一种玄武岩纤维板与混凝土界面拉剪粘结性能测试装置及方法与流程

本发明涉及混凝土建筑领域，尤其涉及一种玄武岩纤维板与混凝土界面拉剪粘结性能测试装置及方法。

背景技术：

近些年玄武岩纤维板加固混凝土结构在我国得到了突飞猛进的发展，主要得益于玄武岩纤维板的耐腐蚀性、高强的材料力学性能、安装的易操作性。

目前常用的玄武岩纤维板与混凝土界面拉剪粘结性能的测试方法一般采用单面拉剪破坏试验，该方法存在的问题是加载过程中加载端难以保持水平，需要专门设置固定混凝土及加载角度的固定装置，且加载角度的设定和控制非常困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种玄武岩纤维板与混凝土界面拉剪粘结性能测试装置及方法。

本发明采用的技术方案是：一种玄武岩纤维板与混凝土界面拉剪粘结性能测试装置，其包括混凝土棱柱体（1）、变截面混凝土棱柱体（2）和玄武岩纤维板（3），变截面混凝土棱柱体（2）与混凝土棱柱体（1）接触一端为截面变径区域，变截面混凝土棱柱体（2）背离接触面的另一端为截面不变区域，变截面混凝土棱柱体（2）与混凝土棱柱体（1）在中间接触面部位截面尺寸相同；变截面混凝土棱柱体（2）截面变径区域的截面尺寸沿着远离中间接触面的方向依次增大，且变截面混凝土棱柱体（2）的截面变径区域的斜面与水平面的夹角等于初始剥离角度；

混凝土棱柱体（1）、变截面混凝土棱柱体（2）的相对两侧面分别贯通全长粘贴玄武岩纤维板（3）；玄武岩纤维板（3）对应变截面混凝土棱柱体（2）的截面不变区域的一段通过紧固件锚固；混凝土棱柱体（1）与变截面混凝土棱柱体（2）在中间接触部位安装水平放置的位移计（8）；位移计（8）两端跨越混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）的交界面；玄武岩纤维板（3）外表面中心线上粘贴有应变片（9）；

混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）的中心轴线对齐且各自中心轴线上分别穿设一钢筋（5），钢筋（5）的两端伸出对应端面设置，钢筋（5）的两端连接加载设备，位移计（8）和应变片（9）分别连接测试仪器。

进一步地，混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）各自对应接触面设有绝缘管，绝缘管的两端分别套设在对应侧的钢筋（5）上。

进一步地，套管为聚氯乙烯绝缘管（6）。

进一步地，紧固件为玄武岩纤维布（4），通过截面不变化区段四面缠绕粘贴若干层玄武岩纤维布（4）将玄武纤维板（3）紧密包裹以锚固。

进一步地，若干应变片（9）等距间隔粘贴在玄武岩纤维板（3）外表面中心线上。

本发明公开了一种玄武岩纤维板与混凝土界面拉剪粘结性能测试方法，采用所述，方法包括以下步骤：

步骤1，按照尺寸和初始剥离角度制作混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）的模板框架，

步骤2，在模板框架中心轴线处打孔，混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）的钢筋（5）背离接触面的远端放置打孔部位，两根钢筋（5）对应接触面的近端均分别套设在同一绝缘管的两端内，确保两根钢筋（5）在同一条直线上；

步骤3，向模板框架内浇筑混凝土并按照标准条件养护指定天数后可拆除模板框架，并得到接触面一侧截面尺寸完全相同的混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）；

步骤4，把切割好的玄武岩纤维板（3）粘贴于混凝土棱柱体（1）、变截面混凝土棱柱体（2）的相对两侧面；玄武岩纤维板（3）一部分粘贴于混凝土棱柱体（1）的侧面，另一部分粘贴于变截面混凝土棱柱体（2）的侧面，且粘贴后玄武纤维板（3）在结构纵沿着变截面混凝土棱柱体（2）表面形成一个初始剥离角度，

