用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置。所述测试装置包括固定支架、拉伸装置、试件、夹具和数字测力仪，主要经由螺纹杆螺旋连接形成测试装置，其中，试件可装卸地安装于夹具并通过夹具接受来自拉伸装置的拉力。将测试装置整体放置于户外自然暴晒场或选装人工老化箱可进行相应老化条件下的拉伸应力试验，老化后的拉伸应力与老化前的拉伸应力之比即为拉伸应力松弛系数。使用本测试装置能够测试各种老化实验后建筑结构胶粘结拉伸应力松弛，可实时监测拉伸应力的变化，为建筑结构胶粘结老化耐久性的评价和使用寿命预测提供测试手段。
【专利说明】用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于建筑结构胶测试【技术领域】，具体涉及一种用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置。
【背景技术】
[0002]建筑结构胶(以下简称结构胶)是建筑中常用的结构粘结材料，一般用于建筑幕墙和门窗中的玻璃安装，具有较高的粘结强度，可将玻璃牢固地粘结在金属附框上，还具有较好的耐老化性能。目前，评价结构胶的耐老化性能主要是通过测试粘结试件在低温、高温、浸水及载荷循环等作用后的拉伸粘结强度的变化，来表征结构胶受外部环境因素作用后的耐老化性能，或通过定伸粘结性试验将试件拉伸到自由状态时的一定比例长度后，观察其粘结破坏情况的变化来评价其耐老化性能，例如中华人民共和国标准GB/T13477.9-GB/T 13477.15。
[0003]但是，现有的这些技术存在两个局限性:(I)粘结试件的问题。拉伸粘结性试验或定伸粘结性试验均采用“H”型粘结试件，上下两片为玻璃，中间为一定宽度和厚度的胶层，试验时拉力垂直于粘结界面，这与工程实际中结构胶的受力方式存在一定差异。在实际工程中，结构胶还受到玻璃自重的影响，在粘结界面处还将承受一个剪切应力；(2)连续监测的问题。现有测试技术只能得到结构胶在经受一定老化周期后粘结性能的变化情况，所得到的数据是间断不连续的，对于其耐老化性的评价和寿命评估存在一定的不足。
[0004]由于结构胶所具有的粘弹性特点，当其受拉伸产生一定量形变所需的力或应力随着施加应力的过程逐渐降低，这种在恒定应变下的应力随时间衰减的现象，称为拉伸应力松弛。通过连续监测结构胶在不同老化环境下的拉伸应力松弛，评价拉伸应力随老化时间的变化情况，可以更为科学地评价结构胶的老化行为。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提供一种用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置。
[0006]本实用新型第一方面的目的在于提供一种用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置，包括固定支架、拉伸装置、试件、夹具和数字测力仪，上述固定支架为一个正面视呈口字型的框体，包括相互平行对置的底板与顶板，和相互平行对置、且经由焊接或螺栓连接固定于上述底板与顶板之间的立柱；上述拉伸装置为螺旋扣，经由上述螺旋扣的构成部件的螺纹杆与上述底板螺旋固定；
[0007]上述试件可装卸地安装于夹具，其包括:一个侧面视呈C字形的粘结基材试件，和一个长条状的被粘结试件，上述被粘结试件位于上述粘结基材试件的开口处、且其两端经由结构胶分别粘结固定于上述粘结基材试件，两端的上述结构胶的宽度，厚度和高度分别保持一致；
[0008]上述夹具包括:上下对置且开口相对的正面视和侧面视均为U字形的上夹头和下夹头、以及分别螺旋固定于上述上夹头和下夹头的销钉，上述上夹头经由螺纹杆与上述数字测力仪的拉力传感器螺旋固定，上述下夹头经由上述螺旋扣的构成部件的螺纹杆与上述拉伸装置螺旋固定，上述粘结基材试件经由上述销钉吊挂于上述上夹头，上述下夹头经由上述销钉吊挂于上述被粘结试件；
