CN105890949B - 一种制备单根纤维拉拔试验用试样的方法及试样成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单根纤维拉拔试验用试样成型装置，解决了现有试样成型装置操作难度高、试样精度差、适用性不强、生产效率低的问题，技术方案包括底板，所述底板上均匀开有多个下穿孔，所述底板上设有成型板，所述成型板上均匀开有多个浇注槽，所述成型板的上方设有上板，所述上板与成型板之间具有便于浇注的间隙，所述上板均匀开有多个上穿孔，所述上穿孔、浇注槽和下穿孔对应。结构简单、操作方便、无需切割、精度高、可靠性好、生产效率高。

Description

一种制备单根纤维拉拔试验用试样的方法及试样成型装置

技术领域

本发明涉及一种模具制造领域，具体的说是一种制备单根纤维拉拔试验用试样的方法及试样成型装置。

背景技术

普通混凝土材料由于成本低、易成型、耐久性高等特点，在基础建设中得到广泛应用，但某些特殊的结构或构件如抗震、大跨度等，要求材料具有很高的韧性，因此会考虑在混凝土材料中添加纤维材料。而为了研究纤维对水泥的增韧机理，一般采用单纤维拉拔试验探究纤维和基体之间的界面性能。当研究掺入聚合物纤维来提高韧性时，需要进行单根纤维拉拔试验，试验时需要使用到预埋有单纤维的试样。现有试样的制备方法一般是将多根单纤维均匀埋入整块的水泥基体中形成一个大的具有多根单纤维的水泥基体试样，然后将水泥基体试样切割成多个小块试样，使每个小块试样上有一根纤维，这样的小块试样即为单根纤维拉拔试验用试样。采用上述试样的制备工艺存在很多缺点：(1)需要对一次性成型大块水泥基体试样进行切割，将其切割成多个小块试样，不仅要求每块小块试样大小一致，还要保证每根单纤维正好位于每个小块试样的中心位置，费时费力且加工精度难以保证，使得不同的试样尺寸存在误差，从而影响实验结果的可靠性；(2)试验用试样的厚度通常要求在1-7mm，而进行大块水泥基泥浇注时，厚度很难达到7mm以下，因为往往浇注厚度要大于7mm,然后再利用切割机对试样进行切薄，加工难度大，精准性差；(3)水泥自身具有一定的强度和脆性，切割过程中水泥块易碎，对切割工具要求较高。切割操作还会带来震动，从而对纤维与基体粘接产生影响，进而影响试样的可靠性；(4)现有的工艺中单纤维在水泥基体中仅能实现垂直预埋，而无其它角度的预埋，灵活性差；(5)一次性浇注的大块水泥基体容易发生裂纹、气泡等问题，影响试样质量。因此，需开发一种省时省力、高效可靠的用于单纤维拉拔试验的试样成型装置以及试验用的试样的制备工艺。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种结构简单、操作方便、无需切割、精度高、可靠性好、生产效率高的单根纤维拉拔试验用试样成型装置。

本发明还提供一种采用上述成型装置的工艺简单、省时省力、制造成本低、操作难度低、可靠性好的制备单根纤维拉拔试验用试样的方法。

本发明装置包括底板，所述底板上均匀开有多个下穿孔，所述底板上设有成型板，所述成型板上均匀开有多个浇注槽，所述成型板的上方设有上板，所述上板与成型板之间具有便于浇注的间隙，所述上板上均匀开有多个上穿孔，所述上穿孔、浇注槽和下穿孔对应。

所述成型板和上板的大小相同，但成型板的长宽尺寸小于底板。

所述底板与成型板、底板与上板之间均通过螺栓和螺母连接。

所述底板上的多个小孔两侧对应设有多个供螺栓插装用的定位孔。

所述上穿孔和下穿孔的孔径为0.5mm至2mm。

所述浇注槽的厚度为1-7mm。

采用上述试样成型装置制备单根纤维拉拔试验用试样的工艺，包括以下步骤：

(1)在底板上依次设置成型板和上板，使底板的下穿孔、成型板上的浇注槽和上板上的上穿孔对应，并使成型板和上板间保持便于浇注的间距；

(2)将单纤维的一端穿过对应的下穿孔、浇注槽和上穿孔，两端分别固定在底板和上板上；重复上述步骤，将多根单纤维分别对应穿入其它对应的下穿孔、浇注槽和上穿孔中并固定；

