(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210907007.6 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 董侨　李吉汉　陈雪琴　赵晓康　 顾兴宇　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 王慧 (51)Int.Cl. G01N 3/34(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置 及评价方法 (57)摘要 本发明公开了一种增韧水泥面板的抗冲击 韧性检测装置， 包括底座， 冲击架， 落锤结构， 底 板定位结构， 受冲击试件定位结构， 板角脱空试 验模拟结构， 板边脱空试验模拟结构， 板中脱空 试验模拟结构， 滑轨通过螺栓固定在水平地面上 的底座上， 底座上设有螺栓孔和一个矩形凹槽， 所述受冲击试件定位结构由四个挡板和六个万 向球组成， 落锤 上端与冲击架顶板下端均焊接与 插销连接的圆环， 插销穿过二者的圆环将落锤与 顶板固定； 试验时， 通过使用不同的底板模拟不 同类型的脱空， 通过改变落锤的位置以适用于不 同脱空类型的冲击试验。 本发明的评价方法， 通 过损伤累计程度对材料韧性进行评价， 提供了一 种脱空评价指标。 本发明的能量法评价韧性更加 直观、 易操作。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 115372180 A 2022.11.22 CN 115372180 A 1.一种增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置， 其特征在于， 包括底座、 冲击架、 落锤、 底 板定位结构、 受冲击试件定位结构、 脱空试验模拟结构和预设裂缝结构， 所述冲击架包括两 条滑轨和一个顶板， 顶板设于滑轨上部； 底座上设有 多个螺栓孔， 所述滑轨通过螺 栓固定在水平地 面上的底座上； 所述受冲击试件定位结构由四个挡板和六个万向球组成， 落锤上端、 顶板下端均设有 与插销连接的圆环， 落锤通过插销与顶板活动连接； 所述 落锤设于预设裂缝 结构的正上 方； 所述底板 定位结构包括底板上设有的凹槽和底板， 底板放置在凹槽内。 2.根据权利要求1所述的增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置， 其特征在于， 所述落锤 是底部为圆弧形的五面体钢制落锤。 3.根据权利要求1所述的增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置， 其特征在于， 所述受冲 击试件定位结构由四个垂直焊接于底座上的挡板和 四个侧面万向球、 两个顶部万向球组 成， 万向球与 冲击板的平面保持微小的缝隙。 4.根据权利要求1所述的增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置， 其特征在于， 所述脱空 试验模拟结构包括板角脱空试验模拟结构、 板边脱空试验模拟结构、 板中脱空试验模拟结 构； 所述板角脱空试验模拟结构包括板角脱空试验底板模具和板角脱空试验底板， 板角脱 空试验底板通过板角脱空底板模具中注入普通混凝土养护成型后获得， 在板角脱空试验底 板上人为制造脱空区域； 所述板边脱空试验模拟结构包括板边脱空试验底板模具和板边脱空试验底板， 板边脱 空试验底板通过在板边脱空试验底板模具中注入普通混凝土养护成型后获得， 在板边脱空 试验底板上 人为制造脱空区域； 所述板中脱空试验模拟结构包括板中脱空试验底板模具和板 中脱空试验底板， 板 中脱 空试验底板通过在板中脱空试验底板模具中注入普通混凝土养护成型后获得， 在板中脱空 试验底板上 人为制造脱空区域。 5.根据权利要求4所述的增韧水泥面板的抗冲击韧性检测装置， 其特征在于， 所述预设 裂缝结构包括所述板角脱空试件预设裂缝、 板边脱空试件预设裂缝和板中脱空试件预设裂 缝， 均是在试件的制作过程中完成预设。 6.如权利要求1 ‑5所述的任一项抗冲击韧性检测装置的评价方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： S1， 试件成型， 利用设计的脱空模具制备脱空底板， 同时在制作脱空试件时利用钢板预 设一个宽度为2m m， 深度为3m m的裂缝； S2， 试件安装， 将制备成型的脱空底板放置在底座上， 然后将脱空试件放置在脱空底板 上， 调整脱空试件位置， 以使 脱空试件与脱空底板侧面齐平； S3， 落锤位置设定， 根据 试验所需的脱空场景进行落锤的安装， 确保落锤落下时能准确 冲击预设裂缝； S4， 冲击测试， 将落锤提升到设定的高度， 拔出插销， 落锤进行自由落体运动冲击试件， 记录冲击后试件的裂缝深度h； 重复步骤S3， 记录试件沿预设裂缝完全断裂时的冲击次数n 和每次冲击后试件的裂缝深度h； S5， 将冲击次数n和裂缝深度h进行拟合， 得到裂缝深度 ‑冲击次数曲线， 表达式如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115372180 A 2h＝a+bn+cn2 其中， |2cn终+b|代表平均 每冲击一次， 裂缝深度的增加值； 将|2cn终+b|定义为冲击损伤 因子； S6， 计算累积损伤， 计算方法如下： 式中， M为冲击损伤累积因子， n 为冲击次数， n终为最终冲击次数； S7， 采用混凝土韧性提高率I终评价在脱空状态下混凝土的韧性提高情况， 计算方法如 下： 式中， W终， 脱 空， 外 掺为脱空状态下， 增韧混凝 土试件终裂时消耗的冲击能， 单位 为J； W终， 非脱 空， 外 掺为非脱空状态下， 增韧混凝 土试件终裂时消耗的冲击能， 单位 为J； W终， 脱 空， 素为脱空状态下， 非增韧混凝 土试件终裂时消耗的冲击能， 单位 为J； W终， 非脱 空， 素为非脱空状态 下， 非增韧混凝土试件终裂时消耗的冲击能， 单位为J； I终为脱空 状态下混凝 土韧性提高率， 单位 为％； 最后结合冲击损伤累积因子M和脱空状态下混凝土韧性提高率I终， 判定脱空试件的抗 冲击韧性， 判断准则如下： 如果W素<W外掺， 说明该种增韧混凝土的冲击损伤因子累积速度慢， 外掺材料的掺加呈现 正混杂效应； 如果W素＝W外掺， 说明该种增韧混凝土的冲击损伤因子累积速度与素混凝土一致， 外掺材 料的掺加 和混凝土的混杂没有效果； 如果W素>W外掺， 说明该种增韧混凝土的冲击损伤因子累积速度慢， 外掺材料的掺加呈现 负混杂效应； 如果I终≤20％,说明该种外掺材 料的掺加对混凝 土的韧性 提升不大； 如果20％<I终≤50％， 说明该种外掺材 料的掺加对混凝 土的韧性具有一定的提升效果； 如果I终>50％， 说明该种外掺材 料的掺加对混凝 土的韧性具有很大的提升 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115372180 A 3