[0009]上述数字测力仪包括拉力传感器，该拉力传感器的上端经由螺纹杆与上述顶板螺旋固定、下端经由螺纹杆与上述上夹头螺旋固定；
[0010]上述固定支架、拉伸装置、试件、夹具、上述螺纹杆、上述拉力传感器的各自的中心线位于同一铅垂线上。
[0011]使用本实用新型的上述测试装置可以连续监测数据计算出的结构胶拉伸应力松弛变化规律，为结构胶的耐久性和寿命预测提供基础。
[0012]本实用新型第二方面的目的在于提供一种用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置，上述夹具还包括侧面视呈U字形、且U字形的开口上下反向对置的上套夹和下套夹，上述上套夹和上述下套夹分别由两块对置的金属板各自在同一端侧经由至少两根销钉连结构成，上述粘结基材试件吊挂于上述上套夹，上述上套夹经由销钉与上述上夹头连接，上述下套夹吊挂于上述被粘结基材试件且经由销钉与上述下夹头连接。
[0013]使用本实用新型提供的测试装置可以测得建筑结构胶粘结拉伸应力松弛系数，该试验可以通过以下步骤实施:
[0014](I)测试试件的制作和养护:首先制作试件，加工一个C字形的粘结基材试件，该试件的表面处理与实际工程处理方式一致，接着加工一个长条状的被粘结试件，然后将上述被粘结试件置于上述粘结基材试件的开口处、且上述被粘结试件的两端经由结构胶分别粘结固定于上述粘结基材试件，由此形成测试试件，两端的上述结构胶的宽度，厚度和高度分别保持一致，粘结密实、无气泡，表面齐平，
[0015]然后进行试件养护处理，将制作好的试件放置在温度为(23±2) °C、相对湿度为(50 ±5) %的环境中养护28天；
[0016](2)测试试件的安装:使用上述的测试装置，首先旋转拉伸装置的螺纹筒，使得上夹头、下夹头之间的距离稍小于试件的整体高度，接着将试件与上述上夹头、下夹头连接；
[0017](3)进行老化试验，采集不同时间拉伸应力值:将安装有试件的上述测试装置放置在典型大气自然环境中，旋转拉伸装置的螺纹筒，拉紧螺纹杆，使得上述试件在铅垂方向上受到一个拉力，通过数据记录仪实施记录和显示力值，待拉力达到设计值且数据稳定后，记录初始拉伸应力值F。；
[0018](4)达到规定老化时间，记录达到规定老化时间时的拉伸应力值，结束试验；
[0019](5)计算建筑结构胶的粘结拉伸应力松弛系数Rt:按照公式Rt=F t/^来计算特定老化时间t后的拉伸应力松弛系数，其中:
[0020]Rt为老化时间t后的拉伸应力松弛系数、
[0021]F。为初始拉伸应力值F。，单位为N、
[0022]Ft为经过老化时间t时的拉伸应力值，单位为N。
[0023]另外，在试验中，老化试验可以采用老化箱进行。
[0024]系数Rt的大小表示结构胶材料抵抗应力松弛的性能优劣，即结构胶抗老化性能的好坏。Rt越大，表明结构胶抵抗应力松弛的性能越好，Rt越小，表明结构胶抵抗应力松弛的性能越差。
[0025]本实用新型的优点效果如下:
[0026]1、本实用新型通过拉力传感器及数据记录仪实施监测拉伸应力的变化，试验过程连续不间断测量，影响数据波动因素较少，保证了测试结果的准确性、可重复性和连续性。
[0027]2、本试验装置安装好试件后可放置于大气环境中进行自然暴晒试验，用于模拟结构胶承受一定周期内自然老化后的粘结性能变化，因此本实用新型能够进行自然暴晒老化粘结拉伸应力松弛的测试。
[0028]3、本试验装置还可以辅助安装不同的老化箱，将夹具与试件安装在老化箱内，实现在不同人工老化环境下的测试。
[0029]4、本实用新型提供的装置和试件解决了传统试件只受垂直拉力的问题，与结构胶的实际工程应用工况更为相符，测试结果对于评价结构胶的耐老化性和使用寿命更具有意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型的测试装置的整体结构示意图；
