CN111678780A - 一种微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试装置及方法，测试装置包括试模结构和测试结构，试模结构包括顶板、底板、硬质薄膜、螺栓，顶板与底板均包括可分离的左右两部分，硬质薄膜插在底板左右两部分之间，底板左右两部分的一半凹槽可拼成完整凹槽，顶板和硬质薄膜在凹槽的位置设有开口，硬质薄膜的开口小于凹槽宽度，顶板的开口等于凹槽宽度，顶板与底板之间可放置纤维，测试结构用于对预制裂缝试件进行加载测试。本发明的测试装置在试件中用薄膜预制了微裂纹，能够在拉拔过程中更直观地观察纤维拔出行为与基体裂纹扩展之间的关系，方便研究裂缝宽度与桥连作用的关系，而且能够评估单根微纤维在基体中的抗疲劳拉伸性能。
Description
技术领域
本发明涉及微纤维在水泥基材料中的抗拉拔的测定装置，属于混凝土材料测试领域，尤其涉及一种微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试装置及方法。
背景技术
纤维增强复合材料由于其既拥有混凝土材料优良的抗压性能，又有良好的抗裂性能而得到广泛的应用。其优良的抗拉力学性能主要是由基体中分布的纤维与基体之间的粘结作用带来的。因此，纤维与基体之间的粘结性能对其性能起着至关重要的作用。为了定量研究纤维与基体的作用力，需要对单个纤维与基体之间的粘结作用进行测试。
现有技术主要采用夹具夹住小型狗骨头试件两端进行拉拔，夹持的方式不仅容易发生偏性拉伸，而且基体应力集中对测试结果影响较大。另外，现有装置仅测试单根微纤维直接拔出，无法对拉拔过程中微裂缝的扩展特性进行测试，因此无法直接观察裂缝扩展行为和纤维拔出的关系。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术存在的不足，在微纤维嵌入水泥基体的试件的抗拉拔性能测试中，可以直接观察裂缝扩展行为和纤维拔出的关系，本发明提供一种微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试装置及方法。
技术方案：一种预制裂缝试件的试模结构，包括顶板、底板、硬质薄膜、螺栓，顶板与底板均包括可分离的左右两部分，硬质薄膜插在底板左右两部分之间，底板的左右两部分各有一半凹槽，底板左右两部分的一半凹槽可拼成完整凹槽，顶板和硬质薄膜在凹槽的位置设有开口，硬质薄膜的开口小于凹槽宽度，顶板的开口等于凹槽宽度，顶板与底板之间可放置纤维，所述螺栓用于夹紧顶板与底板、底板与硬质薄膜。
进一步地，还包括基体模板，基体模板插在底板左右两部分之间，基体模板在凹槽的位置设有开口，基体模板上的开口等于凹槽宽度。
进一步地，基体模板有多个，硬质薄膜位于多个基体模板之间或基体模板与底板之间。
进一步地，所述螺栓包括顶板螺栓和底板螺栓，顶板螺栓用于夹紧顶板与底板，底板螺栓用于夹紧底板与硬质薄膜。
进一步地，凹槽有多个；一个凹槽中放置一根微纤维。
一种微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试装置，包括上述预制裂缝试件的试模结构与测试结构，预制裂缝试件的试模结构用于制备预制裂缝试件，测试结构包括两个钢板、两个球铰，钢板与球铰连接，两个钢板分别用于粘贴预制裂缝试件的两端，球铰安装在MTS试验机上。
进一步地，还包括基体模板，基体模板插在底板左右两部分之间，基体模板在凹槽的位置设有开口，基体模板上的开口等于凹槽宽度。
进一步地，基体模板有多个，硬质薄膜位于多个基体模板之间或基体模板与底板之间。
一种微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试方法，包括以下步骤：
