加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置的製作方法

2023-07-27 06:36:26

專利名稱：加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型主要用於建設科學技術領域中，在混凝土結構加固改造中，結構膠粘結加固材料和混凝土基材時的測試其抗剪粘結強度的裝置。
背景技術：
混凝土結構工程加固改造項目中，有需要在混凝土基材上粘貼鋼板、複合增強纖維等加固材料的技術措施。此類措施通過結構膠將加固材料粘貼到混凝土基體上，充分發揮加固材料抗拉強度高的特點，達到加固補強的目的。此項技術的關鍵在於加固材料與混凝土基體的協調變形與共同受力，兩者之間協調變形則完全依靠結構膠提供的剪切粘結力提供，因而抗剪粘結強度是衡量粘接材料性能的重要指標。加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度能最直接反映結構膠的性能，目前尚無相應的測定方法。在國家標準《混凝土結構加固設計規範》GB50367-2006、《建築結構加固工程施工質量驗收規範》GB50550-2010、標準化協會標準《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》CECS146:2003 (2007年版)中，關於結構膠的性能指標，有正拉粘結強度、鋼一鋼抗剪強度等性能，但均不能反映加固材料與基材的抗剪粘結強度這一重要指標。標準附錄中有「結構膠粘合加固材料與基材的正拉粘結強度試驗室測定方法」，用以評價結構膠的正拉粘結強度，但是測試時的結構膠應力狀態(垂直於加固材料表面的正應力)與結構正常受力時的應力狀態(平行於加固材料表面的剪應力)並不相同，正拉粘結強度與抗剪粘結強度反映的是結構膠兩個不同方面的粘結性能。在國家標準《膠粘劑拉伸剪切強度的測定(剛性材料對剛性材料)》GB/T7124-2008中有膠粘劑拉伸剪切強度(剛性材料對剛性材料)的測試方法，該方法是在平行於粘接面的試樣主軸方向上施加拉伸力，檢測出剛性材料單搭接粘接處(即鋼片對鋼片或纖維板對纖維板)的剪切應力，在一定程度上反映了結構膠材料本身的粘結強度。但在實際加固工程中結構正常受力時，結構膠最直接的粘結性能指標是所粘結的加固材料與混凝土基材間的抗剪粘結強度，由於混凝土材料抗拉強度較低，無法按該標準製作加固材料對混凝土薄板的試樣，故此強度指標無法通過該標準進行測試。該標準中測試的結構膠粘結性能指標僅僅是加固材料與加固材料之間的粘結抗剪強度，故該標準中明確註明了 「從單搭接膠結件得到的剪切強度值不能作為結構膠接的設計應力」。當前有發明專利「剪切強度測試儀及剪切測試方法」(專利號:ZL201010107968.6)，是在工程結構加固改造項目中混凝土結構採用淺層嵌固高強板條或表面粘貼高強板條時，檢測板條與原混凝土結構之間粘結剪切強度的專用儀器和方法。該設備分為測力杆、剪切支架、示數儀三部分，通過旋緊測力杆螺栓，使剪切支架端部張開，利用傳力靴抵住粘結完成的板條並對其推壓，使之與混凝土界面粘結破壞，採用測力杆內設的拉壓傳感器測試剪切力的大小，由示數儀顯示最大剪切力。該發明專利採用局部破損的手段，在被加固的構件上切割出一定面積的加固材料，現場測試該面積範圍內加固材料與基材的抗剪粘結強度，可以反映粘貼加固的施工質量。但是該發明專利僅能檢測具有一定厚度的加固材料的粘結剪切強度，需要傳力靴抵住並推動板條使之與混凝土基材間產生剪切破壞，對於厚度較小的板條(I 2mm)及纖維布(0.111 0.167mm)等加固材料時，由於傳力靴難以做到僅抵住加固材料而不接觸混凝土，往往無法推動板條或纖維布使之剪切破壞，該方法的使用具有一定的局限性；採用該發明專利測試時加固材料受壓力作用，與實際工程中受拉力的情況不符；採用該發明專利時需對加固材料進行切割，不僅對加固材料和被加固構件有一定的損傷，切割時產生的高溫會影響粘接材料的性能，影響測試結果。故該發明專利不能完全適應加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度的測試。