[0031]图2为本实用新型的测试装置中试件的结构示意图；
[0032]图3为本实用新型的测试装置中夹具经由套夹与试件装配的示意图，图3的(a)为正视图，图3的(b)为侧视图；
[0033]图4为本实用新型的测试装置中夹具直接与试件装配的示意图，图4的(a)为正视图，图4的(b)为侧视图；
[0034]图5为本实用新型的具有环境箱的测试装置的结构示意图；
[0035]图6为使用本实用新型的测试装置进行测试实验的步骤流程图。
[0036]主要附图标记说明:
[0037]1-固定支架，101-底板，102-立柱，103-顶板，2_拉伸装置，201-螺纹筒，202、203、5、7-螺纹杆，3-结构胶粘结试件，301-C型粘结基材试件，302-被粘结试件，303-结构胶，4夹具，401-上夹头，402-下夹头，403-销钉，404-上套夹，405-下套夹，6-数字测力仪，601-拉力传感器，602-数据线，603-数据记录仪，8-老化箱，801-老化箱套口，802-老化箱支承架。
【具体实施方式】
[0038]以下参照附图，结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。本实用新型的说明书附图用以进一步理解本发明，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限定。
[0039]本实用新型首先提供一种用于结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置。如图1所示，该测试装置包括:固定支架1、拉伸装置2、结构胶粘结试件(以下简称试件)3、夹具4和数字测力仪6，其中，固定支架1、拉伸装置2、夹具4和数字测力仪6经由螺纹杆202、203、5、7依次相互连接，试件3可拆装地安装于夹具4，数字测力仪6包括拉力传感器601和经由数据线602与其连接的数据记录仪603，拉伸装置2、试件3、夹具4、拉力传感器601以及上述螺纹杆202、203、5、7的中心线位于同一铅垂线上。
[0040]更详细地说，如图1所示，固定支架I包括:相互平行对置的底板101和顶板103、以及相互平行对置、且经由焊接或螺栓连接固定于底板101与顶板103之间的两根立柱102,102,由此形成一个正面视图为口字形的框体。其中，底板101、顶板103与两根立柱102、102相互可通过焊接或螺栓连接固定，由此形成一个整体。
[0041]拉伸装置2为螺旋扣，用于对试件3施以拉伸力，其包括螺纹筒201和分别螺旋连接于该螺纹筒上、下两端的螺纹杆203、202。拉伸装置2的一端经由螺纹杆202与固定支架I的底板101螺旋固定，在这里，螺纹杆202既是拉伸装置2的构成部件又兼具将拉伸装置2与底板101连接固定的功能。拉伸装置2的另一端经由螺纹杆203与夹具4的下夹头402螺旋连接固定，同样地，在此处，螺纹杆203既是拉伸装置2的构成部件又兼具将拉伸装置2与下夹头402连接固定的功能。旋转拉伸装置2的螺纹筒201，可实现对试件3施加一个拉伸应力。
[0042]如图2所示，试件3为用于测试结构胶粘结拉伸应力松弛的试件，包括一个侧面视图呈C字形的粘结基材试件(以下简称基材试件)301、和一个长条状的被粘结试件302，长条状的被粘结试件302位于C字形的基材试件301的开口处，其两端经由结构胶303分别与基材试件301粘结固定，上述两端的、与基材试件301粘结固定的结构胶303的宽度、高度和厚度分别保持一致，由此形成试件3，结构胶303可以是硅酮结构胶。
