一种适用于钢丝绳实际破断力试验的新型试样制备方法
阅读说明：本技术 一种适用于钢丝绳实际破断力试验的新型试样制备方法 (Novel sample preparation method suitable for actual breaking force test of steel wire rope ) 是由 张钫 徐铜鑫 李书领 张俊龙 史铭楷 周振兴 何岩 于 2021-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于钢丝绳实际破断力试验的新型试样制备方法,属于钢丝绳材料的检测领域,该方法为UHPC浇筑法,通过配制UHPC超高性能混凝土(不含钢纤维),浇筑于散开的钢丝绳两端部,脱模后经过高温蒸汽养护,提高早期强度,待养护完成后冷却至室温,在拉力机上进行拉伸试验。本发明使用的UHPC超高性能混凝土具有超高的抗拉及抗压强度,保证了在钢丝绳拉伸试验时锚固端不滑脱,采用的特制蒸汽养护箱将钢丝绳两锚固端养护,钢丝绳中间部分置于养护箱外,保障了钢丝绳主体不受蒸汽影响。该发明相较于合金浇铸法、树脂浇筑法,具有节能、环保、价廉的优点。(The invention discloses a novel sample preparation method suitable for an actual breaking force test of a steel wire rope, which belongs to the field of detection of steel wire rope materials. The UHPC ultrahigh-performance concrete used in the invention has ultrahigh tensile strength and compressive strength, so that the anchoring ends do not slip during a steel wire rope tensile test, the two anchoring ends of the steel wire rope are maintained by the special steam maintenance box, and the middle part of the steel wire rope is arranged outside the maintenance box, so that the steel wire rope main body is not influenced by steam. Compared with an alloy casting method and a resin casting method, the method has the advantages of energy conservation, environmental protection and low cost.)
技术领域
本发明是关于钢丝绳材料的检测领域，特别是关于一种适用于钢丝绳实际破断力试验的新型试样制备方法。
背景技术
在钢丝绳材料检测领域，实际破断拉力试验是测试钢丝绳物理性能的重要参数之一。钢丝绳的实际破断拉力一般是按照GB/T 8358-2014《钢丝绳实际破断拉力测定法》的规定进行试验，在样品制备中，规范中所述的方法有合金浇铸法、树脂浇筑法、管套压制法、直接夹持法以及缠绕法，其中常用的方法为合金浇铸法和树脂浇筑法。合金浇铸法采用的材料为铝等低熔点的合金，其价格较贵且难以回收利用，造成资源的消耗；树脂浇筑法需要较多的树脂材料，其使用后难以分离处理，造成了环境污染。套管压制法和直接夹持法对于破断拉力较小的钢丝绳较为适用，但对于破断拉力很大的钢丝绳常常出现夹具滑脱的现象。
近年来，随着国内UHPC(超高性能混凝土)技术的不断进步，UHPC越来越多的应用于建筑工程的结构构件及冶金工业的铸造模具。
发明内容
本发明的目的解决现有技术中在钢丝绳实际破断拉力试验试样准备过程中成本高、材料难以回收或分离，造成资源消耗和环境污染的技术问题，提供一种成本低、节能又环保的适用于钢丝绳实际破断力试验的新型试样制备方法。
本发明的设计原理如下：
本发明利用最大堆积密度理论，把细骨料、石英砂、水泥、粉煤灰、硅灰、水、减水剂、引气剂等原材料按照合理的配合比配制成UHPC超高性能混凝土(不含钢纤维)，对钢丝绳两端的帚头进行浇筑，待HUPC凝结后，对钢丝绳两端帚头进行高温蒸汽养护，在3-5天时间内达到合适的抗压强度和抗拉强度，最后对钢丝绳进行实际破断拉力试验。
本发明提供的技术方案如下：
一种适用于钢丝绳实际破断力试验的新型试样制备方法，其特征在于，该方法为UHPC浇筑法。
在本发明的一实施方式中，所述UHPC浇筑法包括UHPC制备步骤，所述UHPC制备方法为将原材料按照0.9-1.2的胶砂比、0.15-1.2的水胶比混合均匀，以上比例为重量比。
在本发明的一实施方式中，所述UHPC浇筑法还包括蒸汽养护步骤，所述蒸汽养护方法为：将试样的锚固端在70-90℃蒸汽养护箱内恒温养护3-5天。
在本发明的一实施方式中，所述蒸汽养护箱升温的速率为10-20℃/h，养护结束后降温至20℃±5℃，降温的速率为10-20℃/h。
在本发明的一实施方式中，在所述蒸汽养护步骤前设有浇筑UHPC步骤，包括：将试样帚头装入模具中调正，将搅拌好的UHPC浆体注入到工装中，并用外力插捣，使之充分密实，直至筑满为止，待试样成型后脱模，形成锚固端。