步骤5，玄武岩纤维板（3）对应变截面混凝土棱柱体（2）的截面不变区域的一段通过紧固件锚固；

步骤6，在粘贴于混凝土棱柱体（1）的玄武岩纤维板（3）外表面中心线上按照试验需要粘贴应变片（9），以测量玄武岩纤维板（3）在受力过程中的应变分布和变形大小；

步骤7，在混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）两侧对接触面处各布置一个位移计（8），位移计（8）两端跨越混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）的交界面，

步骤8，把位移计（8）和应变片（9）与测试仪器相连接，同时件两端的钢筋（5）与加载设备相连接并进行界面性能测试。

进一步地，步骤1中模板框架对应混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）中间接触部位放置隔板，以便两者分隔。

进一步地，步骤3中照标准条件养护7天后拆除模板框架。

进一步地，步骤4中粘贴时保证纤维板处于两块混凝土侧面的中心位置，粘贴长度为两混凝土块的全长。

进一步地，步骤5具体为：在变截面混凝土棱柱体（2）的右侧截面不变化区段四面紧密缠绕粘贴若干层玄武岩纤维布（4），对受力紧密包裹形成足够的锚固效应。

本发明采用以上技术方案，采用了对称的双面拉剪剥离测试方法，结构在测试过程中对称受力，无需对结构进行特殊固定，避免了常规拉剪混合剥离测试方法中的固定流程；本发明的测试方法可以通过改变变截面混凝土棱柱体（2）的纵向初始剥离角度（7）来设定测试过程中界面的拉应力和剪应力的比值，能够满足更为广泛的性能测试要求；本发明在混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）中间设置聚氯乙烯绝缘管（6），可以确保两根钢筋（5）在同一条直线上，减小结构的不对称性，拥有明显的技术优势；同时，结构可以水平或者竖向布置，测试可以不仅可以在水平地面上进行，也可以在竖向加载仪器上进行，对加载设备的构造要求较小。本发明的特点是测试方法简单、易操作，结构受力明确、测试数据精度高；装置的组装简便，所需零件较少，测试过程中不存在较大的偏心力，可以在任意试验现场组装，可以在界面上产生各种需要的拉剪应力比例，满足测试要求。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明测试装置的结构俯视图；

图2为图1的a-a及b-b剖面示意图；

图3为本发明测试装置的结构立面示意图；

图4为本发明测试装置的结构三维示意图；

图5为玄武岩纤维表面的应变分布图。

附图标记名称如下：混凝土棱柱体（1），变截面混凝土棱柱体（2），玄武岩纤维板（3），玄武岩纤维布（4），钢筋（5），聚氯乙烯绝缘管（6），初始剥离角度（7），位移计（8），应变片（9）。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至图5之一所示，本发明公开了一种玄武岩纤维板与混凝土界面拉剪粘结性能测试装置，其包括混凝土棱柱体（1）、变截面混凝土棱柱体（2）和玄武岩纤维板（3），变截面混凝土棱柱体（2）与混凝土棱柱体（1）接触一端为截面变径区域，变截面混凝土棱柱体（2）背离接触面的另一端为截面不变区域，变截面混凝土棱柱体（2）与混凝土棱柱体（1）在中间接触面部位截面尺寸相同；变截面混凝土棱柱体（2）截面变径区域的截面尺寸沿着远离中间接触面的方向依次增大，且变截面混凝土棱柱体（2）的截面变径区域的斜面与水平面的夹角等于初始剥离角度；

混凝土棱柱体（1）、变截面混凝土棱柱体（2）的相对两侧面分别贯通全长粘贴玄武岩纤维板（3）；玄武岩纤维板（3）对应变截面混凝土棱柱体（2）的截面不变区域的一段通过紧固件锚固；混凝土棱柱体（1）与变截面混凝土棱柱体（2）在中间接触部位安装水平放置的位移计（8）；位移计（8）两端跨越混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）的交界面；玄武岩纤维板（3）外表面中心线上粘贴有应变片（9）；

