(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 202210548139.4 (22)申请日 2022.05.18 (71)申请人 仲恺农业工程学院 地址 510000 广东省广州市海珠区纺织路 东沙街24 号 (72)发明人 冯万辉　何玮明　魏文博　杨远焕　 麦家豪　郑俊鑫　 (74)专利代理 机构 中山市铭洋专利商标事务所 (普通合伙) 44286 专利代理师 唐飚 (51)Int.Cl. G01N 3/30(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种基于分离式霍普金森压杆快速量化混 凝土试件破坏模态以评价 抗裂性能的方法 (57)摘要 一种基于分离式霍普金森压杆快速量化混 凝土试件破坏 模态以评价抗裂性能的方法， 包括 以下步骤： 先准备试验使用的SHPB装置启动SHPB 装置进行动态压缩实验并记录， 其中， 实验过程 中通过保护箱对混凝土试件进行碎 块收集工作， 对各个混凝土试件均重复此操作； 用筛盘对所有 碎块收集 盒中的试样碎块通过摇筛机进行筛选， 将筛分后的每层碎块进行质量称 重， 对每层的质 量经过筛分后称重， 绘制其筛分曲线， 从而得到 的筛分曲线中将高应变率下混凝土材料破坏模 态进行量化表达， 即可直观分析不同类型混凝土 材料的动态抗裂性能。 其方法步骤简化易于操 作， 快速对碎块收集盒来收集混凝土试样碎块， 快捷安全， 有效降低了碎块的遗漏,最大程度降 低试验评估误差 。 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 CN 114791395 A 2022.07.26 CN 114791395 A 1.一种基于分离式霍普金森压杆快速量化混凝土试件破坏模态以评价抗裂性能的方 法， 其特征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 先准备试验使用的SHPB装置的撞击杆、 入射杆和透射杆,确定它们的长度， 并 准备直径与杆件直径相同的混凝 土试件及确定混凝 土试件长度； 步骤二： 将混凝土试件放置在入射杆和透射杆之间后启动SHPB装置进行动态压缩实验 并记录， 其中， 实验过程中通过保护箱对混凝土试件进 行碎块收集工作， 对各个混凝土试件 均重复此操作； 步骤三： 用筛盘对所有碎块收集盒中的试样碎块通过摇筛机进行筛选， 采用不同筛分 尺寸的筛盘进行层级筛分； 步骤四： 将筛分后的每层碎块进行质量称重， 对每层的质量经过筛分后称重， 记录碎块 的粒径分布情况， 绘制其筛分曲线， 从而得到的筛分曲线中将 高应变率下混凝土材料破坏 模态进行量 化表达， 即可直观分析不同类型混凝 土材料的动态抗裂性能。 2.根据权利要求1所述的基于分离式霍普金森压杆快速量化混凝土试件破坏模态及评 价抗裂性能的方法， 其特征在于:所述步骤一中撞击杆、 入射杆和透射杆的长度分别为分别 为1000mm、 5500mm和3500mm； 混凝土试件的直径10 0mm； 混凝土试件长度为5 0mm。 3.根据权利要求2所述的基于分离式霍普金森压杆快速量化混凝土试件破坏模态及评 价抗裂性能的方法， 其特征在于:所述步骤二中， 动态压缩实验中调节气 压控制器所显示的 气压值来控制高压气体对撞击杆施加压力， 撞击杆以一定的速度撞击入射杆， 在入射杆中 产生入射应力波， 入射应力波在传播过程中被入射杆上 的应变计进行记录； 该应力波对混 凝土试件产生压缩作用， 使混凝土试件发生压缩变形， 混凝土试件对应力波的阻抗能力不 同于杆件， 导致一部 分应力波通过混凝土试件传到透射杆中， 产生透射应力波， 对该应力波 被透射杆 上的应变片上应 变计进行记录 。 4.