[0043]图3为夹具4经由套夹与试件3装配的示意图，图3的(a)为装配的正视图，图3的(b)为装配的侧视图。如图3所示，夹具4用以安装试件3，其包括:上下对置且开口相对的正面视和侧面视均为U字形的上夹头401和下夹头402 ;上下对置且开口反向的侧面视为U字形的上套夹404和下套夹405 ；以及将上、下夹头401、402和上、下套夹404、405与试件3分别连接的销钉403。上夹头401经由螺纹杆5与拉力传感器601的下端连接。其中，上、下夹头401、402可以由低碳合金钢、中碳钢、合金结构钢等金属材料制得；上、下套夹404、405分别为两块对置的金属板，在本实施例中，该金属板的壁厚为10mm，材质为金属合金，保证在拉伸过程中不发生明显变形。该两块对置的金属板各自在同一端经由至少两根销钉隔开一定间隔连结，从而形成两个侧面视为U字形的上、下套夹。上、下夹头的尺寸大小以及上、下套夹的尺寸大小以适于夹持试件3为适宜。如图3所示，试件3经由上、下套夹与上、下夹头连接，具体是:将试件3的基材试件301以吊挂于上套夹404的方式置于其两块金属板之间，上套夹404经由销钉403与上夹头401连接；将下套夹405以吊挂于试件3的被粘结试件302的方式使其置于下套夹405的两块金属板之间，下套夹405经由销钉403与下夹头402连接，这样，试件3经由上、下套夹接受均匀拉伸载荷。
[0044]另外，如图4所示，也可以不采用上、下套夹404、405而将上、下夹头401、402分别直接与试件3连接。图4的(a)为试件3与夹具4装配的正视图，图4的(b)为侧视图。如图4所示，基材试件301置于上夹头401的U字形凹口内，并经由销钉403吊挂于上夹头401，同样地，被粘结试件302置于下夹头402的U字形凹口内，下夹头402经由销钉403吊挂于被粘结试件302。由此，试件3经由上述销钉接受拉力，这样可以使整体结构更加简洁。
[0045]如图1所示，拉力传感器601与数据线602、数据记录仪603共同组成一套数字测力仪6，拉力传感器601的上、下两端分别经由螺纹杆7和螺纹杆5与固定支架I的顶板103以及上夹具401分别连接固定，数据记录仪603固定于固定支架I的两个立柱102、102中的一个，拉力传感器601的一端经由数据线602与数据记录仪603电连接。数字测力仪6和其拉力传感器601可根据测试需要选用，在本实用新型中，数字测力仪6选用型号为SH-50K的数字测力仪，拉力传感器601选用CFBLS-1型拉力传感器，灵敏度为0.03。通过手动旋转螺纹筒201对夹具4施加拉伸力，该拉伸力经由螺纹杆传递给数字测力仪6。
[0046]本实用新型的测试装置还可适用于结构胶粘结人工老化试验，由此实现在不同人工老化环境下的测试。图5为本实用新型的具有老化箱的测试装置的结构示意图。如图5所示，可以将老化箱8经由金属的支承部件802与固定支架I的两个立柱102、102分别螺栓连接固定，并保持稳定，试件3与夹具4内置于老化箱8。老化箱8可选用市场上通用的高低温循环试验箱用于高低温循环老化试验，该老化箱8的顶部和底部的中心位置分别开有老化箱套口 801，便于螺纹杆在老化箱内的移动，套口部位应保持运动良好且密封。其它部件及连接方式均与图1相同，这里省略重复说明。
[0047]利用本实用新型提供的测试装置可以测试建筑结构胶粘结拉伸应力松弛试验，该试验通过采用拉伸装置2带动夹具4的下夹头402向下方移动，而上夹头401保持不动，这样在试件3的结构胶303与基材试件301、被粘结试件302的粘结面处产生拉伸力和剪切力的综合作用，利用数字测力仪6来监测试件3在不同的老化情况下不同时间拉伸应力值的变化，从而可以算出结构胶的拉伸应力松弛。该试验比较简单、实用，测试结果可靠、具有代表性。
[0048]图6为使用本实用新型的测试装置进行测试实验的步骤流程图。如图6所示，该测试使用上述的测试装置，具体通过以下步骤实现:
[0049]步骤一(SI):测试试件的制作和养护。
