一种纤维粘结性能测试装置及其成型、脱模、测试方法

本发明涉及纤维性能测试装置及方法，具体为一种纤维粘结性能测试装置及其成型、脱模、测试方法。

背景技术：

1、传统混凝土具有“抗压不抗拉”的特点，拉伸载荷作用下容易出现脆性断裂。为解决这一问题，使用不连续的短切纤维增强水泥基材料得到了高延性水泥基复合材料(简称hdcc)。hdcc中纤维、基体、纤维/基体界面都会影响材料最终的性能，而纤维的桥接能力是hdcc发挥高延性的重要保障，在hdcc受拉过程中纤维/基体界面之间存在着复杂的相互作用关系，力的传递受到纤维拔出过程中与基体之间的化学粘结力、摩擦力以及纤维的应变硬化等影响，决定着纤维的桥接能力。因此，纤维/基体界面关系尤为重要，而单纤维拔出实验是为了探究纤维/基体界面粘结性能的有效手段，有必要更加精确的制备单纤维拔出试件。

2、目前有关专利包括考虑变化试件厚度的单纤维拔出模具，将整根纤维拉直放在模具中浇入水泥基体使纤维全部嵌入水泥基体中的模具，但这些模具得到的单纤维拔出试件，纤维都是全部嵌入到水泥基体内的，无法考虑纤维长度、嵌入角度对纤维/基体界面的粘结性能影响，因此无法很好的分析hdcc的设计理论，根据实验完善设计理论从而从理论角度优选纤维，以及控制纤维嵌入长度与角度达到控制纤维/基体界面粘结性能的效果。

3、申请号为202111037511.7的中国专利公开了一种纤维混凝土中不同埋置长度与角度的拉拔实验装置，基于专利的设计可知，该装置只适用于刚性纤维(夹持装置无法很好夹持纤维直径小于40μm的柔性纤维，且螺栓23压紧会破坏柔性纤维，不利于单纤维拔出实验的进行，而不压紧螺栓，纤维无法移动)。此外，该装置无法直接用于耐久性研究，其刚性装置易受盐溶液腐蚀破坏，由于柔性纤维的特殊性，纤维表面若存在盐结晶等会使纤维自身重量大幅提高，从而对基体产生拉力，影响后续拔出实验结果的准确性。因而，柔性纤维进行耐久性实验需要对纤维进行适当保护，而该装置无法保证这一点。最后，该装置一次成型的样品数量少，对于柔性纤维而言，单纤维拔出实验的离散性过大，需要大量实验数据才能获得较为可信的实验结果。因而该装置无法很好的适用于短切柔性纤维的单纤维性能测试。

4、总的来说，现有单纤维拔出模具无法考虑纤维嵌入长度与角度对纤维/基体界面的影响，以及没有考虑盐侵蚀环境单纤维拔出试件的影响，测试准确度有待进一步提高。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种能够研究纤维埋入深度与角度影响的纤维粘结性能测试装置，本发明的另一目的是提供一种简单方便的纤维粘结性能测试装置的成型方法，本发明的再一目的是提供一种能够避免侵蚀环境影响的纤维粘结性能测试装置的脱模方法，本发明的又一目的是提供一种操作方便、效率高的纤维粘结性能测试装置的测试方法。

2、技术方案：本发明所述的一种纤维粘结性能测试装置，包括支撑架，支撑架上设置若干组互相平行的成型装置；成型装置包括顶板、底板，顶板、底板通过螺栓固定；顶板上设置成型孔，底板上设置成型凹槽，成型孔、成型凹槽的位置相对正并围合成用于浇筑水泥浆体、放置纤维的空腔；成型凹槽处设置角度标尺、长度标尺。

