基于建筑材料抗沖擊性能裝置研究

（柳州鐵道職業技術學院，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檢測方向。在實際的試驗操作以及現場檢測過程中，抗沖擊性能的檢測裝置常用的分為基本的3 種，它們分別是：落錘沖擊試驗裝置、SHPB 試驗裝置、靜力荷載試驗裝置[1][2]等。而沖擊類型又可以分為：簡支梁沖擊、懸臂梁沖擊和落球沖擊，簡支梁和懸臂梁主要是用來判斷材質本身的沖擊性能方面的優劣，沒有實質的聯系，不同的地方在于懸臂梁的沖擊程度好一點，簡支梁檢測不了的材料通常都會選用懸臂梁；而落錘沖擊則是針對材料本身的抗沖擊性能，這與材料的多種因素有關。在試驗過程中，抗沖擊性能裝置在搬運過程中無良好發力點、摩檫力不足導致無法夾緊，使得試驗數據偏差較大，對試驗結果存在影響、檢測效率有待提高。本項目旨在從改變建筑材料抗沖擊性能裝置的夾緊組件入手，加入輪盤扶手、設置支柱、設置貫穿式圓形孔洞、放置呈對稱式夾緊塊。從一定程度上解決上述問題。

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5、內凹螺紋6、支座7、外凸螺紋8、夾緊塊9、頂板10、第三凹槽11、滾輪和輪盤扶手12；所述位于支柱2 的上方，所述支柱2 焊接設置在底座1 的下方端點處，所述第一凹槽3 呈內凹式設置在支柱2 的外側壁上，所述第二凹槽4 呈內凹式設置在底座1 上，所述輪盤5 焊接設置在內凹螺紋6 的外側端點處，所述支座7 呈對稱式焊接設置在底座1 的左右兩側，所述外凸螺紋8 設置在支座7 的內部，所述夾緊塊9 設置在支座7 的內側，所述頂板10 焊接設置在夾緊塊9 的外側表面中心位置，所述第三凹槽11 呈內凹式設置在頂板10 上，所述滾輪12 呈轉動式設置在夾緊塊9的底部并位于第二凹4 內，所述輪盤扶手13 焊接設置在輪盤5 上。如圖1所示。

圖1 抗沖擊性能夾緊組件

3 夾緊組件設計原理

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

（2）支柱共設置有兩個，且呈左右對稱式焊接設置在底座的底部，第一凹槽呈內凹設置在支柱的內部，防止該抗沖擊性能裝置的夾緊組件在搬運時沒有良好的發力點，造成不便。

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

（4）夾緊塊呈左右對稱式設置，該夾緊塊夾緊表面設置有摩擦橡膠墊并通過熱熔膠膠結連接，防止在夾緊抗沖擊性能裝置時摩擦力不足導致無法夾緊的情況。

4 驗證試驗

試驗主要運用落錘沖擊裝置檢測普通混凝土的抗沖擊性能[3]，對加有夾緊組件以及沒有夾緊組件之間的試驗數據進行比較。基于C35、C40 兩種不同配合比的素混凝土[4]，試驗根據《普通混凝土試驗規程》進行混凝土試件的拌合、成型、養護[5]通過抗沖擊性能裝置，研究添加組件后的新型裝置對抗沖擊性能的影響。沖擊體的質量為4.45kg，沖擊架的高度為457mm，每組5 個試驗試塊。得到如下結果：

表1 無夾緊組件試驗裝置混凝土抗沖擊次數與耗能情況

表2 有夾緊組件試驗裝置混凝土抗沖擊次數與耗能情況

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

5 試驗結果分析

（1）有無夾緊組件的不同配合比、養護時間的混凝土試驗試件裂縫情況對比

①不同配合比下的混凝土，有無夾緊組件的混凝土在裂縫數量、長度上差別不大，落錘試驗裝置是否加有夾緊組件，對混凝土裂縫數量和長度影響不大。

②不同養護時間的混凝土，有無夾緊組件的混凝土在裂縫數量、長度上，28d 的養護時間裂縫數量少、長度長，而4d 和14d 的差別不大。

（2）有無夾緊組件的不同配合比、養護時間的混凝土試驗試件沖擊次數對比

①不同配合比下的混凝土，C35 和C40 混凝土在有無夾緊組件落錘沖擊裝置上的初裂沖擊次數和終裂次數都減低了，從數據上顯示，對于初裂、終裂次數，強度大的混凝土會比強度小的多；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在摩擦力影響變小。

②不同養護時間的混凝土，混凝土有無夾緊組件的裝置試驗下，28d 養護的混凝土會比14d、7d 的混凝土初裂、終裂次數多，說明養護試件對混凝土的抗沖擊性能有影響。

6 結語

（1）不同配合比的混凝土，混凝土強度增大，抗沖擊性能有所提高；

（2）養護時間不同、配合比相同的混凝土，養護時間是28d 的混凝土抗沖擊性能好；

（3）對于養護時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，讓實驗結果更準確。