在本发明的一实施方式中，在所述浇筑UHPC步骤前，完成所述UHPC制备步骤和钢丝绳解编步骤，所述钢丝绳解编步骤包括：将待检钢丝绳两端捆扎后打开端部呈帚头状，清洗干净，备用。
一种蒸汽养护箱，包括水浴箱，所述水浴箱侧壁开有至少一个狭缝，所述狭缝边缘设有弹性密封条，所述狭缝末端设有孔洞，所述孔洞边缘设有弹性密封圈。
在本发明的一实施方式中，所述水浴箱连有温度控制系统。
在本发明的一实施方式中，所述蒸汽养护箱内壁靠近所述狭缝处上设有格架。
在本发明的一实施方式中，所述蒸汽养护箱内还设有曝气装置。
与现有技术相比，本发明达到的技术效果如下：
(1)UHPC具有超高的抗拉强度及抗压强度，同时具有较大的流动度(＞600mm)，非常适用于钢丝绳两端帚头的锚固，适用于不同强度的拉力试验，尤其适用于具有较大破断力拉力的钢丝绳。
(2)本发明采用UHPC浇筑法，结合高温蒸汽养护，促进混凝土的水化反应，可大幅提高早期强度，短期内即可达到钢丝绳的实际破断拉力试验的锚固要求。
(3)本发明解决了钢丝绳实际破断拉力试验中常用的树脂浇筑法造成的环境污染问题，和合金浇筑法造成的资源浪费问题，UHPC原材料用量较少，且价格便宜、无毒害，试验后样品方便处理，有利于节约资源和保护环境。
(4)本发明制备的UHPC超高性能混凝土，依据最大堆积密度理论剔除了粗骨料，使不同粒级的细骨料、水泥、粉煤灰及硅灰等原材料形成紧密堆积，大幅提高了UHPC的抗拉及抗压强度。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式流程示意图；
图2是根据本发明一实施方式的蒸汽养护装置正视结构示意图；
图3是根据本发明一实施方式的蒸汽养护装置内部结构剖视示意图；
图4是根据本发明一实施方式的蒸汽养护原理示意图(俯视)；
图5是根据本发明一实施方式的钢丝绳实际破断拉力试验示意图。
主要附图标记说明：
1.温度控制系统；2.箱盖；3.狭缝；31.弹性密封条；32.弹性密封圈；33.孔洞；4.水浴箱；5.格架；6.钢丝绳；7.曝气装置；8.钳口；9.工装。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
结合图1至图5，对一种适用于钢丝绳实际破断力试验的新型试样制备方法进行说明如下。
一种适用于钢丝绳实际破断力试验的新型试样制备方法，该方法为UHPC浇筑法。
所述UHPC浇筑法包括如下步骤：
A、钢丝绳解编：将待检钢丝绳两端捆扎后打开端部呈帚头状，清洗干净，备用；
B、制备UHPC超高性能混凝土：将适量不同粒级的细骨料、石英砂、水泥、粉煤灰、硅灰、水、减水剂、引气剂等材料按0.9-1.2的胶砂比、0.15-1.2的水胶比在行星式搅拌机内搅拌10min-15min，搅拌均匀后备用，UHPC浆体流动度应大于600mm，以上比例为重量比；
C、浇筑UHPC：将钢丝绳帚头装入模具中调正，将搅拌好的UHPC浆体缓慢注入其中一个工装中，并用细钢丝轻轻插捣，使之充分密实，直至住满为止；待UHPC终凝后，浇筑另外一个工装；
D、脱模：待试件成型24h后，拆除模具；
E、蒸汽养护：将钢丝绳两端的圆锥形锚固端分别放置于两个80℃(70℃-90℃均可)蒸汽养护箱内，中间拉伸区仍置于蒸汽养护箱外，养护3-5天冷却至室温，养护完成后，UHPC抗拉强度应大于7MPa；
所述蒸汽养护箱升温的速率为15℃/h(10-20℃/h均可)，养护结束后降温至20℃±5℃，降温的速率为15℃/h(10-20℃/h均可)。
试样制备完成进行破断拉力试验：将钢丝绳试件置于拉力试验机上进行拉伸试验。
所述蒸汽养护箱包括水浴箱4，所述水浴箱4侧面开有至少一个狭缝3，所述狭缝3边缘设有弹性密封条31，所述狭缝3末端设有孔洞33，所述孔洞33边缘设有弹性密封圈32。所述弹性密封条31和所述弹性密封圈32都具有一定压缩变形的能力，狭缝3两侧的弹性密封条31紧密贴合，所述弹性密封圈32的内径小于钢丝绳6的外径，以保证放置钢丝绳6后无缝隙，避免了蒸汽流失。弹性密封条31和弹性密封圈32均为橡胶材质，弹性密封圈32为有开口的整圆或者为两个半圆组合而成。在蒸汽养护时，在水浴箱4内装入适量水，水位低于最低的弹性密封圈32的高度，并距离钢丝绳6帚头有一定的距离，保证不接触帚头。
所述水浴箱4连有温度控制系统1，具有匀速升温、匀速降温及恒温功能，用于控制水浴箱的温度。可以将水浴箱4中的水以10-20℃/h的速率升温至70-90℃，保持70-90℃恒温3-5天后，以10-20℃/h的速率降温至20℃±5℃。
为了防止钢丝绳6帚头在蒸汽养护的过程中发生错位，蒸汽养护箱内壁靠近狭缝3处设有格架5，用于衬托固定钢丝绳6帚头，为不锈钢材质，其间距小于钢丝绳帚头的长度。
所述蒸汽养护箱上还设有曝气装置7，所述曝气装置7设置在蒸汽养护箱内的底部，用于促进水的流动和蒸汽的产生。
水浴箱4上还设有箱盖2，蒸汽养护时，两个蒸汽养护箱相对设置，事先调整好距离L，打开箱盖2将钢丝绳6两端锚固端(即帚头)由狭缝3放入弹性密封圈32内，通过格架5将锚固端固定好，钢丝绳6中间的部分留在蒸汽养护箱外，盖好箱盖，打开曝气装置7，调整温度控制系统1调节升温、恒温、降温等养护参数。
蒸汽养护箱水浴箱上可以设置若干条狭缝3，每条狭缝3可以设置若干孔洞33，以满足不同养护量的需求。
如图5所示，拉力试验机上下两钳口8中心在一条垂线上，将装有工装9的钢丝绳6安装到试验机上钳口8上，并将下钳口8座内的试样悬空，调整钢丝绳6，使钢丝绳6轴线与试验机钳口8轴线重合，调整试验机零点，进行破断拉力试验。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。