CN204374052U - 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

Abstract

本实用新型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。本实用新型构造简单，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

一种适用于普通拉力试验机的纤维粘结性能测试装置

技术领域

本实用新型属于建筑材料领域，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0-100 N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

本实用新型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，本实用新型采用以下技术方案：

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。

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。

本实用新型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是本实用新型的整体示意图。

图2(a)是本实用新型的位移阻尼器正视图。

图2(b)是本实用新型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)是本实用新型的纤维粘结板正视图。

图3(b)是本实用新型的纤维粘结板侧视图。

图4(a)是本实用新型的试件正视图。

图4(b)是本实用新型的试件侧视图。

图5(a)是本实用新型的骨头型嵌扣件正视图。

图5(b)是本实用新型的骨头型嵌扣件侧视图。

图5(c)是本实用新型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

下面结合附图对本实用新型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。

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。

Claims (6)

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。

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。

4.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。

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，所述嵌扣件为骨头型，所述试件按照所述嵌扣件内壁形状制作。

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。