测量建筑材料间粘结强度和摩擦系数的试验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料检测技术领域，具体涉及测量建筑材料间粘结强度和摩擦系数的试验装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前，我国建筑业已经从大规模新建时期进入新建与维修并重时期。目前，我国大约有50%的房屋达到了设计基准期的寿命，进入老化阶段，大批建筑面临耐久性问题。混凝土结构作为当代土木和水利工程中应用最多的结构类型，以广泛应用于水利工程、民用建筑、道路与乔辽、海工与港口、核电站与军事防护等工程。在混凝土结构补强加固的方法中加大截面法、外包钢法等是一项比较成熟的且应用较广的加固措施，而新兴的加固方法如黏贴玻璃钢板法、黏贴碳纤维加固法等都是比较可靠的方法。上述方法都涉及到一种或多种材料的粘结来达到加固的目的。同时新建工程中的部分非承重结构如楼房中的非承重墙通过砌块并辅助以水泥粘结剂来达到形成整体的目的，以及部分建筑物的承重结构如圬工挡土墙中采用水泥砂浆粘结片石。上述这些结构都是通过材料之间的粘结和摩擦来承担。
[0003]但是目前为止适用于建筑材料之间粘结性能和摩擦性能的研究较少，试验装置更是少有人研究。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供测量建筑材料间粘结强度和摩擦系数的试验装置及方法。
[0005]为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]测量建筑材料间粘结强度和摩擦系数的试验装置，包括对试件施加竖向荷载的竖向加载装置，所述竖向加载装置的两对侧分别设有横向加载装置和试件阻挡装置;所述横向加载装置对所述试件的中部施加横向荷载，所述试件阻挡装置错开所述横向加载装置的水平位置，作用于所述试件的上部和下部起横向阻挡作用。
[0007]当试件的粘结面或摩擦面处于试件阻挡装置与横向加载装置之间错开的位置时，可以确保被测试件在粘结面处受剪破坏，从而实现对建筑材料之间粘结性能和摩擦性能的检测。本装置可用于单一建筑材料和多种不同建筑材料之间的摩擦系数和粘结性能的试验，此外，还可以用于建筑材料的竖向剪切试验。
[0008]所述横向加载装置包括对所述试件施加横向荷载的横向千斤顶，所述横向千斤顶的后端通过压力传感器与第一竖向反力梁紧密接触。
[0009]所述横向加载装置包括竖向升降装置，所述竖向升降装置包括竖向升降千斤顶和承重台；所述承重台的截面形状呈L形，所述横向千斤顶通过所述承载台的水平板置于所述竖向升降千斤顶上，所述压力传感器通过位于所述承载板后方的竖板与所述第一竖向反力梁紧密接触。
[0010]沿所述第一竖向反力梁的竖向布置第一导轨，所述承重台上设有与所述第一导轨配合工作的滑轮。
[0011]所述横向千斤顶的活塞杆端头设有推板，所述推板与所述活塞杆端头刚性连接。
[0012]所述竖向加载装置包括反力架、竖向千斤顶和用于放置所述试件的底座;所述竖向千斤顶的顶部与所述反力架的顶部横梁固定连接，所述底座设于所述竖向千斤顶的正下方，沿所述底座的竖直轴向设有用以测量所述竖向荷载的压力传感器。
[0013]所述竖向千斤顶的活塞杆端部设有刚性连接的承压板。
[0014]优选的，所述底座设有开口朝上的半球槽，半球槽内部设有可沿所述半球槽内壁相对运动的平衡半球，所述平衡半球的顶部设有用以承载所述试件的承载板。底座可以通过其平衡半球和半球形底座的滚动达到在自重作用下自平衡的作用，防止试验过程中试件受力不均匀而偏心的情况。
[0015]所述底座和压力传感器之间设有支撑板，支撑板给底座以支撑力；所述压力传感器底部设置底板给压力传感器以支撑力;所述支撑板与压力传感器之间设置箍环，防止支撑板与压力传感器之间产生相对运动。
[0016]所述试件阻挡装置包括直接作用于所述试件上的两个挡板，所述挡板通过水平伸缩杆与第二竖向反力梁连接。
[0017]两个所述挡板的中间位置设有作用于所述试件上的位移传感器，所述位移传感器通过水平伸缩杆与所述第二竖向反力梁连接。
[0018]沿所述第二竖向反力梁的竖向布置第二导轨，所述水平伸缩杆的端部设有与所述第二导轨配合工作的滑轮，所述水平伸缩杆端部和第二导轨连接处有紧固装置用以固定水平伸缩杆的高度，避免水平伸缩杆自行滑动。
