CN104568744B - 一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置 - Google Patents
一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104568744B CN104568744B CN201510025212.XA CN201510025212A CN104568744B CN 104568744 B CN104568744 B CN 104568744B CN 201510025212 A CN201510025212 A CN 201510025212A CN 104568744 B CN104568744 B CN 104568744B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- testing machine
- tensile testing
- plate
- fibres bond
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000011056 performance test Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 101710198474 Spike protein Proteins 0.000 claims abstract description 16
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 9
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 9
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 7
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 4
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 claims description 3
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003256 environmental substance Substances 0.000 description 1
- 239000011210 fiber-reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000007586 pull-out test Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明涉及一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置，包括球铰、嵌扣件、纤维粘结板、位移阻尼器、拉力传感器、位移传感器以及刚性横梁，所述拉力传感器与其下方的位移阻尼器刚接，所述位移阻尼器与其下方的纤维粘接板刚接，所述纤维粘结板夹持试件上部的纤维自由端，所述纤维下半部分嵌入试件中，所述试件嵌入嵌扣件中并由螺栓固定，所述嵌扣件与其下方的球铰刚性连接，所述拉力传感器和球铰上的顶部拉杆和底部拉杆由拉力试验机夹持，并通过位移控制进行纤维拔出实验。本发明构造简单，操作方便，设计合理，针对普通拉力试验机位移控制精度低的特点，提供了一种在普通拉力试验机条件下实现单根纤维拔出性能测试的实验装置。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其是涉及一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置。
背景技术
在建筑工程领域中，混凝土材料抗拉强度低、变形能力差，在施工运行期间由于外部荷载、材料变形、温度等原因而容易产生开裂，外部有害物质通过裂缝进入混凝土内部，严重影响结构的使用寿命及耐久性。纤维增强增韧是现今解决混凝土材料开裂难题的最有效方法之一。由于纤维高强度、高韧性的特点，纤维混凝土材料已经大量应用于建筑、桥梁、隧道等工程领域中，有效保证了结构的安全性和耐久性，满足了结构对控裂和耗能的特殊要求。
在纤维混凝土材料中，纤维增强增韧作用主要是因为纤维模量高、强度大、变形好，基体将部分载荷传递给纤维，提高了材料承载力。同时通过纤维的脱粘、滑移、拔出，提高材料的变形能力，起到显著增韧效果。而纤维与基体的粘结性能对混凝土材料改性起到决定性作用，它直接影响纤维在基体中的桥连作用。因此，得到单根纤维在拔出过程中拔出力与滑动位移间的关系，有助于准确设计、分析纤维增强混凝土材料的宏观力学性能，从而最终选定最佳纤维掺量及最佳基体配比。
在脱粘阶段纤维与基体之间的相对位移非常小，因此，纤维拔出实验对于拉力试验机精度要求格外苛刻，该实验的位移控制速率一般小于0.5 mm/min，纤维拉拔力在0-100N范围内。现有拉力试验机主要针对较大变形的试件，其位移控制精度很难满足纤维拔出实验的要求，严重阻碍了此类实验的广泛开展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置，降低纤维粘结性能测试对于拉力试验机精度控制的严苛要求，实现通过普通拉力试验机准确测得纤维粘结性能，得到完整的纤维拉拔力与位移的对应关系曲线。为此，本发明采用以下技术方案：
一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置，包括球铰、嵌扣件、纤维粘结板、位移阻尼器、拉力传感器、位移传感器以及刚性横梁，所述拉力传感器与其下方的位移阻尼器刚接，所述位移阻尼器与其下方的纤维粘接板刚接，所述纤维粘结板夹持试件上部的纤维自由端，所述纤维下半部分嵌入试件中，所述试件嵌入嵌扣件中并由螺栓固定，所述嵌扣件与其下方的球铰刚性连接，所述拉力传感器和球铰上的顶部拉杆和底部拉杆由拉力试验机夹持，并通过位移控制进行纤维拔出实验。