混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）的中心轴线对齐且各自中心轴线上分别穿设一钢筋（5），钢筋（5）的两端伸出对应端面设置，钢筋（5）的两端连接加载设备，位移计（8）和应变片（9）分别连接测试仪器。

进一步地，混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）各自对应接触面设有绝缘管，绝缘管的两端分别套设在对应侧的钢筋（5）上。

进一步地，套管为聚氯乙烯绝缘管（6）。

进一步地，紧固件为玄武岩纤维布（4），通过截面不变化区段四面缠绕粘贴若干层玄武岩纤维布（4）将玄武纤维板（3）紧密包裹以锚固。

进一步地，若干应变片（9）等距间隔粘贴在玄武岩纤维板（3）外表面中心线上。

本发明的具体测试步骤如下：

第一步：按照尺寸设计和初始剥离角度（7）设计要求制作混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）的模板框，在混凝土中间接触部位放置隔板，使两块混凝土分隔。

第二步：打孔并安装聚氯乙烯绝缘管（6），其直径略大于钢筋直径，两根钢筋（5）埋于混凝土的端部位置均放置于管内，钢筋的另一端放置于模板框架预留打孔部位，确保两根钢筋（5）在同一条直线上。

第三步：向模板框架内浇筑混凝土，按照标准条件进行养护，一般养护7天即可拆除模板，并得到混凝土块体；两个混凝土棱柱体有一测截面尺寸完全相同。

第四步：把切割好的玄武岩纤维板（3）按照要求一部分粘贴于混凝土棱柱体（1）的侧面，另一部分粘贴于变截面混凝土棱柱体（2）的侧面，粘贴时注意保证纤维板处于两块混凝土侧面的中心位置，粘贴长度为两混凝土块的全长；按照相同的操作方法，在混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）另一个侧面进行玄武岩纤维板（3）的粘贴。粘贴后，玄武纤维板（3）在结构纵自动沿着混凝土表面形成一个初始剥离角度（7），该角度为测试前设计的角度，用于测试拉应力和剪应力比例对于界面粘结破坏的影响。

第五步：在变截面混凝土棱柱体（2）的右侧截面不变化区段四面缠绕粘贴若干层玄武岩纤维布（4），以保证界面的最终破坏不发生在变截面混凝土棱柱体（2）一侧，界面的拉剪剥离破坏只能朝混凝土棱柱体（1）的方向发展。缠绕玄武岩纤维布（4）时，需要把该处的玄武纤维板（3）紧密包裹，对受力纤维板形成足够的锚固效应。

第六步：待玄武岩纤维板（3）和玄武岩纤维布（4）与混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）表面粘结良好后，在粘贴于混凝土棱柱体（1）的玄武岩纤维板（3）外表面中心线上按照试验需要粘贴一定数量的应变片（9），以测量玄武岩纤维板（3）在受力过程中的应变分布和变形大小。

第七步：在混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）两侧各布置一个位移计（8），位移计（8）两端跨越混凝土棱柱体（1）和变截面混凝土棱柱体（2）的交界面，注意位移计（8）需要粘贴在没有粘贴玄武岩纤维板（3）的混凝土表面。

第八步：可以将结构水平或竖向放置，把传感器与测试仪器相连接，把两端的钢筋（5）与加载设备相连接并进行界面性能测试。

本发明的主要优点有：

（1）本发明采用了对称的双面拉剪剥离测试方法，结构在测试过程中对称受力，无需对结构进行特殊固定，避免了常规拉剪混合剥离测试方法中的固定流程；

（2）本发明的测试方法可以通过改变变截面混凝土棱柱体的纵向初始剥离角度来设定测试过程中界面的拉应力和剪应力的比值，可以满足广泛的性能测试要求；

（3）本发明采用聚氯乙烯绝缘管确保两根钢筋在同一条直线上，减小结构的不对称性，拥有明显的技术优势；

（4）结构可以水平或者竖向布置，测试可以不仅可以在水平地面上进行，也可以在竖向加载仪器上进行，对加载设备的构造要求较小。

显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。