發明內容為了彌補結構膠粘合加固材料與混凝土基材時抗剪粘結強度檢測方法的不足，保證結構膠的粘結性能和加固材料與結構膠的匹配性，保證加固工程質量，本實用新型提供了一種加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度的測試裝置及方法。本方案所採取的技術措施是，一種加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置，其特徵是它包括設置在上混凝土試塊外緣的上掛架以及下混凝土試塊外緣的下掛架，上掛架底面中間位置設置V形凸起，下掛架頂面中間位置設置V形凹槽與上掛架的V形凸起配合，V形凸起在凹槽內繞接觸線樞轉一定角度。本方案的具體特點還有，所述上掛架包括位於混凝土試塊上方的陽角蓋板和位於混凝土試塊下方的刀口託板，陽角蓋板和刀口託板通過至少一條上連接條連接在一起，在刀口託板底面設置V形凸起。所述下掛架包括位於上部的刀槽蓋板和位於下部的陽角託板，刀槽蓋板和陽角託板通過至少一條下連接條連接在一起；在刀槽蓋板頂面設置V形凹槽，V形凸起及V形凹槽均與陽角蓋板平行布置。上連接條為兩條且均勻分布在陽角蓋板和刀口託板的與V形凹槽平行的側面上；下連接條為兩條且均勻分布在刀槽蓋板和陽角託板的與V形凹槽平行的側面上。在混凝土試塊上位於陽角蓋板和陽角託板對側分別設置定位蓋板。上掛架和下掛架四角設置四根定位條，定位條上設置四個定位孔，穿過定位孔的螺栓分別旋入陽角蓋板，刀口託板，刀槽蓋板和陽角託板上對應設置的螺紋孔中將陽角蓋板，刀口託板，刀槽蓋板，陽角託板和定位蓋板整體地固定在一起。連接條及定位條的螺栓孔均為長條形，可以調整託板與蓋板的間距，以便適應存在製作誤差的混凝土試塊。V形凸起的高度為10mm，角度為80° 90° ;V形凹槽凹進的深度為3mm，角度為110。 120。。本方案的有益效果是:上掛架和下掛架形成可以固定混凝土標準試塊的空間框架，並且形成空間槓桿體系，在加載設備對陽角蓋板施壓以後，混凝土試塊有繞刀口託板V形凸起端部樞轉的趨勢，使加固材料與混凝土試塊表面間產生剪切力。定位條的作用是臨時固定混凝土試塊，保證在混凝土試塊側面粘貼加固材料、結構膠養護和試驗裝置在試驗機就位的過程中，混凝土試塊不產生相對位移，結構膠不被擾動。連接條、定位條設長條形螺栓孔，其作用是可以調整蓋板間距，以便適應存在製作誤差的混凝土試塊。在測試過程中，連接條不受力。採用試驗機或其它加荷設備對陽角蓋板和陽角託板施壓後，加固材料與混凝土基材之間產生剪切粘結力τ (y)，其受力狀態與工程中的受力狀態一致。試驗裝置的刀口託板V型凸起接觸線位於混凝土試塊的中部，剪切粘結力τ (y)的合力T與試驗機的壓力大小相等。當結構膠的剪切粘結力達到極限值並最終破壞時，即可通過極限壓力N和破壞的粘結面積A計算出抗剪粘結強度f'。該設備具有構造簡單，操作簡便，安全可靠，易於維護等優點，測試結構膠粘合加固材料與混凝土基材的抗剪粘結強度時，可採用強度和集料配比與待加固的構件混凝土相近的混凝土試塊，以便更好地評價結構膠應用於實際工程時的粘結性能及其與加固材料的適配性。該測試方法試驗數據穩定，試驗方法可靠，適用於測試加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度的測試。受力情況分析如下圖4所示，加載設備壓力由陽角蓋板(陽角託板)傳至混凝土試塊，然後傳至刀口託板(刀槽蓋板)，連接條在試驗過程中不受力。在壓力的作用下，試塊有圍繞V形凸起接觸線(O處)樞轉的趨勢，加固材料產生拉力T阻止其轉動，加固材料與混凝土基材之間產生剪切粘結力。試驗過程中剪切粘結力的合力(加固材料拉力)、加載設備壓力繞V形凸起接觸線力矩平衡，試驗過程中直至破壞，結構膠剪切變形極小，故試塊樞轉極小，剪切粘結力的合力、加載設備壓力始終平行。試驗破壞時，加載設備極限壓力為N，結構膠剪切力合力(加固材料拉力)為T，試驗裝置的刀口託板V型凸起接觸線位於混凝土試塊的中部，T、N的力臂均為75mm，由力矩平衡方程:
