發(fā)力點(diǎn)、摩檫力不足導(dǎo)致無(wú)法夾緊，使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏差較大，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果存在影響、檢測(cè)效率有待提高。本項(xiàng)目旨在從改變建筑材料抗沖擊性能裝置的夾緊組件入手，加入輪盤(pán)扶手、設(shè)置支柱、設(shè)置貫穿式圓形孔洞、放置呈對(duì)稱式夾緊塊。從一定程度上解決上述問(wèn)題。

2 主要夾緊組件的組成

裝置由底座1、支柱2、第一凹槽3、第二凹槽4、輪盤(pán)5、內(nèi)凹螺紋6、支座7、外凸螺紋8、夾緊塊9、頂板10、第三凹槽11、滾輪和輪盤(pán)扶手12；所述位于支柱2 的上方，所述支柱2 焊接設(shè)置在底座1 的下方端點(diǎn)處，所述第一凹槽3 呈內(nèi)凹式設(shè)置在支柱2 的外側(cè)壁上，所述第二凹槽4 呈內(nèi)凹式設(shè)置在底座1 上，所述輪盤(pán)5 焊接設(shè)置在內(nèi)凹螺紋6 的外側(cè)端點(diǎn)處，所述支座7 呈對(duì)稱式焊接設(shè)置在底座1 的左右兩側(cè)，所述外凸螺紋8 設(shè)置在支座7 的內(nèi)部，所述夾緊塊9 設(shè)置在支座7 的內(nèi)側(cè)，所述頂板10 焊接設(shè)置在夾緊塊9 的外側(cè)表面中心位置，所述第三凹槽11 呈內(nèi)凹式設(shè)置在頂板10 上，所述滾輪12 呈轉(zhuǎn)動(dòng)式設(shè)置在夾緊塊9的底部并位于第二凹4 內(nèi)，所述輪盤(pán)扶手13 焊接設(shè)置在輪盤(pán)5 上。如圖1所示。

圖1 抗沖擊性能夾緊組件

3 夾緊組件設(shè)計(jì)原理

（1）輪盤(pán)扶手總共設(shè)置有3 個(gè)，扶手之間的角度都按照60°角設(shè)置，輪盤(pán)扶手呈圓柱狀與輪盤(pán)之間是焊接設(shè)置，防止在操作該抗沖擊性能裝置的夾緊組件時(shí)無(wú)法完全的夾緊。

（2）支柱共設(shè)置有兩個(gè)，且呈左右對(duì)稱式焊接設(shè)置在底座的底部，第一凹槽呈內(nèi)凹設(shè)置在支柱的內(nèi)部，防止該抗沖擊性能裝置的夾緊組件在搬運(yùn)時(shí)沒(méi)有良好的發(fā)力點(diǎn)，造成不便。

（3）支座整體呈梯形，且其內(nèi)部設(shè)置有貫穿式圓形孔洞，該孔洞的直徑大于內(nèi)凹螺紋，使該抗沖擊性能裝置的夾緊組件夾得更緊。

（4）夾緊塊呈左右對(duì)稱式設(shè)置，該夾緊塊夾緊表面設(shè)置有摩擦橡膠墊并通過(guò)熱熔膠膠結(jié)連接，防止在夾緊抗沖擊性能裝置時(shí)摩擦力不足導(dǎo)致無(wú)法夾緊的情況。

4 驗(yàn)證試驗(yàn)

試驗(yàn)主要運(yùn)用落錘沖擊裝置檢測(cè)普通混凝土的抗沖擊性能[3]，對(duì)加有夾緊組件以及沒(méi)有夾緊組件之間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較?；贑35、C40 兩種不同配合比的素混凝土[4]，試驗(yàn)根據(jù)《普通混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行混凝土試件的拌合、成型、養(yǎng)護(hù)[5]通過(guò)抗沖擊性能裝置，研究添加組件后的新型裝置對(duì)抗沖擊性能的影響。沖擊體的質(zhì)量為4.45kg，沖擊架的高度為457mm，每組5 個(gè)試驗(yàn)試塊。得到如下結(jié)果：

表1 無(wú)夾緊組件試驗(yàn)裝置混凝土抗沖擊次數(shù)與耗能情況

表2 有夾緊組件試驗(yàn)裝置混凝土抗沖擊次數(shù)與耗能情況

（W=Nmgh，m：為落錘質(zhì)量，g：為重力加速度9.81m/s2，h：為落球表面高）

5 試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）有無(wú)夾緊組件的不同配合比、養(yǎng)護(hù)時(shí)間的混凝土試驗(yàn)試件裂縫情況對(duì)比

①不同配合比下的混凝土，有無(wú)夾緊組件的混凝土在裂縫數(shù)量、長(zhǎng)度上差別不大，落錘試驗(yàn)裝置是否加有夾緊組件，對(duì)混凝土裂縫數(shù)量和長(zhǎng)度影響不大。

②不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間的混凝土，有無(wú)夾緊組件的混凝土在裂縫數(shù)量、長(zhǎng)度上，28d 的養(yǎng)護(hù)時(shí)間裂縫數(shù)量少、長(zhǎng)度長(zhǎng)，而4d 和14d 的差別不大。

（2）有無(wú)夾緊組件的不同配合比、養(yǎng)護(hù)時(shí)間的混凝土試驗(yàn)試件沖擊次數(shù)對(duì)比

①不同配合比下的混凝土，C35 和C40 混凝土在有無(wú)夾緊組件落錘沖擊裝置上的初裂沖擊次數(shù)和終裂次數(shù)都減低了，從數(shù)據(jù)上顯示，對(duì)于初裂、終裂次數(shù)，強(qiáng)度大的混凝土?xí)葟?qiáng)度小的多；而且從能量損耗上，可以看出有夾緊組件的落錘沖擊裝置可以減少能量損耗，能量損耗減少主要體現(xiàn)在摩擦力影響變小。

②不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間的混凝土，混凝土有無(wú)夾緊組件的裝置試驗(yàn)下，28d 養(yǎng)護(hù)的混凝土?xí)?4d、7d 的混凝土初裂、終裂次數(shù)多，說(shuō)明養(yǎng)護(hù)試件對(duì)混凝土的抗沖擊性能有影響。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）不同配合比的混凝土，混凝土強(qiáng)度增大，抗沖擊性能有所提高；

（2）養(yǎng)護(hù)時(shí)間不同、配合比相同的混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間是28d 的混凝土抗沖擊性能好；

（3）對(duì)于養(yǎng)護(hù)時(shí)間和配合比相同的混凝土，有夾緊組件落錘裝置，能夠減少能量損耗，讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。