[0050]首先制作试件，加工一个C字形的基材试件301 (图2)，该基材试件的表面处理与实际工程处理方式一致；加工一个长条状的被粘结试件302，将其置于C字形基材试件301的开口处，两端经由结构胶303分别与基材试件301粘结固定，由此形成试件3。两端粘结用结构胶303的宽度、高度和厚度分别保持一致，粘结密实、无气泡，表面齐平。在本实施方式中，长条状的被粘结试件302的截面为1mmX 1mm的正方形，结构胶303的厚度为6mm?12mm。试验前，先对试件3进行养护处理，将制作好的试件3放置于温度为(23±2)°C、相对湿度为(50 ± 5) %的标准环境中养护28天。
[0051]步骤二(S2):测试试件的安装。
[0052]使用上述用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置，首先旋转上述拉伸装置2的螺纹筒201，使得上夹头401、下夹头402之间的距离稍小于试件3的整体高度，接着将试件3经由销钉403直接与上夹头401、下夹头402连接，或是将试件3经由上套夹404和下套夹405与上夹头401、下夹头402连接(图3、4)。
[0053]步骤三(S3):进行老化试验，实施采集不同时间拉伸应力值。
[0054]将带有试件3的测试装置整体放置在典型大气环境中进行自然暴晒老化试验。旋转拉伸装置2的螺纹筒201，由此拉紧螺纹杆202和螺纹杆203，使得试件3在铅垂方向上受到一个拉力，该拉力通过数字测力仪6的拉力传感器601经由数据线602传递给数据记录仪603，由数据记录仪603实施记录和显示力值，待拉力达到设计值且数据记录仪603显示的拉力值数据稳定后，记录初始拉伸应力值Ftl，数字测力仪和其拉力传感器可根据测试需要选用，在本实用新型中，数字测力仪6选用型号为SH-50K的数字测力仪，拉力传感器601选用CFBLS-1型拉力传感器，灵敏度为0.03。
[0055]我国典型的大气自然暴晒场有以湿润气候为代表性的琼海暴晒场、寒冷气候为代表性的漠河暴晒场以及干热气候为代表性的吐鲁番暴晒场，以及分布在各地的其他大气环境自然暴晒场。暴晒试验场可根据需要选择。
[0056]为了进行老化试验，还可以在试件区域，即试件3与夹具4的周围安装一个老化箱8，人工调节老化试验环境，记录连续老化试验条件下的拉伸应力值，并给出应力-时间变化曲线。具体施力方法及数据采集方法等与上述步骤三相同，这里不再赘述。
[0057]步骤四(S4):达到规定老化时间，记录达到规定老化时间时的应力值，结束试验。
[0058]随着老化时间的增加，拉伸应力值发生变化，数据记录仪603可以连续记录拉力值的变化情况，当经过了老化时间t，达到规定老化时间时，记录该时间点的拉伸应力值的大小Ft，结束试验。
[0059]步骤五(S5):计算建筑结构胶的粘结拉伸应力松弛系数Rt。
[0060]按照公式(I)计算特定老化时间t后的拉伸应力松弛系数，即:
[0061]Rt= Ft/F0 (I)
[0062]式中，
[0063]Rt为老化时间t后的拉伸应力松弛系数；
[0064]F。为初始拉伸应力值F。，单位为N ；
[0065]Ft为经过老化时间t时的拉伸应力值，单位为N。
[0066]FtZiFtl的比值即为特定老化时间t后的拉伸应力松弛系数R t，该系数的大小表示结构胶材料抵抗应力松弛的性能优劣，即结构胶抗老化性能的好坏。Rt越大，表明结构胶抵抗应力松弛的性能越好，Rt越小，表明结构胶抵抗应力松弛的性能越差。根据连续监测数据计算出的结构胶拉伸应力松弛变化规律，为结构胶的耐久性和寿命预测提供基础。
[0067]实施例1:测试玻璃与氟碳喷涂铝合金粘结基材的应力松弛系数
[0068]试件:采用玻璃与被粘结基材氟碳喷涂铝合金，按照步骤一(SI)制备和养护试件，试件经由上、下套夹与夹具连接。
[0069]其中，基材试件采用氟碳喷涂销合金粘结基材，截面为12mmX 1mm ;被粘接试件为玻璃，尺寸为10mmX 1 2mmX5mm ；
[0070]结构胶为:双组份娃酮结构胶、粘结面尺寸为:12mmX5mm，