權利要求1.種加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置，其特徵是它包括設置在上混凝土試塊外緣的上掛架以及下混凝土試塊外緣的下掛架，上掛架底面中間位置設置V形凸起，下掛架頂面中間位置設置V形凹槽與上掛架的V形凸起配合，V形凸起在凹槽內繞接觸線樞轉一定角度。
2.據權利要求1所述的加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置，其特徵是所述上掛架包括位於混凝土試塊上方的陽角蓋板和位於混凝土試塊下方的刀口託板，陽角蓋板和刀口託板通過至少一條上連接條連接在一起，在刀口託板底面設置V形凸起；所述下掛架包括位於上部的刀槽蓋板和位於下部的陽角託板，刀槽蓋板和陽角託板通過至少一條下連接條連接在一起；在刀槽蓋板頂面設置V形凹槽，V形凸起和陽角蓋板平行布置。
3.據權利要求2所述的加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置，其特徵是上連接條為兩條且均勻分布在陽角蓋板和刀口託板的與V形凹槽平行的側面上；下連接條為兩條且均勻分布在刀槽蓋板和陽角託板的與V形凹槽平行的側面上。
4.據權利要求2所述的加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置，其特徵是在混凝土試塊上位於陽角蓋板和陽角託板對側分別設置定位蓋板。
5.據權利要求4所述的加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置，其特徵是上掛架和下掛架四角設置四根定位條，定位條上設置四個定位孔，穿過定位孔的螺栓分別旋入陽角蓋板，刀口託板，刀槽蓋板和陽角託板上對應設置的螺紋孔中將陽角蓋板，刀口託板，刀槽蓋板，陽角託板和定位蓋板整體地固定在一起。
6.據權利要求5所述的加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置，其特徵是連接條及定位條的螺栓孔均為長條形。
7.據權利要求1所述的加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置，其特徵是V形凸起的高度為10mm，角度為80° 90° ;V形凹槽凹進的深度為3mm，角度為110° 120。。
專利摘要一種加固材料與混凝土間結構膠抗剪粘結強度測試裝置，其特徵是它包括設置在上混凝土試塊外緣的上掛架以及下混凝土試塊外緣的下掛架，上掛架底面中間位置設置V形凸起，下掛架頂面中間位置設置V形凹槽與上掛架的V形凸起配合，V形凸起在凹槽內繞接觸線樞轉一定角度。測試方法的具體步驟是將上掛架放置到下掛架上，使V形凸起放置在V形凹槽中並使用定位條固定；用結構膠將加固材料粘貼到試塊側面，加固材料在兩試塊的粘貼面積相等，待結構膠完全固化後，拆除混凝土試塊一側的全部定位蓋板和全部定位條，施加壓力使混凝土試塊有繞V形凸起接觸線樞轉的趨勢，從而產生剪切粘結力並達到極限值被破壞時，即可算出抗剪粘結強度。
文檔編號G01N19/04GK202928939SQ20122063936
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者成勃, 崔士起, 姜麗萍, 成濤, 李潭 申請人:山東省建築科學研究院