3、进一步地，支撑架上设置挂钩，支撑架通过挂钩与成型装置相连。底板两端设置连接杆，连接杆与挂钩相连。

4、进一步地，成型凹槽为方形。成型凹槽的两端均设置角度标尺。

5、进一步地，长度标尺为若干同心圆。

6、进一步地，纤维的直径为微米级。

7、上述纤维粘结性能测试装置的成型方法，包括以下步骤：

8、步骤一，将顶板置于底板上，用螺栓将其固定在一起；

9、步骤二，将脱模油涂覆在成型孔、成型凹槽的表面，并将搅拌好的水泥浆体倒入成型凹槽内，进行振捣；

10、步骤三，根据角度标尺、长度标尺，在顶板、底板之间的缝隙内嵌入纤维；

11、步骤四，用保鲜膜覆盖在模具表面，室温下养护，得到单纤维拔出试件。

12、上述纤维粘结性能测试装置的脱模方法，包括以下步骤：取掉表面保鲜膜，拧开螺栓，将顶板从左右两个方向移开，取出单纤维拔出试件。

13、上述纤维粘结性能测试装置的测试方法，包括以下步骤：

14、a、单纤维拔出试件的两侧纤维自由端粘挂胶水，固化；

15、b、将单纤维拔出试件固定在高精度短切纤维力学性能测试仪上，纤维自由端置于楔形活动支架内；

16、c、调整单纤维拔出试件位置，保证测试仪的拉伸方向与试件的轴向方向一致；

17、d、采用位移控制方式加载，加载速度为0.001～0.002mm/s，直至纤维拔出或断裂。

18、有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

19、1、能够根据实验需要自由选择纤维的嵌入长度与嵌入角度，便于研究纤维埋入深度与角度对纤维/基体的粘结性能的影响；

20、2、只需使用保鲜膜对基体外的纤维自由端进行包覆，即可将模具与试件置于干湿循环箱内进行盐侵蚀实验，操作方便，效率高；

21、3、能够一次性浇筑多个单纤维拔出试件，操作简单快捷，每个试件独立，便于拆模，且模具可以叠放在支撑架上，节约存放于干湿循环箱或浸泡箱内的实验空间。

技术特征：

1.一种纤维粘结性能测试装置，其特征在于：包括支撑架(1)，所述支撑架(1)上设置若干组互相平行的成型装置(2)；所述成型装置(2)包括顶板(21)、底板(22)，所述顶板(21)、底板(22)通过螺栓(3)固定；所述顶板(21)上设置成型孔(211)，所述底板(22)上设置成型凹槽(221)，所述成型孔(211)、成型凹槽(221)的位置相对正并围合成用于浇筑水泥浆体、放置纤维的空腔；所述成型凹槽(221)处设置角度标尺(222)、长度标尺(223)。

2.根据权利要求1所述的一种纤维粘结性能测试装置，其特征在于：所述支撑架(1)上设置挂钩(4)，所述支撑架(1)通过挂钩(3)与成型装置(2)相连。

3.根据权利要求2所述的一种纤维粘结性能测试装置，其特征在于：所述底板(22)两端设置连接杆(224)，所述连接杆(224)与挂钩(4)相连。

4.根据权利要求1所述的一种纤维粘结性能测试装置，其特征在于：所述成型凹槽(221)为方形。

5.根据权利要求1所述的一种纤维粘结性能测试装置，其特征在于：所述成型凹槽(221)的两端均设置角度标尺(222)。

6.根据权利要求1所述的一种纤维粘结性能测试装置，其特征在于：所述长度标尺(223)为若干同心圆。

7.根据权利要求1所述的一种纤维粘结性能测试装置，其特征在于：所述纤维(5)的直径为微米级。

8.根据权利要求1所述的一种纤维粘结性能测试装置的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种纤维粘结性能测试装置的脱模方法，其特征在于，包括以下步骤：取掉表面保鲜膜，拧开螺栓(3)，将顶板(21)从左右两个方向移开，取出单纤维拔出试件(6)。

10.根据权利要求8所述的一种纤维粘结性能测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种纤维粘结性能测试装置及其成型、脱模、测试方法，包括支撑架，支撑架上设置若干组互相平行的成型装置；成型装置包括顶板、底板，顶板、底板通过螺栓固定；顶板上设置成型孔，底板上设置成型凹槽，成型孔、成型凹槽的位置相对正并围合成用于浇筑水泥浆体、放置纤维的空腔；成型凹槽处设置角度标尺、长度标尺。支撑架上设置挂钩，支撑架通过挂钩与成型装置相连。本发明能够根据实验需要自由选择纤维的嵌入长度与嵌入角度，便于研究纤维埋入深度与角度对纤维/基体的粘结性能的影响；只需使用保鲜膜对基体外的纤维自由端进行包覆，即可将模具与试件置于干湿循环箱内进行盐侵蚀实验，操作方便，效率高。

技术研发人员：郭丽萍,卡尔,费香鹏,丁子珂
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19