进一步地，所述位移阻尼器包括刚性连接杆、弹簧下固定板、轻质弹簧以及弹簧上固定板，所述轻质弹簧固定于弹簧上固定板和弹簧下固定板之间，所述弹簧下固定板与刚性连接杆刚接，所述刚性连接杆通过螺栓与所述纤维粘结板连接。
考虑到装置整体的稳定性及拉伸试验过程中受力的均匀性，所述位移阻尼器中的轻质弹簧的数目不小于3根，且均匀布局在弹簧上固定板和下固定板之间，每根轻质弹簧的材料参数相同。
进一步地，根据所述纤维与所述试件之间的握裹力来确定所述轻质弹簧的具体刚度，要求使得纤维拔出最大握裹力不能大于轻质弹簧组的最大量程，从而所述轻质弹簧的刚度一般不大于50 N/mm，并且轻质弹簧组的初始拉力应该小于所述纤维粘结板、所述位移阻尼器以及所述刚性横梁三者的重量之和。
所述纤维粘结板由两块有机玻璃板组成，所述有机玻璃板上端各有一个螺栓孔，并且预先处理所述有机玻璃板的板面成一边光滑一边凿毛，在凿毛面涂有高强结构胶，用于粘结夹紧纤维的自由端。
所述嵌扣件为骨头型，所述试件按照所述嵌扣件内壁形状制作。
所述纤维粘结板上通过热熔胶固定有刚性横梁，所述刚性横梁作为位移传感器的支点。
由多根轻质弹簧组成的位移阻尼器相当于一根刚度为k1软弹簧，纤维与试件的粘结相当于一根刚度为k2硬弹簧，k1与k2串联，因此整个实验装置可看作刚度为k1k2/(k1+k2)的等效弹簧。假设实验机位移控制速率为v，那么单位时间内纤维拔出位移为k1v/(k1+k2)。因为k1远小于k2，所以相对于试验机的位移控制速率，纤维拔出位移速率被显著缩小，缩放系数为k1/(k1+k2)，成功把低精度的实验机位移控制速率v转换为高精度的纤维拔出位移控制速率k1v/(k1+k2)，k2与k1比值越大，纤维拔出位移控制速率越小、精度越高。
虽然随着纤维的脱粘，纤维与试件间产生相对滑移并最终拔出，k2逐渐变小，位移控制精度逐渐降低，但由于纤维拔出位移越来越大，脱粘后实验对于位移控制精度的要求也逐渐降低。纤维与试件粘结刚度的变化正好与实验精度要求的变化相匹配，因此可以确保在纤维脱粘、滑移、拔出全周期范围内准确测量纤维与试件的粘结性能。
本发明的纤维粘结性能测试装置实现了在普通拉力试验机上纤维拔出试验的位移速率的高精度控制，借助外加高精度拉力传感器及位移传感器，准确测得单根纤维拔出过程中拉拔力与纤维位移的对应关系。
附图说明
图1是本发明的整体示意图。
图2(a)是本发明的位移阻尼器正视图。
图2(b)是本发明的位移阻尼器侧视图。
图2(c)是图2(a)的A-A剖面图。
图3(a)是本发明的纤维粘结板正视图。
图3(b)是本发明的纤维粘结板侧视图。
图4(a)是本发明的试件正视图。
图4(b)是本发明的试件侧视图。
图5(a)是本发明的骨头型嵌扣件正视图。
图5(b)是本发明的骨头型嵌扣件侧视图。
图5(c)是本发明的骨头型嵌扣件俯视图。
图中出现的标号依次为：1.球铰；2.骨头型嵌扣件；3.纤维粘结板；4.位移阻尼器；5.拉力传感器；6.试件；7.纤维；8.螺栓；9.刚性连接杆；10.弹簧下固定板；11.弹簧上固定板；12.轻质弹簧；13.刚性横梁；14.位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的纤维粘结性能测试装置的具体实施方式作进一步说明。
一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置，包括球铰1、嵌扣件2、纤维粘结板3、位移阻尼器4、拉力传感器5、位移传感器14以及刚性横梁13，所述拉力传感器5与其下方的位移阻尼器4刚接，所述位移阻尼器4与其下方的纤维粘接板3刚接，所述纤维粘结板3夹持试件6上部的纤维7的自由端，所述纤维7下半部分嵌入试件6中，所述试件6嵌入嵌扣件2中并由螺栓8固定，所述嵌扣件2与其下方的球铰1刚性连接，所述拉力传感器5和球铰1上的顶部拉杆和底部拉杆由拉力试验机夹持，并通过位移控制进行纤维拔出实验。
进一步地，所述位移阻尼器4包括刚性连接杆9、弹簧下固定板10、轻质弹簧12以及弹簧上固定板11，所述轻质弹簧12固定于弹簧上固定板11和弹簧下固定板10之间，所述弹簧下固定板10与刚性连接杆9刚接，所述刚性连接杆9通过螺栓8与所述纤维粘结板3连接。
考虑到装置整体的稳定性及拉伸试验过程中受力的均匀性，所述位移阻尼器中的轻质弹簧12的数目优选为3根，且均匀布局在弹簧上固定板11和下固定板10之间，每根轻质弹簧的材料参数相同。
进一步地，根据所述纤维与所述试件之间的握裹力来确定所述轻质弹簧12的具体刚度，要求使得纤维拔出最大握裹力不能大于轻质弹簧组的最大量程，并且轻质弹簧组的初始拉力应该小于所述纤维粘结板3、所述位移阻尼器4以及所述刚性横梁13三者的重量之和，从而所述轻质弹簧的刚度为20 N/mm。
所述纤维粘结板3由两块有机玻璃板组成，所述有机玻璃板上端各有一个螺栓孔，并且预先处理所述有机玻璃板的板面成一边光滑一边凿毛，在凿毛面涂有高强结构胶，用于粘结夹紧纤维7的自由端。
所述嵌扣件2为骨头型，所述试件6按照所述嵌扣件2的内壁形状制作。
所述纤维粘结板3上通过热熔胶固定有刚性横梁13，所述刚性横梁13作为位移传感器14的支点。
所述拉力传感器5的量程应当与测试纤维7的最大握裹力相适应，量程为100N，所述位移传感器14采用高精度的LVDT位移传感器，量程为±5 mm，精度为0.5%。
Claims (7)
1.一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置，其特征在于，包括球铰、嵌扣件、纤维粘结板、位移阻尼器、拉力传感器、位移传感器以及刚性横梁，所述拉力传感器与其下方的位移阻尼器刚接，所述位移阻尼器与其下方的纤维粘接板刚接，所述纤维粘结板夹持试件上部的纤维自由端，所述纤维下半部分嵌入试件中，所述试件嵌入嵌扣件中并由螺栓固定，所述嵌扣件与其下方的球铰刚性连接，所述拉力传感器和球铰上的顶部拉杆和底部拉杆由拉力试验机夹持，并通过位移控制进行纤维拔出实验；所述的纤维拔出实验的单位时间内纤维拔出位移为k1v/(k1+k2)，其中v为所述的拉力试验机的位移控制速率，k1为所述的位移阻尼器的刚度，k2为所述的纤维与试件的粘结刚度；k1远小于k2。