(3)向浇注槽中浇注水泥砂浆，待其硬化成型后，拆下底板和上板，将浇注槽中成型的试样顶出即得。

所述底板与成型板、底板与上板之间均通过螺栓和螺母连接。

在步骤(3)中，浇注前向下穿孔涂抹润滑剂，所述润滑剂优选凡士林或其它油性剂。

通过调节上板与成型板之间的相对位置关系，调整固定在上穿孔和下穿孔之间的单纤维与垂直线之间的角度，从而改变单纤维拉拔时纤维从水泥试样中拔出的角度。针对背景技术中存在的技术问题，发明人对现有的试样成型装置进行了如下改进：

(1)使用底板、成型板和上板结合的方式，成型板上设有多个浇注槽，浇注槽的形状、尺寸和厚度可根据试样的要求进行设计，每个浇注槽水泥浇注成型后的试样可直接使用，从而直接减化了切割步骤，单个试样一次成型，省时省力，精准性好，避免了对大块水泥基体试样的切割带来的各种问题。

(2)底板和上板上的下穿孔和上穿孔可为单纤维预埋定位，使单纤维位于浇注槽的中心位置，便于后续水泥浇注的进行，保证成型后的试验中单纤维位于试样的中心位置。所述上穿孔和下穿孔的孔径优选为0.5mm至2mm，具体可根据选择的单纤维的径长合理选择，略大于单纤维的径长为好，以单纤维穿过小孔以后不会轻易滑动为好，以方便浇注试样；若孔径太小，则对加工要求太高，难以实现，穿纤维时难度太大，在脱模时，容易将纤维扯断。

(3)由于成型板上可设置多个浇注槽，可一次制造多个试样，保证多个试样间的一致性，一次成型的小块试样浇注成型后满足常用试样的厚度要求，无需再行切割，不易发生裂纹或空洞，可靠性好，为单根纤维拉拔试验的准确性提供有利保证。

(4)底板、成型板和上板三者通过螺栓螺母形成可拆式连接，整个结构非常灵活，任一部件损坏只需更换相应部件即可；通过更换不同形状、尺寸的浇注槽，以制造不同形状尺寸的试样，无需复杂的切割工艺，非常灵活方便。另一方面，上板与成型板的间距也可调节，一方面满足浇注的高度要求，也能满足试样中单纤维一端外露的预留长度要求。

(5)将底板的尺寸设计得较成型板和上板更大，这样，通过调节底板上的上板与成型板之间的相对位置，可使单纤维穿孔后形成不同的倾斜角度，浇注水泥后的预埋入试样中的单纤维也形成不同的角度(即与垂直线的夹角)，有利于进行不同单纤维预埋角度时的拉拔试验，扩大了不同的实验条件要求。

本发明成型装置结构简单，灵活性好、可一次制造多个试样，试样的一致性好，精准性好，生产制造成本低，生产效率高。本发明方法工艺流程极为简单、能够同步制备多个试样，无需切割步骤，省时省力，大大降低了生产成本和操作难度，可靠性高，可根据需要制造不同单纤维预埋角度的试样，非常灵活可靠，无材料损失，原料利用率高。

附图说明

图1为本发明试样成型装置实施1的状态示意图。

图2为本发明实施例1顶出试样的状态图。

图3为本发明试样成型装置实施2的状态示意图。

其中，1-底板、2-成型板、3-上板、4-螺栓、5-上穿孔、6-浇注槽、7-下穿孔、8-螺母、9-定位孔、10-单纤维、11-软胶棍、12-试样。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

装置实施例：参见图1，本发明包括底板1、成型板2和上板3，可为亚克力材料或塑料制成，所述底板1上开有多个下穿孔7，成型板2上均匀开有多个浇注槽6，所述上板3上均匀开有多个上穿孔5，所述成型板2的四角经螺栓4和螺母8固定在底板1两侧的定位孔9上，底板1的下穿孔7与成型板2的浇注槽6的中心位置对应，所述成型板2的上方还设有上板3，所述上板3的四角也经螺栓4和螺母8固定，使下穿孔7、浇注槽6和上穿孔5一一对应。所述上板3与成型板2之间具有垂直的间隙，一方面留有足够的空间便于浇注操作，另一方面也能根据需要合理调整单纤维10上端露出的长度，所述上穿孔和下穿孔的孔径为0.5mm至2mm，可根据单纤维10的径长合理选择，略大于所述径长即可，所述浇注槽6的形状不作特别限定可以为方形、圆形或其它形状，以满足试验需要为好；所述浇注槽的厚度优选1-7mm，可根据试样要求的厚度合理设计。

作为优选，将底板1的尺寸设计的大于成型板2和上板3，在成型板2与底板1固接后，可通过底板1上的多个定位孔9调节上板3与成型板2的相对位置，参见图3，使得单纤维10可以不同角度预埋入试样中。

工艺实施例1(见图1)