根据权利要求3所述的基于分离式霍普金森压杆快速量化混凝土试件破坏模态及评 价抗裂性能的方法， 其特征在于， 所述步骤三中筛分尺寸采用选用六种筛分尺寸， 分别为 0.625mm、 1.25mm、 2.5mm、 5mm、 10mm和20mm。 5.根据权利要求4所述的可上下且前后移动的冰柜内置导物架， 其特征在于： 所述混凝 土试件包括普通混凝 土块和橡胶混凝 土块。 6.根据权利要求5所述的可上下且前后移动的冰柜内置导物架， 其特征在于： 所述橡胶 混凝土中含橡胶颗粒； 橡胶颗粒以等体积替换混凝土原材料中的砂， 其替换量分别为 10％， 20％， 30％， 40％和5 0％,而形成用于实验五种橡胶混凝 土。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114791395 A 2一种基于分离式霍普 金森压杆快速量化混凝土 试件破坏模态 以评价抗裂性能的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及建筑结构试验技术领域， 特别涉及一种快速收集冲击荷载下混凝土材 料碎块并评估其 抗裂性能的方法。 背景技术 [0002]抗裂性能作为混凝土材料的一项重要指标， 其好坏直接影响着混凝土构件的耐久 性和使用的安全可靠性。 压缩试验作为获得混凝土材料抗裂性能的试验方法， 一般按照我 国标准GB/T 50081或美国标准ASTM  C469进行， 然而其加载速度一般只有0.02 ‑0.10MPa/s， 在极端冲击载荷下， 加载速度往 往是上述规范规定的几千倍。 [0003]近年来， 人们利用分离式霍普金森压杆研究了混凝土材料在高应变率下的动 态力 学性能。 在现有的文 献([1]贾百胜.橡胶混凝土的动态力学性能研究[D].天津大学,2019), 在橡胶混凝土动态性能研究中因混凝土试件破碎过于微小而 无法以残片分析其破坏模式， 只能采用高速摄像机对混凝土试件进 行动态捕捉， 但这一做法无法进 行量化分析混凝土试 件最终的破坏模态。 而混凝土作为脆性材料， 损伤从 内部微裂纹开始累积， 累积一定的损伤 后出现宏观裂纹， 随着宏观裂纹数量的增大， 破坏模态最后呈现破碎乃至粉碎的状态， 如何 准确评价混凝 土材料在冲击荷载 下的破坏模态是评价混凝 土材料抗裂性能的关键问题。 [0004]据专利检索及调查， 目前已有的专利暂未见冲击荷载下混凝土破坏模态的评价方 法， 也未见相关在先文献提出如何量化混凝土材料在使用分离式霍普金森压杆后对其破坏 模态进行深入分析 的方法。 为此， 我们研发一种基于分离式霍普金森压杆快速量化混凝土 试件破坏模态以评价 抗裂性能的方法。 发明内容 [0005]本发明的目的所要解决的技术问题是要提供一种基于分离式霍普金森压杆快速 量化混凝土试件破坏模态以评价抗裂性能的方法， 其方法步骤简化科学， 易于操作， 快速对 碎块收集盒来收集混凝土试样碎块， 快捷安全， 有效降低了碎块的遗漏,最大程度降低试验 评估误差 。 [0006]为了实现上述目的， 本发明采用的技术方案是提供一种基于分离式霍普金森压杆 快速量化混凝土试件破坏模态以评价 抗裂性能的方法， 包括以下步骤： [0007]步骤一： 先准备试验使用的SHPB装置的撞击杆、 入射杆和透射杆,  确定它们的长 度， 并准备直径与杆件直径相同的混凝 土试件及确定混凝 土试件长度； [0008]步骤二： 将混凝土试件放置在入射杆和透射杆之间后启动SHPB  装置进行动态压 缩实验并记录， 其中， 实验过程中通过保护箱对混凝土试件进 行碎块收集工作， 对各个混凝 土试件均重复此操作； [0009]步骤三： 用筛盘对所有碎块收集盒中的试样碎块通过摇筛机进行筛选， 采用不 同 筛分尺寸的筛盘进行层级筛分；说　明　书 1/4 页 3 CN 114791395 A 3