CN109991074A - 拉伸专用夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种拉伸专用夹具，用于混凝土抗拉粘结强度试验，其中，包括上夹具和下夹具；所述上夹具包括两个侧板、压板、盖板和固定侧板和盖板的螺栓，侧板顶部有折弯部，用于承接盖板，侧板折弯部和盖板端部具有对应的插入螺栓的通孔；所述下夹具包括容纳试件的凹槽，位于凹槽内的托板以及位于托板和凹槽底部的弹簧。本发明的拉伸专用夹具过该夹具可以侧面粘结夹持试件，消除偏心力的影响，避免试验时在试件中部先破坏，保证了粘结面破坏，从而保证了试验的成功率。并且，下夹具的弹簧在夹持试件时可以抵消试件自重，保证试件受力测试中抵消自重而实验结果准确。
Description
技术领域
本发明属于水利水电工程施工的领域，具体涉及混凝土抗拉粘结强度试验中用于夹持混凝土试件的的专用夹具。
背景技术
水利工程的衬砌支护设计过程中粘结强度检测值对确定混凝土设计强度等级有着重要意义，施工过程中可通过粘结强度试验数据来优化混凝土强度配合比，所以粘结强度试验是明确设计参数及施工方案的重要环节。
目前国内尚无混凝土直接进行粘结强度室内试验方法，多采用劈裂试验间接计算混凝土粘结强度，而劈裂试验不能完全模拟混凝土粘结强度受力形态，故测试结果与实际粘结强度有一定的偏差。在做围岩与喷射混凝土粘结强度试验时，最理想的状态就是传力杆与粘结面垂直，千斤顶出力与传力杆同轴。因此，根据粘结强度破坏的受力模型，需要设计一种拉伸夹具，可以在试验过程中保持破坏受力垂直于粘结面，消除受力偏心及试件自重对检测数据的影响。
发明内容
为了保证试件在实验过程中受到的力为正向力，消除偏心力的影响，本发明提供了一种改进的拉伸专用夹具，通过该夹具可以侧面粘结夹持试件，避免试验过程中在试件中部先于粘结面破坏，确保了试验在粘结面先破坏，保证了试验的成功率。
具体来说，本发明提供一种拉伸专用夹具，用于混凝土抗拉粘结强度试验，其中，包括上夹具和下夹具；所述上夹具包括两个侧板、压板、盖板和固定侧板和盖板的螺栓，侧板顶部有折弯部，用于承接盖板，侧板折弯部和盖板端部具有对应的插入螺栓的通孔；所述下夹具包括容纳试件的凹槽，位于凹槽内的托板以及位于托板和凹槽底部的弹簧。安装了弹簧的下夹具，在夹持试件时可以抵消试件自重。
本发明的拉伸专用夹具可用于混凝土与各类刚性材料的粘结强度试验。
一些优选的实施方式中，盖板剖面为倒“凸”凸形结构，该倒“凸”形盖板下表面与压板表面尺寸相同。
一些优选的实施方式中，压板位于盖板下方并位于两个侧板之间。具体的，压板位于盖板和试件之间，用于压住试件，使试件垂直位于上夹具内。
一些优选的实施方式中，上夹具还包括固定在盖板外表面中心处的接插件和丝杆；所述丝杆与接插件的凹陷为可拆卸式连接。
通过上夹具的侧板和压板以及盖板的配合，来侧向夹持试件，能够保证在试件受力时，不会发生试件内部先于粘结面被破坏，从而导致无法测试粘结强度的问题。
一些优选的实施方式中，所述凹槽对称的两侧边上分别设有容纳托板上下移动的凹孔。
一些优选的实施方式中，托板的两侧边缘中心处具有对称的凸块；所述两个凸块分别位于凹槽两侧边的凹孔内，并且凸块在凹孔内可上下移动。
一些优选的实施方式中，下夹具还包括拉杆，拉杆一端固定在凹槽底部外壁中心。
一些优选的实施方式中，拉杆另一端设有孔。该孔用于连接拉力试验机，从而使下夹具与拉力试验机连接。
一些优选的实施方式中，丝杆与接插件的凹陷为螺旋式连接。
一些优选的实施方式中，丝杆与接插件的凹陷为卡扣式连接。
有益效果
本发明的拉伸专用夹具过该夹具可以侧面粘结夹持试件，消除偏心力的影响，避免试验时在试件中部先破坏，保证了粘结面破坏，从而保证了试验的成功率。并且，下夹具的弹簧在夹持试件时可以抵消试件自重，保证试件受力测试中抵消自重而实验结果准确。
