砌体通缝切向粘结强度测试仪的制作方法
【专利摘要】一种砌体通缝切向粘结强度测试仪，它包括中空的底座和设置于底座上方并能和底座连接且前后滑动配合的盖板；在底座的后部设置有剪切板，剪切板与两侧板固定连接在一起；在剪切板的前面设置有固定座，在固定座上设置有弧形槽；在盖板上与底座对应位置设置有弧形槽，在盖板的前端设置有前端面板；前端面板抵住砌体芯样前端的上半部分，剪切板挡住砌体芯样后端的下半部分；在底座的前部设置有千斤顶支座和反力架，千斤顶置于千斤顶支座上，盖板的前端面板上设置有球状凸部与千斤顶柱塞杆端部的凹部配合；柱塞杆端部的凹部顶持到盖板的球状凸部上，另一端抵住反力架。
【专利说明】砌体通缝切向粘结强度测试仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测试仪器，尤其涉及一种测试砌体结构沿通缝切向粘结强度的装置。
【背景技术】
[0002]砌体结构是我国常见的结构形式，包括砖砌体、砌块砌体、石砌体，这些砌体由黏土砖、砌块、石材等块体用砂浆砌筑而成，具有造价低、稳定性好等特点，在我国广泛采用。砌体结构的一个特点是其抗压强度远大于其抗拉、抗剪强度，砂浆和块材之间的粘结力较弱，抵抗砌体通缝法向拉力(竖直向上)和切向力(水平方向)的能力较差。由于砌体结构自身的重力作用，砌体通缝一般不会有法向拉力；但我国属于地震多发地区，在地震荷载的作用下，砌体通缝的切向力往往较大。砌体抵抗通缝切向力的能力，是通过砌体通缝的面积和通缝切向粘结强度来确定的，因而砌体通缝切向粘结强度成为衡量砌体结构抗震能力的重要指标。
[0003]在国家标准《砌体基本力学性能试验方法标准》GB/T 50129-2011中，有砌体沿通缝截面切向粘结强度(抗剪强度)的试验方法，该方法是通过对预先砌筑的与实际工程相同材料的砌体标准抗剪试块进行试验来获得的，但由于砌体标准抗剪试块与实际砌体工程之间的施工质量、养护条件、人为因素等存在一定差异，故标准中测得的数据并不能准确反映砌体工程实际情况。该试验同时对两条通缝进行加荷，以首先破坏的一条通缝的破坏荷载为研究对象，检测时具有一定的不确定性。
[0004]在国家标准《砌体工程现场检测技术标准》GB/T 50315-2011中，关于砌体通缝切向粘结强度的性能指标，有原位单剪法和原位双剪法两种现场检测方法，均为直接在墙体上测试其抗剪强度。其中，原位单剪法适用于检测各种砖砌体的抗剪强度；原位双剪法适用于检测厚度为240_烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗剪强度，不能检测其它厚度的该类砖砌体。由于上部墙体对待测通缝有一定的压力作用，采用以上两种方法进行原位测试时会有较大的摩擦阻力，该摩擦阻力对测试结果影响较大。两种方法均不能检测砌块砌体、石砌体等其他类型的砌体切向粘结强度。
[0005]中国发明专利“剪切强度测试仪及剪切测试方法”(专利号:ZL2010 I0107968.6)，是在工程结构加固改造项目中混凝土结构采用浅层嵌固高强板条或表面粘贴高强板条时，检测板条与原混凝土结构之间粘结剪切强度的专用仪器和方法。
[0006]中国实用新型专利“加固材料与混凝土间结构胶抗剪粘结强度测试装置”(专利号:ZL 2012 2 0639361.7)，是在混凝土结构加固改造中，结构胶粘结加固材料和混凝土基材时的测试其抗剪粘结强度的装置及方法。
[0007]中国发明专利“层间抗剪应力状态测试方法”(专利号:ZL 2010 I 0528487.2)是一种用于评价水泥混凝土桥面与浙青铺装层之间抗剪强度的方法，可在一次实验中同时获得界面的粘结力和摩擦角。该测试方法在与施加荷载垂直的方向上设置一个倾斜角度为5° ^30°的刚性三角块，将垂直施加在加载试件上的荷载转化为水平施加的力，实现剪切界面上正压力的施加，通过计算公式获取界面的粘结力和摩擦角。在试件的制备上，该发明采用的是预先制备与工程相同情况的标准试件的方法，但由于施工质量、养护条件、人为因素等存在一定差异，故测得的数据并不能准确反映实际工程情况。
【发明内容】
[0008]为了弥补砌体通缝切向粘结强度检测装置的不足，保证砌体结构抗震承载力满足安全要求，本实用新型提供了一种砌体通缝切向粘结强度测试的装置。本实用新型适用于不同厚度的砖砌体、砌块砌体、石砌体等各类砌体。
[0009]一种砌体通缝切向粘结强度测试仪，它包括中空的底座和设置于底座上方并能和底座连接且前后滑动配合的盖板；所述底座包括设置于左右两侧的侧板和设置于后部的剪切板，剪切板与两侧板固定连接在一起；在剪切板的前面设置有固定座，在固定座上设置有弧形槽，在弧形槽中位于剪切板的一端设置有压力传感器，并连接有显示器；在盖板上与底座对应位置设置有弧形槽，在盖板的前端设置有前端面板；盖板上的前端面板抵住砌体芯样前端的上半部分，底座上的剪切板挡住砌体芯样后端的下半部分；在底座的前部设置有千斤顶支座和反力架，千斤顶支座同时与两侧板固定连接，反力架与两侧板固定连接，千斤顶置于千斤顶支座上，盖板的前端面板上设置有球状凸部与千斤顶柱塞杆端部的凹部配合；柱塞杆端部的凹部顶持到盖板的球状凸部上，另一端抵住反力架。
[0010]本方案的具体特点还有，所述底座和盖板之间通过设置于底座上的导路和设置于盖板上的滑块实现前后滑动配合，所述导路、滑块与砌体芯样中心轴线平行，导路与滑块长度相等，以确保其受力均衡。
[0011]球状凸部中心点位于盖板前端面板下缘，导路和滑块与球状凸部的中心位于同一平面，可以保证千斤顶产生的切向力通过砌体芯样通缝。
[0012]盖板与底座通过弧形槽形成一个容纳砌体芯样的空间；在盖板和底座的弧形槽上均设置有定位螺丝，调整定位螺丝，使芯样的通缝与导路，滑块和球状凸部的中心位于同一平面，以承受切向力，并在试验过程中不会发生位置变动。
[0013]在侧板上设置有位置调整螺孔用于调整反力架在侧板上的安装位置，以测试不同厚度的芯样。
[0014]本方案的有益效果是导路和滑块的作用是使盖板与底座间产生相对滑动，并消除因底座剪切板端面外缘与盖板的前端面板不处于同一直线而产生的力偶。千斤顶的作用是使盖板沿导路产生相对运动，使砌体芯样通缝产生切向力并最终破坏。显示器及压力传感器的作用是测试并显示砌体芯样通缝的切向粘结力；本实用新型加载系统与测力系统分别处于芯样两端，可以消除导路与滑块间摩擦力对测试结果的影响。砌体芯样取自实际工程，检测结果代表了砌体通缝切向粘结强度。本实用新型试验数据稳定、方法可靠，适用于不同厚度的砌体通缝切向粘结强度的测试。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是底座立体结构示意图；图2是底座弧形槽处的横剖面图；图3是盖板立体结构示意图；图4是盖板纵剖面图；图5是盖板的横剖面图；图6组装效果图；图7是组装剖面图；图8是受力分析图。[0016]图中:1_底座；2-盖板；3_显不器；4_压力传感器；5_砌体芯样；6_弧形槽；7-定位螺丝；8_导路；9_剪切板；10_滑块；11_反力架；12_千斤顶支座；13_位置调整螺孔；14-球状凸部；15_前端面板；16_千斤顶；17_千斤顶柱塞杆端部的凹部；18_油泵；19_通缝；20_固定座；21_侧板。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
[0018]如图1-6所示，一种砌体通缝切向粘结强度测试仪，它包括中空的底座I和设置于底座I上方并能和底座I连接且前后滑动配合的盖板2 ;所述底座I包括设置于左右两侧的侧板21和设置于后部的剪切板9，剪切板9与两侧板固定连接在一起；在剪切板9的前面设置有固定座20，在固定座20上设置有弧形槽6，在弧形槽6中位于剪切板9的一端设置有压力传感器4，并连接有显示器3 ;在盖板2上与底座I对应位置设置有弧形槽6，在盖板2的前端设置有前端面板15 ;盖板2上的前端面板15抵住砌体芯样5前端的上半部分，底座I上的剪切板9挡住砌体芯样5后端的下半部分；在底座I的前部设置有千斤顶支座12和反力架11，千斤顶支座12同时与两侧板22固定连接，反力架11与两侧板22固定连接，千斤顶16置于千斤顶支座12上，盖板2的前端面板15上设置有球状凸部14与千斤顶柱塞杆端部的凹部17配合；柱塞杆端部的凹部17顶持到盖板2的球状凸部14上，另一端抵住反力架11。所述底座I和盖板2之间通过设置于底座I上的导路8和设置于盖板2上的滑块10实现前后滑动配合，所述导路8、滑块10与砌体芯样5中心轴线平行，导路8与滑块10长度相等，以确保其受力均衡。球状凸部14中心点位于盖板2的前端面板15下缘，导路8和滑块10与球状凸部14的中心位于同一平面，可以保证千斤顶16产生的切向力通过砌体芯样5的通缝19。盖板2与底座I通过弧形槽6形成一个容纳砌体芯样5的空间；在盖板2和底座I的弧形槽6上均设置有定位螺丝7，调整定位螺丝7，使砌体芯样5的通缝19与导路8，滑块10和球状凸部14的中心位于同一平面，以承受切向力，并在试验过程中不会发生位置变动。在侧板上设置有位置调整螺孔13用于调整反力架11在侧板上的安装位置，以测试不同厚度的砌体芯样。反力架11可安装在不同的位置调整螺孔13中，用以测试不同厚度的砌体芯样。
[0019]在千斤顶16的作用下，盖板2与底座I沿导路8产生移动，由剪切板9挡住砌体芯样5后端下半部分,前端面板15抵住砌体芯样5前端上半部分,从而对通缝19施加切向力N，使其产生切向粘结破坏。砌体芯样5破坏时的切向力可由压力传感器4及显示器3读取。量取破坏面的尺寸，可以测得砌体通缝的切向粘结强度。压力传感器4及显示器3的作用是测试并记录砌体芯样5的通缝19的切向粘结力，其测量精度为0.1kN,并具有峰值保持功能；本实用新型加载系统与测力系统分别处于砌体芯样5两端，可以消除滑块10摩擦力对测试结果的影响。千斤顶16和油泵18的作用是使盖板2沿导路8产生相对运动，使砌体芯样5的通缝19产生切向力并最终破坏；加载速度为0.2?0.4kN/s。
[0020]砌体芯样5是利用钻芯设备在实际砌体工程中钻取的砌体芯样，其直径为150mm±5mm，砌体芯样圆心位于待测通缝19位置，砌体芯样厚度为砌体墙厚。
[0021]导路8和滑块10的作用是使盖板2与底座I间产生相对滑动，并消除因剪切板9与前端面板15不处于同一直线而产生的力偶。[0022]本实用新型可以检测不同厚度的砌体通缝切向粘结强度。具体实施步骤如下:
[0023]1.使用取芯设备垂直于待检测砌体表面钻取直径为150_±5_的砌体芯样5，待测的砌体芯样5的通缝19应通过砌体芯样5的圆心位置。将砌体芯样5端部承压面用快硬材料修补平整并垂直于砌体芯样的通缝，并采取措施避免快硬材料接触通缝。
[0024]2.将修补好的砌体芯样5置于底座I的弧形槽6内，将盖板2的滑块10穿入底座I的导路8中，滑动盖板2，使盖板2上的前端面板15抵住砌体芯样5前端的上半部分，底座I上的剪切板9挡住砌体芯样5后端的下半部分，调整定位螺丝7，使通缝19处于剪切板9及前端面板15的外缘。
[0025]3.调整安装反力架11的位置。根据砌体芯样5厚度(砌体厚度)，将反力架11安装在相应的位置调整螺孔13中。
[0026]4.将千斤顶16置于千斤顶支座12上，千斤顶柱塞杆端部的凹部17顶持到盖板2的球状凸部14上，另一端抵住反力架11。
[0027]5.将显示器3调零，并使示值处于峰值保持上。
[0028]6.启动千斤顶16，推动盖板2，使盖板2与底座I的剪切板9对砌体芯样5的通缝19产生切向力，并最终使通缝19产生切向粘结破坏，记录此时的最大切向力N。
[0029]7.拆除千斤顶16和盖板2，取出砌体芯样5，量取砌体芯样5的通缝19厚度I和览度b。
[0030]8.计算砌体芯样通缝切向粘结强度= 。
[0031]9.每组做若干试·样，分别测试其切向粘结强度，然后根据平均值、标准差等参数评价被测砌体通缝切向粘结强度。由此为砌体抗震承载力验算提供参数，以保证砌体结构安全。
[0032]受力情况分析
[0033]如附图8所示，本实用新型中千斤顶16压力由盖板2前端面板15传递到砌块芯样上，底座I的剪切板9抵住砌体芯样5的另一侧，底座I的剪切板9端面和盖板2的前端面板15在受力过程中产生的力偶可由滑块10和导路8相互作用产生的法向力消除。
[0034]本实用新型中因有滑块10的摩擦力作用，砌体芯样5的通缝19所受的切向力并不等于千斤顶的压力，故本实用新型将测力系统置于砌体芯样5的另一端，以便测得砌体芯样5的通缝19实际受到的切向力。
[0035]本实用新型中砌体通缝仅受切向力作用。逐渐增加加载设备压力直至通缝在切向力作用下产生破坏，此时所测得的切向力N即为砌体通缝最大切向粘结力。量取粘结破坏面面积A，砌体通缝切向粘结强度f\为:
[0036]
f=!
Λ Α
[0037]局部抗压验算:
[0038]为保证试验为沿砌体通缝切向破坏，应使砌块局部抗压承载力大于通缝切向粘结力。根据《砌体结构设计规范》GB 50003-2011，砌体通缝切向粘结强度约为0.1lMPa~
0.17MPa，砌块抗压强度约为IOMPa~20MPa。本试验中承压面积约为120mmX 53mm，按不利情况且不考虑其他灰缝砂浆的抗压强度，当砌体厚度为370mm时:
[0039]砌体通缝切向粘结力为:0.17X150X370=9435 (N)
[0040]砌块局部抗压承载力为:10X 120X53=63600 (N)
[0041 ] 局部抗压承载力远大于通缝切向粘结力，验算满足要求。
[0042]试验验证情况
[0043]一、试验数据
[0044]采用本装置及方法对砌体砂浆进行检验。砌体厚度为240mm，砌筑时采用MUlO普通黏土砖，砂浆强度为M5和M15两种，代表两种不同的工程情况。
[0045]砂浆强度等级为M5的砌体芯样检测数据如下:
[0046]
【权利要求】
1.一种砌体通缝切向粘结强度测试仪，它包括中空的底座和设置于底座上方并能和底座连接且前后滑动配合的盖板；所述底座包括设置于左右两侧的侧板和设置于后部的剪切板，剪切板与两侧板固定连接在一起；在剪切板的前面设置有固定座，在固定座上设置有弧形槽，在弧形槽中位于剪切板的一端设置有压力传感器，并连接有显示器；在盖板上与底座对应位置设置有弧形槽，在盖板的前端设置有前端面板；前端面板抵住砌体芯样前端的上半部分，剪切板挡住砌体芯样后端的下半部分；在底座的前部设置有千斤顶支座和反力架，千斤顶支座同时与两侧板固定连接，反力架与两侧板固定连接，千斤顶置于千斤顶支座上，盖板的前端面板上设置有球状凸部与千斤顶柱塞杆端部的凹部配合；柱塞杆端部的凹部顶持到盖板的球状凸部上，另一端抵住反力架。
2.根据权利要求1所述的砌体通缝切向粘结强度测试仪，其特征是所述底座和盖板之间通过设置于底座上的导路和设置于盖板上的滑块实现前后滑动配合，所述导路、滑块与砌体芯样中心轴线平行，导路与滑块长度相等，以确保其受力均衡。
3.根据权利要求2所述的砌体通缝切向粘结强度测试仪，其特征是球状凸部中心点位于盖板前端面板下缘，导路和滑块与球状凸部的中心位于同一平面。
4.根据权利要求2所述的砌体通缝切向粘结强度测试仪，其特征是盖板与底座通过弧形槽形成一个容纳砌体芯样的空间；在盖板和底座的弧形槽上均设置有定位螺丝，调整定位螺丝，使芯样的通缝与导路，滑块和球状凸部的中心位于同一平面，以承受切向力，并在试验过程中不会发生位置变动。
5.根据权利要求1所述的砌体通缝切向粘结强度测试仪，其特征是在侧板上设置有位置调整螺孔用于调整反力架在侧板上的安装位置，以测试不同厚度的芯样。
【文档编号】G01N19/04GK203561578SQ201320751350
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】成勃, 崔士起, 姜丽萍, 李涌, 李潭, 楼昕, 王安 申请人:山东省建筑科学研究院