2.根据权利要求1所述的一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置，其特征在于，所述位移阻尼器包括刚性连接杆、弹簧下固定板、轻质弹簧以及弹簧上固定板，所述轻质弹簧固定于弹簧上固定板和弹簧下固定板之间，所述弹簧下固定板与刚性连接杆刚接，所述刚性连接杆通过螺栓与所述纤维粘结板刚接。
3.根据权利要求2所述的一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置，其特征在于，所述轻质弹簧的数目不小于3根，且均匀布局在弹簧上固定板和下固定板之间，每根轻质弹簧的材料参数相同。
4.根据权利要求3所述的一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置，其特征在于，根据所述纤维与所述试件之间的握裹力来确定所述轻质弹簧的具体刚度，要求使得纤维拔出最大握裹力不能大于轻质弹簧组的最大量程，所述轻质弹簧的刚度不大于50N/mm，并且轻质弹簧组的初始拉力应该小于所述纤维粘结板、所述位移阻尼器以及所述刚性横梁三者的重量之和。
5.根据权利要求1所述的一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置，其特征在于，所述纤维粘结板由两块有机玻璃板组成，所述有机玻璃板上端各有一个螺栓孔，并且预先处理所述有机玻璃板的板面成一边光滑一边凿毛，在凿毛面涂有高强结构胶，用于粘结夹持纤维的自由端。
6.根据权利要求1所述的一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置，其特征在于，所述嵌扣件为骨头型，所述试件按照所述嵌扣件内壁形状制作。
7.根据权利要求1所述的一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置，其特征在于，所述纤维粘结板上通过热熔胶固定有刚性横梁，所述刚性横梁作为位移传感器的支点。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510025212.XA CN104568744B (zh) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | 一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510025212.XA CN104568744B (zh) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | 一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104568744A CN104568744A (zh) | 2015-04-29 |
| CN104568744B true CN104568744B (zh) | 2018-06-12 |
Family
ID=53085322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510025212.XA Active CN104568744B (zh) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | 一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104568744B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105181585B (zh) * | 2015-09-25 | 2018-03-13 | 扬州大学 | 一种纤维与沥青粘附性能测试装置及方法 |
| CN109781619A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-05-21 | 太原理工大学 | 一种检测纤维水泥基材粘接性能的夹具及检测方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1584548A (zh) * | 2004-06-01 | 2005-02-23 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 剥离法薄膜附着力的测量装置 |
| CN201298018Y (zh) * | 2008-09-25 | 2009-08-26 | 北京中交路星公路技术有限公司 | 路桥结构层间拉拔仪 |
| CN102564947A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-11 | 上海高新铝质工程股份有限公司 | 一种测定既有幕墙隐框玻璃开启窗结构胶粘结牢度的方法及便携式检测工具 |
| CN102628790A (zh) * | 2012-04-23 | 2012-08-08 | 金陵科技学院 | 纤维与砂浆材料粘结性能测试装置及方法 |
| CN103134750A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-06-05 | 河海大学 | 一种适用于霍普金森压杆的钢筋拉拔试验装置 |
| CN104165839A (zh) * | 2014-09-02 | 2014-11-26 | 华东交通大学 | Frp-混凝土粘接界面滑移测试系统的加载装置 |
| CN204374052U (zh) * | 2015-01-19 | 2015-06-03 | 浙江大学 | 一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11274248A (ja) * | 1998-01-19 | 1999-10-08 | Resuka:Kk | ボンディング強度試験装置 |
| CN103267682B (zh) * | 2013-05-13 | 2016-03-23 | 东南大学 | 拉应力与环境耦合作用下材料徐变的测试装置及测试方法 |
-
2015