附图说明
图1为本发明的拉伸专用夹具夹持试件的示意图。
图2为本发明的上夹具夹持试件的示意图。
图3为本发明的上夹具的侧板示意图。
图4为本发明的上夹具的盖板示意图。
图5为本发明的下夹具的示意图。
图6为本发明下夹具的托板示意图。
图7为本发明下夹具的凹槽从A面(侧面)视图。
图8为本发明的专用夹具与拉力试验机配合示意图。
图9为本发明用于喷射混凝土与岩石抗拉粘结强度安装完成的试模示意图。
图10为本发明粘结强度试件示意图。
附图标记
上夹具100，侧板110，折弯部111，压板120，折弯部通孔112，盖板130，盖板通孔131，螺栓140，接插件150，凹陷151，丝杆160，下夹具200，凹槽210，凹孔211，托板220，托板凸块221，弹簧230，拉杆240，拉杆上的孔241，混凝土试件300，基底试件400，拉力试验机500，油缸501，万向节502，销子503
具体实施方式
下面对本发明涉及的结构或这些所使用的技术术语做进一步的说明。在下面的详细描述中，图例附带的参考文字是这里的一个部分，它以举例说明本发明可能实行的特定具体方案的方式来说明。我们并不排除本发明还可以实行其它的具体方案和在不违背本发明的使用范围的情况下改变本发明的结构。
如图1-5所示，本发明的混凝土抗拉粘结强度试验的拉伸专用夹具由两部分构成：上夹具100和下夹具200，通过上夹具100和下夹具200的配合，夹持住试件，其中，试件包括粘结在一起的基底试件400和混凝土试件300，基底试件 400为围岩结构。将夹持了试件的拉伸专用工具连接到拉力试验机500上，施加拉力，从而测试试件(基底试件和混凝土试件)之间的粘结强度。通过本发明的拉伸专用夹具，尤其是上夹具100的侧向夹持，保证试件在夹具中的正确位置，从而保证受到的拉力为正向力，从而保证实验的准确性以及结果的有效性。
其中，上夹具100包括两个侧板110、压板120和盖板130，如图2-4所示，侧板120用于贴合在混凝土试件300的对称的两个侧壁，其中，侧板顶部具有折弯部111，当侧壁位于混凝土试件300侧壁时，两个折弯部111均背离混凝土试件300。压板120放置在混凝土试件300与盖板130之间。盖板130位于压板120 上，同时盖板130端部位于侧板折弯部111上，盖板130通过螺栓140与侧板折弯部111固定连接。具体的，在侧板折弯部111和盖板130端部上均具有插入螺栓的通孔112和131，螺栓140插入通孔112和131中后，螺母锁定螺栓140。为了保证试件300与上夹具100紧密配合，上盖板130为具有台阶的倒凸形结构，该盖板倒凸形下表面与压板120表面尺寸相同，倒凸形盖板130的下表面与压板 120接触，从而保证了试件300能够被定位在上夹具100中。
使用时，将上夹具的两块侧板110和试件300的两侧面均匀涂抹环氧树脂，将侧板110贴近试件300侧壁放置，在试件300上方放入压板120，再将两侧板 110的折弯部111用螺栓140安装在盖板130上但不要上紧螺母，使两侧板110 有小幅活动空间；完成后将两侧板110粘贴在粘结强度试件的两侧面，调整侧板 110使侧板的边与粘结强度试件的边平行后，上紧螺母，使试件300与上夹具100 固定。
一些实施例中，上夹具100还包括固定在盖板130外表面中心处的接插件150 和丝杆160；所述丝杆160与接插件的凹陷151可拆卸式连接。具体的，接插件 150上具有接纳丝杆160的凹陷151。丝杆160与接插件的凹陷141为螺旋式连接或卡扣式连接。
本发明中，如图5所示，下夹具200包括容纳试件的凹槽210，位于凹槽内的托板220以及连接在托板220和凹槽底部之间的弹簧230。具体的实施例中，凹槽210由一个底部与两个对称的侧边围合成；另外两侧边空置，用于推入试件。并且，凹槽210的两个侧边顶部向槽内方向分别设有折弯部，使槽内物件在受力后不会脱离凹槽。