[0019]所述推板和所述挡板的左右两侧设有用以防止所述试件滑出的限位板。
[0020]测量建筑材料间粘结强度和摩擦系数的试验方法，包括以下步骤:
[0021 ]步骤1:固定试件，对所述试件施加竖向荷载；
[0022]步骤2:对所述试件的中部施加横向荷载，所述试件的上部和下部在错开所述横向荷载的位置设置限制所述试件横向运动的阻挡部件；
[0023]步骤3:通过测量施加至所述试件上的竖向荷载值、横向荷载值和所述试件中部位置的横向位移值，获得所述试件的粘结强度和摩擦系数。
[0024]步骤2中，将所述试件的粘结面置于所述横向荷载和所述阻挡部件之间错开的位置处。
[0025]本发明的有益效果是:
[0026]1、本发明提出了一种针对建筑材料粘结强度和摩擦系数试验装置及其使用方法，可用于单一建筑材料和多种不同建筑材料之间的摩擦系数和粘结性能的试验，而且可以用于建筑材料的竖向剪切试验。
[0027]2、本发明可以应用于监测不同尺寸的试验材料，对试验材料的限制极小。
[0028]3、模型加工方便，易于拆卸和搬运，可以重复利用。
【附图说明】
[0029]图1试验装置侧视图；
[0030]图2横向加载装置图；
[0031]图3竖向升降装置图；
[0032]图4竖向加载装置图；
[0033]图5平衡底座细部图；
[0034]图6位移监测装置图；
[0035]图中:1.底座，2.横向加载装置，3.竖向加载装置，4.位移监测装置，5.竖梁，6.竖向升降装置，7.压力传感器，8.横向加载千斤顶，9.推板，10.导轨，11.滑轮，12.承重台，13.竖向加载千斤顶，14.反力架，15.承载板，16.试验材料，17.平衡底座，18.平衡半球，19.半球底座，20.箍环，21.压力传感器，22.伸缩杆，23.挡板，24.位移传感器。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合附图对本发明进行详细说明。
[0037]如图1所示，一种针对建筑材料间粘结强度和摩擦系数试验装置，从左到右包括底座1、横向加载装置2、竖向加载装置3、位移监测装置4。采用平衡底座放置防止试验材料受力偏心情况;采用竖向升降系统来适应不同竖向尺寸的试验材料;采用伸缩杆来适应不同横向尺寸的试验材料;采用在试验材料上部施加竖向荷载的方式;采用将压力传感器安装在底座中的方式监测竖向压力;采用位移传感器来监测建筑材料之间的粘结强度和摩擦系数;采用竖梁来提供横向加载时所需的反力;采用推板和挡板来保证试验材料受力的均匀性;可以进行建筑材料的无侧限抗压试验、粘结强度试验、摩擦系数试验等多种试验。
[0038]如图2所示，横向加载装置2包括竖梁5、竖向升降装置6、压力传感器7、横向加载千斤顶8、推板9;用以提供粘结性能和摩擦性能检测时的横向荷载。横向加载千斤顶8与推板9刚性连接，并将横向千斤顶置于推板的中心便于对试验材料16施加横向荷载。
[0039]如图3所示，竖向升降装置6包括导轨10、滑轮11、承重台12;用以满足不同的材料尺寸。其中竖向加载装置为了适应不同材料的尺寸。
[0040]如图4所示，竖向加载装置3包括竖向加载千斤顶13、反力架14、承载板15、平衡底座17，用以提供粘结性能和摩擦系数检测时的竖向荷载。
[0041]如图5所示，平衡底座17包括承载板15、平衡半球18、半球底座19、箍环20、压力传感器21。平衡底座17上设置半球槽，供平衡半球18在其内转动，平衡半球18与半球槽使得二者之间发生相对运动以达到平衡的目的，将平衡半球18放入半球槽中只有到放在上面的试验材料完全平衡的情况下平衡半球才会水平。平衡底座17可以通过其平衡半球18和半球底座19的滚动达到在自重作用下自平衡的作用，防止试验过程中试验材料16受力不均匀而偏心的情况。平衡底座17同时可以通过压力传感器21监测到竖向荷载的变化。竖向加载千斤顶13的底部与反力架14刚性连接，伸缩端与承载板刚性连接。
[0042]如图6所示，位移监测装置包括竖梁5、伸缩杆22、挡板23、位移传感器24，用以监测试验过程中材料的位移，以判断材料的极限摩擦力和极限抗剪力的取值。通过竖向导轨10、滑轮11和伸缩杆22的伸缩功能适应不同尺寸的试验材料。挡板23可以对上下两块试验材料的运动进行阻挡，达到只有一块试验材料横向运