步骤一、根据设计的预制裂缝试件的长度和预制裂缝位置，确定基体模板的数量和硬质薄膜的位置，将基体模板与硬质薄膜插在底板左右两部分之间，拧紧螺栓夹紧底板、基体模板及硬质薄膜，将微纤维横放在每个凹槽上方中心并拉直，拧紧螺栓夹紧顶板与底板以固定微纤维，浇筑基体并抹平，养护至固定龄期待测；
步骤二、剪去伸出基体端部的多余微纤维，将预制裂缝试件两端粘贴在钢板上，用于加载时与球铰相连；
步骤三、将预制裂缝试件与球铰相连，在MTS试验机上进行加载，进行抗拉拔性能测试。
进一步地，步骤三的加载包括单调轴拉和/或疲劳荷载；测试结果用于分析加载过程中荷载、拉拔力、裂缝宽度、疲劳寿命之间的关系。
有益效果：本发明提供一种微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试装置及方法，在试件中用薄膜预制了微裂纹，能够在拉拔过程中更直观地观察纤维拔出行为与基体裂纹扩展之间的关系，方便研究裂缝宽度与桥连作用的关系。而且能够评估单根微纤维在基体中的抗疲劳拉伸性能。该测试装置及方法可用于分析加载过程中荷载、拉拔力、裂缝宽度、疲劳寿命等之间的关系。
附图说明
图1为本发明实施例的试模结构示意图；
图2为本发明实施例的试模结构使用状态示意图；
图3为本发明实施例的预制裂缝试件的结构示意图；
图4为本发明实施例的测试结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
一种微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试装置，包括试模结构1与测试结构2。试模结构1用于制备预制裂缝试件，如图1和2所示，试模结构1包括顶板11、底板12、硬质薄膜13、基体模板14、顶板螺栓15、底板螺栓16，顶板11与底板12均包括可分离的左右两部分，硬质薄膜13和基体模板14插在底板12左右两部分之间，底板12的左右两部分各有一半凹槽，底板12左右两部分的一半凹槽可拼成完整凹槽，顶板11、基体模板14和硬质薄膜13在凹槽的位置设有开口，硬质薄膜13的开口小于凹槽宽度，顶板11和基体模板14的开口等于凹槽宽度，顶板11与底板12之间可放置微纤维，所述顶板螺栓15用于夹紧顶板11与底板12，底板螺栓16用于夹紧底板12与硬质薄膜13。基体模板14可以有多个，底板12左右两部分之间夹持的基体模板14的数量用于调整基体长度，根据需要制成的预制裂缝试件的长度确定基体模板14的数量。硬质薄膜13位于多个基体模板14之间或基体模板14与底板12之间，位置可根据需要设定。调整硬质薄膜13夹持到不同的基体模板14之间可以调整预制裂缝的位置。
如图2所示，试模结构1上的凹槽有多个；一个凹槽中放置一根微纤维17，一个凹槽可制成一个预制裂缝试件，一个试模结构可同时制作多个预制裂缝试件。
制备出的预制裂缝试件的俯视图和主视图如图3所示，预制裂缝试件3中间嵌有单根微纤维17。
如图4所示，测试结构2包括两个钢板21、两个球铰22，钢板21与球铰22用螺栓连接，也可以用其他连接方式代替，两个钢板21分别用结构胶粘贴在预制裂缝试件的两端，球铰22安装在MTS试验机上。
为了进一步更好的测试单根微纤维嵌入水泥基材料的抗拉拔性能，本发明还提供微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试方法，包括如下步骤：
步骤一、预制裂缝试件制备：根据设计的预制裂缝试件的长度和预制裂缝位置，确定基体模板的数量和硬质薄膜的位置，将基体模板与硬质薄膜插在底板左右两部分之间，拧紧底板螺栓夹紧底板、基体模板及硬质薄膜，将单个微纤维横放在每个凹槽上方中心并拉直，拧紧顶板螺栓夹紧顶板与底板以固定微纤维，浇筑基体并抹平，养护至固定龄期待测；
