万能材料试验机是喷射混凝土试件四点弯曲试验中的主要驱动和数据采集系统。其功能是以 0.2 mm/min 的速率将精确的、位移控制的载荷施加到 100 mm x 100 mm x 400 mm 的棱柱形试件上。通过控制变形速率，该机器使工程师能够确定材料的抗弯强度，同时记录分析裂缝后性能所需的关键数据。
该机器捕捉详细载荷-位移曲线的能力是量化合成纤维对裂缝发展的抑制作用的关键，将简单的强度测试转化为对材料韧性的全面评估。
测试力学
受控位移加载
试验机不仅仅是施加力，它施加的是受控位移。
该特定测试的标准速率设置为0.2 mm/min。这种缓慢而稳定的速率对于观察材料从弹性状态过渡到裂缝状态的行为至关重要。
试件配置
机器配置为可容纳100 mm x 100 mm x 400 mm 的棱柱形试件。
这种特定的几何形状对于四点弯曲设置至关重要，可确保应力分布在喷射混凝土梁的中心跨度上均匀分布。
量化材料性能
捕捉载荷-位移曲线
万能材料试验机的主要输出是载荷-位移曲线。
该图绘制了施加的力与梁的挠度。这种连续的数据流允许对材料在整个加载周期中的行为进行细致的分析。
确定抗弯强度
机器识别试件承受的峰值载荷。
该数据点使工程师能够计算喷射混凝土的最大抗弯强度，从而定义基体开始失效的极限。
评估韧性和纤维效率
除了峰值强度外，机器还测量合成纤维的抑制作用。
一旦混凝土基体开裂，载荷-位移曲线通常会下降，但如果存在纤维，则不会降至零。机器量化了这些纤维桥接裂缝的能力，直接测量“韧性提高”和材料的残余强度。
准确性的关键考虑因素
对加载速率的敏感性
测试的有效性完全取决于机器精确保持0.2 mm/min 速率的能力。
该速度的任何波动都可能扭曲结果，特别是裂缝后的数据，因为材料的抵抗力是时间相关的。
数据分辨率要求
为了准确测量纤维的抑制作用，机器必须具有高数据分辨率。
初始裂缝后的力可能远小于峰值载荷。如果机器在较低范围内缺乏灵敏度，则对韧性提高的评估将不准确。
为您的目标做出正确选择
在分析万能材料试验机产生的結果时，应根据您的工程优先事项调整关注点：
- 如果您的主要关注点是结构承载能力：优先考虑峰值载荷数据，以确定喷射混凝土在开裂前可承受的最大抗弯强度。
- 如果您的主要关注点是耐用性和安全性：分析载荷-位移曲线的峰值后部分，以评估韧性以及合成纤维控制裂缝扩展的能力。
万能材料试验机最终弥合了原材料成分与隧道环境中预测结构行为之间的差距。
总结表：
| 参数 | 规格/作用 |
|---|---|
| 标准试件尺寸 | 100 mm x 100 mm x 400 mm 棱柱 |
| 加载方法 | 位移控制 (0.2 mm/min) |
| 主要输出 | 载荷-位移曲线 |
| 关键指标 1 | 峰值载荷 (最大抗弯强度) |
| 关键指标 2 | 裂缝后韧性与纤维桥接效率 |
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参考文献
- Wei Zhang, Wei Hu. Optimizing Recycled Tunnel Boring Machine (TBM)-Excavated Materials as Aggregates in Shotcrete Mix Design. DOI: 10.3390/buildings15091483
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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