如图7所示，凹槽210对称的两侧边分别具有容纳托板220上下移动的凹孔 211。托板220的两侧边缘中心处具有对称的凸块221，如图6所示。当托板220 位于凹槽内时，两个凸块221分别位于凹槽两个侧边的凹孔211内，由于凹孔 211为长条形，凸块221可以在凹孔211内上下移动。
位于托板220和凹槽210底部之间的弹簧230可以在夹持试件时可以抵消试件自重。在安装试件时，将下夹具的弹簧230压下，托板220也会随之下行，将试件从凹槽210空白的侧边推入凹槽210内，并位于在托板220上。下夹具200 还包括拉杆240，拉杆240一端固定在凹槽210底部外壁上，拉杆240另一端具有孔241，通过孔241将拉杆240与拉力试验机500连接。
在试验时，将装好拉伸专用夹具的试件(粘结在一起的混凝土试件和围岩试件)安装到拉力试验机500上，插上固定销子503，如图8所示，具体的，将专用夹具的上夹具100的丝杆160插入到拉力试验机上的万向节502上固定连接，万向节连接到油缸501上，而下夹具的拉杆240通过孔241被销子503插入锁定在拉力试验机500的底座上。在拉力试验机500施加力前，也即试件受力前应将弹簧230压下，让试件自由下垂，然后松开弹簧300，让弹簧300顶住试件，抵消试件自重。然后启动拉力试验机500通过油缸501以5mm/min的速度施加拉力给专用夹具，使上夹具100被上拉，而下夹具200被固定在底座上，从而凝结强度试件受力，直致混凝土试件300和基底试件400的粘结处被破坏。
利用拉伸专用工具进行粘结强度室内试验方法(用于喷射混凝土与岩石的抗拉粘结强度试)具体如下：
1制基底试件400
基底试件400包括制作混凝土基底试件和或基余无机材料基底岩石试件，混凝土基底试件提前制备，强度等级和配合比应与设计或老混凝土一致，标准养护28 天待用；岩石其余无机材料基底试件可采用切割成型；基底试件尺寸为150mm× 150mm×50mm，粘结接触面进行人工打毛处理，使表面平均构造深度为2～3m；1 组试件应制作6个基底试件。
2.制备拉伸专用夹具
按粘结强度试件800尺寸制作上夹具和下夹具，如图1-7所示。
3制备如图10所示的粘结强度试件800，共制作六个
1)准备1100mm×800mm木胶板600一块，按150mm×150mm×150mm试模700的耳板701位置打孔，将150mm×150mm×150mm试模700去除底板，用螺栓702将试模耳板701通过孔固定于木胶板600上，将制备好的基底试件400放入试模700内；钢垫板703提前涂刷脱模剂，并于基底试件400上部安装钢垫板 703，安装完成的试模如图9所示。
2)试模700之间的空隙601用塑料膜覆盖填实，便于拆模，当喷浆机喷射压力稳定后对木胶板600进行扫喷，要求喷入试模700内的混凝土质量均匀，待试模 700内混凝土填满后停止喷浆，并人工对试模700表面找平，24小时后拆去试模 700；成型后的粘结强度试件如图10。
4.粘结强度试验，分别对六个试件做试验
安装上夹具：粘结强度试件800应按标准养护26天，试验前二天取出放在操作间自然干燥，将上夹具的两块侧板110和粘结强度试件的混凝土试件300 两侧面均匀涂抹环氧树脂，再将两侧板110用螺栓140安装在盖板130上但不要上紧螺母，使两侧板110有小幅活动空间；完成后将两侧板110粘贴在混凝土试件300的两侧面，调整侧板110使侧板110的边与混凝土试件300的边平行，上紧螺母，并用松紧带等其他夹具夹住两侧板110，养护一天待环氧树脂固化。安装上夹具后的粘结强度试件如图2。在上夹具上装上丝杆160。