步骤二、试件端部处理：剪去伸出基体端部的多余微纤维，将预制裂缝试件两端粘贴在钢板上，用于加载时与球铰相连；
步骤三、加载测试：将预制裂缝试件与球铰相连，在MTS试验机上进行加载，进行抗拉拔性能测试，包括单调轴拉或疲劳荷载等不同形式的加载。测试结果可用于分析加载过程中荷载、拉拔力、裂缝宽度、疲劳寿命等之间的关系。
Claims (10)
1.一种预制裂缝试件的试模结构，其特征在于，包括顶板、底板、硬质薄膜、螺栓，顶板与底板均包括可分离的左右两部分，硬质薄膜插在底板左右两部分之间，底板的左右两部分各有一半凹槽，底板左右两部分的一半凹槽可拼成完整凹槽，顶板和硬质薄膜在凹槽的位置设有开口，硬质薄膜的开口小于凹槽宽度，顶板的开口等于凹槽宽度，顶板与底板之间可放置纤维，所述螺栓用于夹紧顶板与底板、底板与硬质薄膜。
2.根据权利要求1所述的预制裂缝试件的试模结构，其特征在于，还包括基体模板，基体模板插在底板左右两部分之间，基体模板在凹槽的位置设有开口，基体模板上的开口等于凹槽宽度。
3.根据权利要求2所述的预制裂缝试件的试模结构，其特征在于，基体模板有多个，硬质薄膜位于多个基体模板之间或基体模板与底板之间。
4.根据权利要求1至3任一所述的预制裂缝试件的试模结构，其特征在于，所述螺栓包括顶板螺栓和底板螺栓，顶板螺栓用于夹紧顶板与底板，底板螺栓用于夹紧底板与硬质薄膜。
5.根据权利要求1至3任一所述的预制裂缝试件的试模结构，其特征在于，凹槽有多个；一个凹槽中放置一根微纤维。
6.一种微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试装置，其特征在于，包括如权利要求1至5任一所述预制裂缝试件的试模结构与测试结构，预制裂缝试件的试模结构用于制备预制裂缝试件，测试结构包括两个钢板、两个球铰，钢板与球铰连接，两个钢板分别用于粘贴预制裂缝试件的两端，球铰安装在MTS试验机上。
7.根据权利要求6所述的微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试装置，其特征在于，还包括基体模板，基体模板插在底板左右两部分之间，基体模板在凹槽的位置设有开口，基体模板上的开口等于凹槽宽度。
8.根据权利要求7所述的微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试装置，其特征在于，基体模板有多个，硬质薄膜位于多个基体模板之间或基体模板与底板之间。
9.一种微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、根据设计的预制裂缝试件的长度和预制裂缝位置，确定基体模板的数量和硬质薄膜的位置，将基体模板与硬质薄膜插在底板左右两部分之间，拧紧螺栓夹紧底板、基体模板及硬质薄膜，将微纤维横放在每个凹槽上方中心并拉直，拧紧螺栓夹紧顶板与底板以固定微纤维，浇筑基体并抹平，养护至固定龄期待测；
步骤二、剪去伸出基体端部的多余微纤维，将预制裂缝试件两端粘贴在钢板上，用于加载时与球铰相连；
步骤三、将预制裂缝试件与球铰相连，在MTS试验机上进行加载，进行抗拉拔性能测试。
10.根据权利要求9所述的微纤维嵌入水泥基体的预制裂缝试件抗拉拔测试方法，其特征在于，步骤三的加载包括单调轴拉和/或疲劳荷载；测试结果用于分析加载过程中荷载、拉拔力、裂缝宽度、疲劳寿命之间的关系。
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| CN204286926U (zh) * | 2014-09-23 | 2015-04-22 | 北京师范大学 | 一种脆性带夹层材料的试件模具及其配套拉伸试验夹具 |
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