CN110455643B - 一种对称式双剪界面粘结试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对称式双剪界面粘结试验装置，属于力学实验装置技术领域，包括球铰连杆、螺杆、垫板、素混凝土、水平安装装置、上承压板和下承压板；上承压板四角设有对称的四个上承压板光滑圆孔，下承压板四角设有与上承压板中心线同轴的四个下承压板内螺纹孔；所述上承压板与下承压板通过螺杆穿过上承压板光滑圆孔和对应的下承压板内螺纹孔连接，所述螺杆设有上层螺母和下层螺母。本发明提供的对称式双剪界面粘结试验装置，可控制试件的对中，避免安装过程中外力的影响，提高实验精度、调控试验过程、能够实现试验效率的提高以及提供更便利的试验过程。

Description

一种对称式双剪界面粘结试验装置及试验方法

技术领域

本发明属于力学实验装置技术领域，具体涉及一种对称式双剪界面粘结试验装置及试验方法。

背景技术

在建筑结构正常工作阶段，钢筋混凝土结构允许存在一定的开裂，开裂造成的横向裂缝成为腐蚀介质渗入结构内部的通道，在较长的一段工作事件后其力学性能明显下降，材料的耐久性和粘结性能受到影响，破坏结构稳定性。调查结果表明，大量的年久的钢筋混凝土结构均出现低于正常使用或结构安全要求的情况，迫切需要修复或加固这些结构以改善其耐久性和承载能力。修复加固方法包括以新混凝土、喷射混凝土或钢丝网混凝土替代受损伤的旧混凝土、增加钢筋截面积，以及外粘钢板或FRP等。

为了保证修复材料能够与普通混凝土共同工作、形成整体，这就需要研究修复材料与普通混凝土的粘结问题。修复材料与原构件的界面抗剪强度是实际工程中一项重要的设计指标，目前一般采用推出或者拉出试验进行测试。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有的试验多是基于万能试验机进行的，多数试验采用单剪，很难保证修复材料与混凝土试件在试验过程中始终保持水平状态，在试验进行时，试验机逐渐加大荷载导致修复材料与混凝土之间的界面受力不均匀，进而出现偏心、翘曲等现象，影响试验结果。

发明内容

针对以上的试验，本发明为解决现有技术的不足，提供一种控制精度高、效率高的试验装置和操作方法。可以使修复材料与混凝土的粘结试验在万能试验机上进行，运用对称安装、双剪的方式，克服现有装置在试验过程中容易偏心的影响，试验试件被装置夹持，运用楔形块体消除了试件自重对试验结果的影响，设有专用的安装装置简化安装过程，同时减小安装时的对中误差，构造简单、操作方便、可以反复使用，有利于得到准确的试验数据。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种对称式双剪界面粘结试验装置，包括水平安装装置、球铰连杆(1)、螺杆(2)、垫板(7)、素混凝土(21)、上承压板(5)和下承压板(6)；所述上承压板(5)四角设有对称的四个上承压板光滑圆孔(13)，所述下承压板(6)四角设有与上承压板(5)中心线同轴的四个下承压板内螺纹孔(14)，所述上承压板(5)和下承压板(6)均为矩形钢板；所述上承压板(5)与下承压板(6)通过螺杆(2)穿过上承压板光滑圆孔(13)和对应的下承压板内螺纹孔(14)连接，所述螺杆(2)设有上层螺母(3)和下层螺母(8)，螺杆(2)上部具有螺纹，穿过上、下承压板(5)、(6)之间的部分为光滑柱面，底部有一段螺纹；所述上承压板(5)还设置有四个带有内螺纹的上承压板内螺纹孔(12)，带螺纹的内撑(4)可穿过上承压板内螺纹孔(12)到达固定位置；上承压板(5)的中心带有通孔，带有半球形槽的垫板(7)与上承压板(5)焊接为一个整体，供球铰连杆(1)从其中穿过且能自由活动；素混凝土(21)设置于上承压板(5)和下承压板(6)之间。

进一步的，所述对称式双剪界面粘结试验装置的试验试件由上下素混凝土(21)和两侧的粘结材料板(22)在混凝土试模(23)中浇筑完成。

进一步的，所述素混凝土包括两块，均为横截面100mm×100mm的长方体。

进一步的，两块素混凝土间间距为10mm-20mm。

进一步的，下承压板(6)长度与上承压板(5)相同，宽度比素混凝土(21)小4-6mm。

进一步的，所述试验装置先在水平的安装装置中安装完成，再放入万能试验机中进行加载。

进一步的，所述水平安装装置包括支撑框架(51)、上承压板定位槽(53)和下承压板定位槽(52)，在安装试验装置时上承压板(5)和下承压板(6)分别插入水平安装装置中的上承压板定位槽(53)和下承压板定位槽(52)，试验试件置于支撑框架(51)的中心。