安装下夹具,将下夹具的弹簧230压下，将粘结强度试件800从凹槽侧边推入凹槽内，使粘结强度试件的基底试件400位于凹槽210内并位于托板220 上。
通过上夹具上的丝杆160与拉力试验机的万向节502连接，下夹具通过拉杆 240与拉力试验机500的底座固定，如图8所示。具体的，将专用夹具的上夹具 100的丝杆160插入到拉力试验机上的万向节502上固定连接，万向节连接到油缸501上，而下夹具的拉杆240通过孔241被销子503插入锁定在拉力试验机 500的底座上。
在粘结强度试件受力前将弹簧压下，让粘结强度试件自由下垂，然后松开弹簧，让弹簧顶住粘结强度试件，抵消粘结强度试件自重。
启动拉力试验机以5mm/min的速度施加拉力至上夹具，直致粘结强度试件的混凝土试件与基底试件的粘结处破坏。即，启动拉力试验机500通过油缸501 以5mm/min的速度施加拉力给专用夹具，使上夹具100被上拉，而下夹具被固定在底座上，从而试件800受力，直致试件800的混凝土试件300和基底试件400 的粘结处破坏。
抗拉粘结强度按下式计算
fas——拉伸粘结强度(MPa)
F——粘结强度试件破坏时的荷载(N)
A——粘结强度试件的混凝土试件与基底试件粘结面积(mm)
5.试验数据统计
1以六个试件的测值的算术平均值做为抗拉粘结强度的试验结果；
2当单个试件的强度值与平均值之差大于20％时，应逐次舍弃偏差最大的试验值，直至各试验测试值与平均值不大于20％，当有效测试值不少于4个时，取有效数据的平均值做为试验结果，结果精确至0.01MPa。
本试验方法主要解决了目前混凝土与各无机材料抗拉粘结强度原试验方法破坏模型与真实受力情况不一致的问题，采取设计出专用拉伸设备来模拟抗拉粘结破坏的受力形式，试验粘结面确定采用100mm×100mm比较合理，通过一系列材料、制作工艺、试验环境基本相同的试验数据(见下表)检测结果的标准偏差为0.14。
因此，本试验可以作为现场施工的模拟试验，可以为现场施工工艺参数进行优化提供参考数据，也可以作为设计确认的依据，没有条件做现场试验的工程，同样可以作为质量验收评定的依据。在工程中有较强的作用。
Claims (10)
1.一种拉伸专用夹具，用于混凝土抗拉粘结强度试验，其特征在于，包括上夹具和下夹具；所述上夹具包括两个侧板、压板、盖板和固定侧板和盖板的螺栓，侧板顶部有折弯部，用于承接盖板，侧板折弯部和盖板端部具有对应的插入螺栓的通孔；所述下夹具包括容纳试件的凹槽，位于凹槽内的托板以及位于托板和凹槽底部的弹簧。
2.根据权利要求1所述的拉伸专用夹具，其特征在于，盖板剖面为倒“凸”形结构，该倒“凸”形盖板下表面与压板表面尺寸相同。
3.根据权利要求1所述的拉伸专用夹具，其特征在于，压板位于盖板下方并位于两个侧板之间。
4.根据权利要求1所述的拉伸专用夹具，其特征在于，上夹具还包括固定在盖板外表面中心处的接插件和丝杆；所述丝杆与接插件的凹陷为可拆卸式连接。
5.根据权利要求1所述的拉伸专用夹具，其特征在于，所述凹槽对称的两侧边上分别设有容纳托板上下移动的凹孔。
6.根据权利要求5所述的拉伸专用夹具，其特征在于，托板的两侧边缘中心处具有对称的凸块；所述两个凸块分别位于凹槽两侧边的凹孔内，并且凸块在凹孔内可上下移动。
7.根据权利要求1所述的拉伸专用夹具，其特征在于，下夹具还包括拉杆，拉杆一端固定在凹槽底部外壁中心。
8.根据权利要求7所述的拉伸专用夹具，其特征在于，拉杆另一端设有孔。
9.根据权利要求3所述的拉伸专用夹具，其特征在于，丝杆与接插件的凹陷为螺旋式连接。
10.根据权利要求3所述的拉伸专用夹具，其特征在于，丝杆与接插件的凹陷为卡扣式连接。
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