1.将成型板2、上板3经螺栓4和螺母8固定在底板1的定位孔9上，成型板2与底板1紧密贴合，上板3位于成型板2的正上方，使上穿孔5、浇注槽6和下穿孔7一一对应；调节上板3与成型板2之间的垂直间距以便于浇注以满足单纤维10上端露出的长度要求。

2.将单纤维10的一端穿过对应的下穿孔7、浇注槽6和上穿孔5，两端用粘胶分别固定在底板1和上板3上，此时上、下穿孔5、7中间的单纤维10为垂直状态；重复上述步骤，将多根单纤维分别对应穿入其它对应的下穿孔7、浇注槽6和上穿孔5中，两端分别用粘胶固定；

3.在下穿孔7中填涂凡士林，将配好的水泥砂浆注入浇注槽6中，轻微振荡抹平，此时若单纤维10有松动，可再次将单纤维10拉直固定；

4.待浇注槽6中水泥砂浆硬化成型后将成型板2拆下，用软胶棍将浇注槽6内成型的试样由下向上顶出即得单根纤维拉拔试验用试样。

由上述方法得到的试样均一性好，无需切割步骤，试样完整性好、无开裂，试样的上端面留有充足长度的单纤维端头，可方便的进行拉拔试验。当需要制造不同尺寸和厚度的试样时，只需更换具有相应尺寸和厚度的浇注槽6的成型板2即可，非常灵活方便。

实施例2(参见图3)

为使单纤维10埋入部分与垂直线之间有一定的夹角(如60°)，调节底板1上成型板2与上板3之间的相对位置关系，如使上板3向成型板2的一侧水平移动后再用螺栓4和螺母8固定在底板1的定位孔9上，这样上板3相较于成型板2发生了位置变化，位于成型板2的斜上方，再按照步骤1的方法将单纤维10依次穿过下穿孔7、浇注槽6和上穿孔5，穿好后的状态见图3。其余步骤同实施例1，拆模后可以得到单根纤维拉拔试验用试样，该试样中单纤维埋入试样的部分与垂直线之间具有夹角。通过调节上板3和成型板2之间不同的位置关系，可以获得不同的夹角，以满足不同的实验需要。

Claims (9)

1.一种单根纤维拉拔试验用试样成型装置，包括底板，其特征在于，所述底板上均匀开有多个下穿孔，所述底板上设有成型板，所述成型板上均匀开有多个浇注槽，所述成型板的上方设有上板，所述上板与成型板之间具有便于浇注的间隙，所述上板均匀开有多个上穿孔，所述上穿孔、浇注槽和下穿孔对应，所述成型板和上板的大小相同，但成型板的长宽尺寸小于底板。

2.如权利要求1所述的单根纤维拉拔试验用试样成型装置，其特征在于，所述底板与成型板、底板与上板之间均通过螺栓和螺母连接。

3.如权利要求2所述的单根纤维拉拔试验用试样成型装置，其特征在于，所述底板上的多个小孔两侧对应设有多个供螺栓插装用的定位孔。

4.如权利要求1所述的单根纤维拉拔试验用试样成型装置，其特征在于，所述上穿孔和下穿孔的孔径为0.5mm至2mm。

5.如权利要求1所述的单根纤维拉拔试验用试样成型装置，其特征在于，所述浇注槽的厚度为1-7mm。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述的试样成型装置制备单根纤维拉拔试验用试样的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在底板上依次设置成型板和上板，使底板的下穿孔、成型板上的浇注槽和上板上的上穿孔对应，并使成型板和上板间保持便于浇注的间距；

(2)将单纤维的一端穿过对应的下穿孔、浇注槽和上穿孔，两端分别固定在底板和上板上；重复上述步骤，将多根单纤维分别对应穿入其它对应的下穿孔、浇注槽和上穿孔中并固定；

(3)向浇注槽中浇注水泥砂浆，待其硬化成型后，拆下底板和上板，将浇注槽中成型的试样顶出即得。

7.如权利要求6所述的试样成型装置制备单根纤维拉拔试验用试样的方法，其特征在于，所述底板与成型板、底板与上板之间均通过螺栓和螺母连接。

8.如权利要求6所述的试样成型装置制备单根纤维拉拔试验用试样的方法，其特征在于，在步骤(3)中，浇注前向下穿孔内注入润滑剂。

9.如权利要求6-8任一项所述的试样成型装置制备单根纤维拉拔试验用试样的方法，其特征在于，通过调节上板与成型板之间的相对位置关系，调整固定在上穿孔和下穿孔之间的单纤维与垂直线之间的角度，从而改变单纤维拉拔时纤维从水泥试样中拔出的角度。