进一步的，安装过程中，上、下素混凝土(21)之间安装四个楔形块体(9)，将楔形块体(9)插入定位卡槽(10)中。

本发明还提供一种对称式双剪界面粘结试验方法，该方法可包括如下步骤；

S51、采用对称式双剪界面粘结试验装置中的混凝土试模，将素混凝土两侧的修复材料板浇筑成型；

S52、组装好对称式双剪界面粘结试验装置，并安装到万能试验机上；

S53、对试件施加轴向载荷，保证试件的轴线与加载方向一致；

S54、记录试件受轴向荷载时，素混凝土与修复材料板界面粘结处的现象，以及其受载情况。

本发明的有益效果为：

1、本实验装置通过螺杆和螺母连接定位，保证了试验装置在安装、试验过程中的稳定性，并通过内撑使试验试件与试验装置有效的结合成一个整体，进一步保证了试验试件在安装、试验过程中不会出现滑动。

2、本试验装置设有一种专门设计地水平安装装置，使得试验装置在安装过程中不受外力的影响，简化了安装过程，省时省力。同时，通过安装装置中的定位槽进一步保证上、下承压板之间相互平行，以及试验装置各部件之间的对中。

3、本试验装置采用了上下对称、双剪的形式，进一步减小了在试验过程中试验试件出现偏心的影响，并且可以多次重复使用，提高了试验的精确度和效率。

4、本实验装置考虑了在试验、安装过程中试验试件的自重对试验结果的影响，通过楔形块体与定位卡槽的结合，消除了试验试件自重对试验结果的影响。

附图说明

图1是对称式双剪界面粘结试验装置示意图。

图2是试验试件的混凝土试模示意图。

图3是本发明装置的结构示意图。

图4是球铰连杆示意图。

图5是试验装置的水平安装装置。

图6是装置安装示意图。

图7是对称式双剪界面粘结试验方法流程图。

附图标记说明：

1-球铰连杆、2-螺杆、3-上层螺母、4-内撑、5-上承压板、6-下承压板、7-垫板、8-下层螺母、9-楔形块体、10-定位卡槽、11-中心空槽、12-上承压板内螺纹孔、13-上承压板光滑圆孔、14-下承压板内螺纹孔、21-素混凝土、22-粘结材料板、23-混凝土试模、51-支撑框架、52-下承压板定位槽、53-上承压板定位槽。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述。

如图1-图7所示，一种对称式双剪界面粘结试验装置，包括水平安装装置、球铰连杆(1)、螺杆(2)、垫板(7)、素混凝土(21)、上承压板(5)和下承压板(6)；所述上承压板(5)四角设有对称的四个上承压板光滑圆孔(13)，所述下承压板(6)四角设有与上承压板(5)中心线同轴的四个下承压板内螺纹孔(14)，所述上承压板(5)和下承压板(6)均为矩形钢板；所述上承压板(5)与下承压板(6)通过螺杆(2)穿过上承压板光滑圆孔(13)和对应的下承压板内螺纹孔(14)连接，所述螺杆(2)设有上层螺母(3)和下层螺母(8)，螺杆(2)上部具有螺纹，穿过上、下承压板(5)、(6)之间的部分为光滑柱面，底部有一段螺纹；所述上承压板(5)还设置有四个带有内螺纹的上承压板内螺纹孔(12)，带螺纹的内撑(4)可穿过上承压板内螺纹孔(12)到达固定位置；上承压板(5)的中心带有通孔，带有半球形槽的垫板(7)与上承压板(5)焊接为一个整体，供球铰连杆(1)从其中穿过且能自由活动；素混凝土(21)设置于上承压板(5)和下承压板(6)之间。

进一步的，所述对称式双剪界面粘结试验装置的试验试件由上下素混凝土(21)和两侧的粘结材料板(22)在混凝土试模(23)中浇筑完成。

进一步的，所述素混凝土包括两块，均为横截面100mm×100mm的长方体。

进一步的，两块素混凝土间间距为10mm-20mm。

进一步的，下承压板(6)长度与上承压板(5)相同，宽度比素混凝土(21)小4-6mm。

进一步的，所述试验装置先在水平的安装装置中安装完成，再放入万能试验机中进行加载。

进一步的，所述水平安装装置包括支撑框架(51)、上承压板定位槽(53)和下承压板定位槽(52)，在安装试验装置时上承压板(5)和下承压板(6)分别插入水平安装装置中的上承压板定位槽(53)和下承压板定位槽(52)，试验试件置于支撑框架(51)的中心。

进一步的，安装过程中，上、下素混凝土(21)之间安装四个楔形块体(9)，将楔形块体(9)插入定位卡槽(10)中。

一种对称式双剪界面粘结试验方法，该方法可包括如下步骤；

S51、采用对称式双剪界面粘结试验装置中的混凝土试模，将素混凝土两侧的修复材料板浇筑成型；

S52、组装好对称式双剪界面粘结试验装置，并安装到万能试验机上；

S53、对试件施加轴向载荷，保证试件的轴线与加载方向一致；

S54、记录试件受轴向荷载时，素混凝土与修复材料板界面粘结处的现象，以及其受载情况。

为进行对称式双剪界面粘结试验，首先使用混凝土试模23，将两块已经浇筑好的素混凝土21放入试模中，并用泡沫材料填充空隙，浇筑粘结材料板22，待试件成型后，进行脱模，同时凿掉泡沫，得到实验试件。