- 2015-01-19 CN CN201510025212.XA patent/CN104568744B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1584548A (zh) * | 2004-06-01 | 2005-02-23 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 剥离法薄膜附着力的测量装置 |
| CN201298018Y (zh) * | 2008-09-25 | 2009-08-26 | 北京中交路星公路技术有限公司 | 路桥结构层间拉拔仪 |
| CN102564947A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-11 | 上海高新铝质工程股份有限公司 | 一种测定既有幕墙隐框玻璃开启窗结构胶粘结牢度的方法及便携式检测工具 |
| CN102628790A (zh) * | 2012-04-23 | 2012-08-08 | 金陵科技学院 | 纤维与砂浆材料粘结性能测试装置及方法 |
| CN103134750A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-06-05 | 河海大学 | 一种适用于霍普金森压杆的钢筋拉拔试验装置 |
| CN104165839A (zh) * | 2014-09-02 | 2014-11-26 | 华东交通大学 | Frp-混凝土粘接界面滑移测试系统的加载装置 |
| CN204374052U (zh) * | 2015-01-19 | 2015-06-03 | 浙江大学 | 一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 玻璃纤维编织网与超高韧性水泥基复合材料粘结性能的研究;李大为;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》;20080515(第5期);第27-33页第3节，图3.3-3.5 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104568744A (zh) | 2015-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pegorin et al. | Mode II interlaminar fatigue properties of z-pinned carbon fibre reinforced epoxy composites | |
| CN101806714B (zh) | 纤维增强复合片材与混凝土粘结强度的梁式试验装置 | |
| CN107449666B (zh) | 一种锚固用纤维增强复合材料的拉伸试验方法 | |
| CN102628790A (zh) | 纤维与砂浆材料粘结性能测试装置及方法 | |
| CN103913378A (zh) | 陶瓷基复合材料拉伸应力应变曲线的测试方法 | |
| CN102519799B (zh) | 合成纤维与水泥基材料塑性阶段界面粘结性能测试装置 | |
| CN103267724B (zh) | 纤维增强复合筋材与混凝土粘接强度的梁式试验装置 | |
| CN2840010Y (zh) | 纤维增强复合材料与基体粘结性能新型试验装置 | |
| CN104568744B (zh) | 一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置 | |
| CN103760016B (zh) | 一种用于测试复合材料界面力学性能的夹具及实验方法 | |
| CN104344989B (zh) | 外贴frp双面剪切试验加载装置 | |
| CN100580416C (zh) | 脆性材料试件黏结轴拉试验定位装置 | |
| CN105928800A (zh) | 一种纤维增强热固性树脂基复合材料界面剪切强度测试装置及方法 | |
| CN109827839A (zh) | 陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试装置及测试方法 | |
| CN204374052U (zh) | 一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置 | |
| CN107091782B (zh) | 用于复合材料iii型断裂能量释放率测试的试验装置及方法 | |
| CN102928287A (zh) | 一种非金属材料抗拉伸性能测试用抗拉夹具 | |
| Gamage et al. | Bond characteristics of CFRP-strengthened concrete members subjected to cyclic temperature and mechanical stress at low humidity | |
| Kravchenko et al. | Influence of through-thickness reinforcement aspect ratio on mode I delamination fracture resistance | |
| CN102346115A (zh) | 一种消除偏心弯矩的轴向拉伸试验铰机构 | |
| CN203231963U (zh) | 纤维增强复合筋材与混凝土粘接强度的梁式试验装置 | |
| CN207816740U (zh) | 一种用于研究frp-混凝土界面粘结性能的实验装置 | |
| CN207472674U (zh) | 一种纤维网或布片的轴拉试验装置 | |
| CN201637656U (zh) | 纤维增强复合片材与混凝土粘结强度的梁式试验装置 | |
| Gravina et al. | Bond and force transfer of FRP materials bonded to concrete using sitecure system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |