钢纤维粘结拔出试验系统及试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及建筑工程试验测试装备和方法研发技术领域，尤其设及一种钢纤维粘 结拔出试验系统及试验方法。
【背景技术】
[0002] 钢纤维与混凝±基体的粘结性能是影响钢纤维对混凝±增强、增初和阻裂效果的 关键因素，良好的粘结性能不仅可阻滞混凝±基体裂缝的引发和扩展，而且可使钢纤维从 混凝±基体拔出过程中消耗更多的能量，从根本上改变混凝±脆性破坏的本性，表现出良 好的抗变形能力。因此，在评价钢纤维与混凝±基体的粘结性能时，粘结强度和钢纤维拔出 过程中的滑移量是同等重要的技术指标，但长期W来，由于缺乏相应的试验装置，尤其是缺 乏能对钢纤维实现有效夹持的张拉夹具，对钢纤维与混凝上基体间的粘结性能尚无直接适 用的试验方法，为间接了解钢纤维与混凝±基体的粘结性能，我国《纤维混凝±试验方法标 准》CECS 13: 2009采用了测试钢纤维与砂浆基体粘结性能的替代方法，其缺点是，一方面不 能真正反映钢纤维与混凝±基体的粘结性能，另一方面，试件制作及试验过程都较为复杂， 使得试验代价较大。因此，为深入了解钢纤维对混凝±基体的增强增初机理，并更好地为实 际工程合理设计和选用钢纤维和钢纤维混凝±提供基本依据，有必要开发一套简单、适用 的钢纤维粘结拔出试验系统及试验方法。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种钢纤维粘结拔出试验系统及试验方法，能精准测试钢纤 维与基体粘结拔出性能。
[0004] 本发明采用的技术方案为:本发明所述的钢纤维粘结拔出试验系统，包括试件、钢 纤维夹持夹具、试件夹持夹具和数据采集装置。
[0005] 所述的试件包括试件基体和钢纤维，所述钢纤维一端竖直设置在试件基体内。
[0006] 所述的钢纤维夹持夹具包括主螺柱和两个用于夹持钢纤维的夹持片，主螺柱下端 固定连接有纵剖面为倒T型的夹持片限位件，主螺柱与夹持片限位件为一体结构，夹持片限 位件包括上部圆柱形的连接部和下部方柱形的限位部两部分，主螺柱下部与夹持片锁紧套 螺纹连接，所述夹持片锁紧套是上部为圆筒形，下部为圆锥筒形的套筒状结构，两个夹持片 设置在夹持片锁紧套内，两个夹持片的夹持面之间设置有间隙，夹持片的下部突出于夹持 片锁紧套下部圆锥筒锥角端的开口，所述夹持片包括上部、中部和下部Ξ个部分，上部为半 圆锥台形，中部为半圆柱形，下部为半圆锥形，两个夹持片的半圆柱形中部相临的侧面设置 有方形凹槽，夹持片限位件的方柱形限位部对应设置在两个夹持片的方形凹槽内，两个夹 持片下部共同组成的圆锥状结构的锥角与夹持片锁紧套下部圆锥筒的锥角大小相等，当夹 持片锁紧套沿主螺柱旋紧时，驱动两个夹持片平行压紧钢纤维。
[0007] 所述试件夹持夹具包括上紧固板、下紧固板和紧固螺栓，所述上紧固板两端分别 设置一个用于固定紧固螺栓的卡槽，上紧固板中部设置有U型的钢纤维定位槽，钢纤维定位 槽横向设置在上紧固板的中屯、至一侧的边缘;所述下紧固板的中屯、设置有球窝，球窝内设 置有带球较头拉杆的球较头，球较头拉杆用于连接拉力试验机，下紧固板两端对应设置有 一个用于固定紧固螺栓的螺栓孔，紧固螺栓将上紧固板和下紧固板连接固定成整体框架。
[0008] 所述数据采集装置包括荷载传感器、两个变形传感器支架、两个变形传感器和控 制器，所述荷载传感器设置在钢纤维夹持夹具的主螺柱和用于连接拉力试验机错口的张拉 杆之间，两个变形传感器支架对称设置在夹持片锁紧套下部开口的两侧，变形传感器设置 在变形传感器支架上，变形传感器与钢纤维平行设置，且变形传感器的测试端与试件夹持 夹具的上紧固板接触，荷载传感器的输出端和变形传感器的输出端分别连接控制器的第一 信号输入端和第二信号输入端，控制器的信号输出端用于连接计算机。
[0009] 所述的钢纤维夹持夹具还包括球较头，球较头连接球较头螺栓，球较头螺栓与球 较头为一体结构，球较头设置在拉帽的球较窝内，拉帽与主螺柱螺纹连接，所述荷载传感器 设置在钢纤维夹持夹具的球较头螺栓和用于连接拉力试验机错口的张拉杆之间。
[0010] 所述的主螺柱下端沿夹持片限位件的连接部环向设置有锥台形凹槽，两个夹持片 上端圆锥台的锥角与锥台形凹槽的锥角相同。
[0011] 所述的主螺柱锥台形凹槽的底面与两个夹持片之间均设置有顶出弹黃;所述夹持 片限位件限位部中部横向开设有两个圆形凹槽，每个凹槽内设置有顶开弹黃，顶开弹黃一 端与夹持片限位件接触，另一端与对应的夹持片接触。
[0012] 所述的夹持片下部半圆锥形结构的夹持面上设置有防滑牙槽。
[0013] 所述的试件夹持夹具的上紧固板上设置的卡槽为开口向外的U型缺口。
[0014] 所述的试件夹持夹具中的紧固螺栓上部周向设置有与上紧固板上设置的卡槽相 配合的环形凹槽。
[0015] 所述的试件夹持夹具中的紧固螺栓上端设置有防滑转盘。
[0016] 本发明所述的基于钢纤维粘结拔出试验系统的试验方法，包括试件的制作方法和 钢纤维粘结拔出的试验方法； 试件的制作方法，首先按规范规定的成型方法在试模中诱筑好试件基体，抹平诱筑面； 然后，沿诱筑面的中屯、插入一排钢纤维，终凝后拆模编号，钢纤维之间的间距大于等于 20mm;最后，将试件放入标养室进行养护，直到规定龄期； 钢纤维粘结拔出的试验方法依次包括W下步骤： (1) 分别将钢纤维夹持夹具的主螺柱和试件夹持夹具的球较头拉杆与拉力试验机连 接； (2) 将养护至规定龄期的试件取出，清理干净后放入试件夹持夹具内，试件基体卡在由 上紧固板、紧固螺栓和下紧固板形成的框架内，成排的钢纤维放入上紧固板的钢纤维定位 槽内，将被测钢纤维移动至上紧固板的中屯、位置后，通过紧固螺栓将上紧固板、试件基体和 下紧固板紧固为一整体； (3) 调整拉力试验机加载空间高度，使钢纤维夹持夹具刚好夹持住被测钢纤维； (4) 将变形传感器固定在变形传感器支架上； (5) 分别将荷载传感器和变形传感器与控制器和计算机连接好，开动试验机进行试验。
[0017] 本发明所述的钢纤维夹持夹具中，所述的夹持片限位件的方柱形限位部和夹持片 的半圆柱部分平面侧壁设置的方形槽相配合，使得夹持片只能沿夹持片限位件的轴向滑动 而不能转动，便于对钢纤维的夹持操作。本发明所述的试件夹持夹具通过紧固螺栓将试件 紧固在上紧固板和下紧固板中间，上紧固板中屯、设置U型开口的钢纤维定位槽使钢纤维穿 出受拉，W及下紧固板的球较设置确保了钢纤维拔出不受附加弯矩的影响。
[0018] 本发明的钢纤维夹持夹具中球较头的设置确保钢纤维受力均匀，避免了夹持过程 中出现的因对中不准确对试验结果造成的不利影响。
[0019] 本发明的钢纤维夹持夹具中夹持片上部和下部的锥角、夹持片锁紧套下部内壁的 锥角及主螺柱底面中屯、锥台形凹槽的锥角均相等的设置能保证对钢纤维夹持时的受力均 匀性，避免了应力集中的产生，在张拉过程中，夹持力还会随张拉力的加大而增大，使夹持 片对钢纤维的夹持越来越紧固。
[0020] 本发明钢纤维夹持夹具中顶出弹黃的设置，使得在安装钢纤维时，可利用顶出弹 黃将夹持片顶出夹持片锁紧套锥台形端的开口，便于对钢纤维的安装。
[0021] 本发明钢纤维夹持夹具中顶开弹黃的设置，使得在卸载钢纤维时，可利用顶开弹 黃将两个夹持片向相反方向顶开，便于取出钢纤维。
[0022] 本发明所述的基于钢纤维粘结拔出试验系统的试验方法，在试件制作时无需专用 的成型模具，只需在制作力学性能试验试件(如抗压、抗弯、劈裂等试