[0071]初始拉伸力Ftl为:200N;老化条件为:实验室常温环境自然放置，温度为(23±2) °C、相对湿度为(50±5) % ;老化时间为:7天，
[0072]测试的结果:7天后测得的拉伸力值匕为120N，评价的结果拉伸应力松弛系数Rt=Ft/F0= 120N/200N = 0.6。
[0073]实施例2:测试玻璃与氟碳喷涂铝合金粘结基材的应力松弛系数
[0074]采用老化箱，其它条件同实施例1。
[0075]把相同的试件，放置在温度为40°C的老化箱内老化7天后，测得的拉伸力值Ft为30N，则这时的拉伸应力松弛系数降低，为Rt= F t/F。= 30N/200N = 0.15。由此可以看出，结构胶在高温老化-应力耦合作用条件下，其内部粘聚性下降。本实用新型的测试装置还可用于其他粘结密封材料的拉伸应力松弛测试，例如建筑密封胶等。
【权利要求】
1.一种用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置，包括:固定支架、拉伸装置、试件、夹具和数字测力仪，其特征在于: 所述固定支架为一个正面视呈口字型的框体，包括相互平行对置的底板与顶板，和相互平行对置、且经由焊接或螺栓连接固定于所述底板与顶板之间的立柱； 所述拉伸装置为螺旋扣，经由所述螺旋扣的构成部件的螺纹杆与所述底板螺旋固定； 所述试件可装卸地安装于夹具，其包括:一个侧面视呈C字形的粘结基材试件，和一个长条状的被粘结试件，所述被粘结试件位于所述粘结基材试件的开口处、且其两端经由结构胶分别粘结固定于所述粘结基材试件，两端的所述结构胶的宽度，厚度和高度分别保持一致； 所述夹具包括:上下对置且开口相对的正面视和侧面视均为U字形的上夹头和下夹头、以及分别螺旋固定于所述上夹头和下夹头的销钉，所述上夹头经由螺纹杆与所述数字测力仪的拉力传感器螺旋固定，所述下夹头经由所述螺旋扣的构成部件的螺纹杆与所述拉伸装置螺旋固定，所述粘结基材试件经由所述销钉吊挂于所述上夹头，所述下夹头经由所述销钉吊挂于所述被粘结试件； 所述数字测力仪包括拉力传感器，该拉力传感器的上端经由螺纹杆与所述顶板螺旋固定、下端经由螺纹杆与所述上夹头螺旋固定； 所述固定支架、拉伸装置、试件、夹具、所述螺纹杆、所述拉力传感器的各自的中心线位于同一铅垂线上。
2.如权利要求1所述的用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置，其特征在于:所述上夹头和所述下夹头选自低碳合金钢、中碳钢、合金结构钢中的一种。
3.如权利要求1所述的用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置，其特征在于:所述结构胶为硅酮结构胶。
4.如权利要求1所述的用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置，其特征在于:所述夹具还包括侧面视呈U字形、且U字形的开口上下反向对置的上套夹和下套夹，所述上套夹和所述下套夹分别由两块对置的金属板各自在同一端侧经由至少两根销钉连结构成，所述粘结基材试件吊挂于所述上套夹，所述上套夹经由销钉与所述上夹头连接，所述下套夹吊挂于所述被粘结基材试件且经由销钉与所述下夹头连接。
5.如权利要求1或4所述的用于建筑结构胶粘结拉伸应力松弛的测试装置，其特征在于:还包括老化箱，该老化箱经由金属支承部与所述固定支架的两个所述立柱螺栓连结，该老化箱的顶部和底部的中心位置分别开设有螺纹杆移动用的老化箱套口，所述试件和所述夹具内置于该老化箱内。
【文档编号】G01N3/02GK204165835SQ201420534838
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】刘正权, 陈璐, 张庆华, 杜大艳, 梁慧超, 吴蔚, 代铮, 于鸿雁, 仉娜, 张晓丹, 王慧英 申请人:中国建材检验认证集团股份有限公司