参见图6，将试验试件放置在支撑框架51上，横向、纵向均对齐。

进一步地，将下承压板6垂直插入下承压板定位槽52中，之后将四个楔形块体9插入定位卡槽10中，使下承压板6刚好不受力而保持垂直。

进一步地，将四根螺杆2旋入下承压板6的最底部，之后将下层螺母8旋入螺杆2上部螺纹的最底端，保持下层螺纹8均处于同一水平位置。

进一步地，将球铰连杆1穿过中心空槽11，使上承压板5和球铰连杆1组成的整体沿水平方向推入上承压板定位槽53中，使其贴紧下层螺母8。

进一步地，将上层螺母3旋紧夹住上承压板5，同时将内撑4旋入上承压板内螺纹孔12中。

进一步地，上、下素混凝土21地安装方法完全相同，将装置对称安装，上、下素混凝土21被紧紧夹持。

最后将已经组装好的试验装置安装到万能试验机上，在试验之前取掉楔形块体9，上下球铰连杆与对应的夹具保持垂直，即可开始试验并测量数据。

参见图7，本发明还提供一种对称式双剪界面粘结试验方法，该方法可包括如下步骤；

S51、用图2所示的混凝土试模，将素混凝土两侧的修复材料板浇筑成型；

S52、组装好图1所示的试验装置，并安装到万能试验机上；

S53、对试件施加轴向载荷，保证试件的轴线与加载方向一致；

S54、记录试件受轴向荷载时，素混凝土与修复材料板界面粘结处的现象，以及其受载情况。

本实施方法的粘结强度拉伸试验方法已经在上述实施方式粘结强度拉伸试验装置中进行过详细描述，在此不再详述。

综上，一种对称式双剪界面粘结试验装置能够实现对修复材料板与普通混凝土之间界面的双剪粘结强度的试验，为观察素混凝土与粘结材料板的粘结情况提供了一种可行的试验方案，并且能控制试验数据的准确性与稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种对称式双剪界面粘结试验装置，包括上部分和下部分，上部分和下部分的结构完全相同且上下对称设置，其中所述上部分包括水平安装装置、球铰连杆（1）、螺杆（2）、垫板（7）、上素混凝土、上承压板（5）和下承压板（6）；其特征在于，所述水平安装装置包括支撑框架（51）、上承压板定位槽（53）和下承压板定位槽（52），在安装试验装置时上承压板（5）和下承压板（6）分别插入水平安装装置中的上承压板定位槽（53）和下承压板定位槽（52），试验试件置于支撑框架（51）的中心；所述上承压板（5）四角设有对称的四个上承压板光滑圆孔（13），所述下承压板（6）四角设有与上承压板（5）中心线同轴的四个下承压板内螺纹孔（14），所述上承压板（5）和下承压板（6）均为矩形钢板；所述上承压板（5）与下承压板（6）通过螺杆（2）穿过上承压板光滑圆孔（13）和对应的下承压板内螺纹孔（14）连接，所述螺杆（2）设有上层螺母（3）和下层螺母（8），螺杆（2）上部具有螺纹，穿过上、下承压板（5）、（6）之间的部分为光滑柱面，底部有一段螺纹；所述上承压板（5）还设置有四个带有内螺纹的上承压板内螺纹孔（12），带螺纹的内撑（4）穿过上承压板内螺纹孔（12）到达固定位置；上承压板（5）的中心带有通孔，带有半球形槽的垫板（7）与上承压板（5）焊接为一个整体，供球铰连杆（1）从其中穿过且能自由活动；上素混凝土设置于上承压板（5）和下承压板（6）之间；所述对称式双剪界面粘结试验装置的试验试件由位于所述上部分中的上素混凝土和位于所述下部分中的下素混凝土以及在上素混凝土和下素混凝土两侧面的粘结材料板（22）构成，试验试件在混凝土试模（23）中浇筑完成；安装过程中，上素混凝土、下素混凝土之间安装四个楔形块体（9），将楔形块体（9）插入定位卡槽（10）中。

2.如权利要求1所述的一种对称式双剪界面粘结试验装置，其特征在于，所述上素混凝土和下素混凝土均为横截面100mm×100mm的长方体。

3.如权利要求2所述的一种对称式双剪界面粘结试验装置，其特征在于，上素混凝土和下素混凝土之间的间距为10mm-20mm。

4.如权利要求1所述的一种对称式双剪界面粘结试验装置，其特征在于，下承压板（6）长度与上承压板（5）长度相同，下承压板与上承压板的宽度比上素混凝土小4-6mm。

5.一种对称式双剪界面粘结试验方法，该方法包括如下步骤；

S51、采用权利要求1所述的对称式双剪界面粘结试验装置中的混凝土试模，将上素混凝土和下素混凝土两侧的粘结材料板（22）浇筑成型；

S52、组装好权利要求1所述的对称式双剪界面粘结试验装置，并安装到万能试验机上；

S53、对试件施加轴向载荷，保证试件的轴线与加载方向一致；

S54、记录试件受轴向荷载时，上素混凝土、下素混凝土与粘结材料板（22）界面粘结处的现象，以及其受载情况。

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