一種水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開一種水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置，包括加固的舊混凝土與水泥基復合材料加固層試樣、底座、固定機構、加載機構、支撐螺桿；固定機構包括可移動前擋板和定位后擋板，二者通過連接螺桿連接并將舊混凝土部分固定于底座上；加載機構包括升降式滑軌、軌道式滑框、受拉鋼索及定滑輪；軌道式滑框底面與水泥基復合材料加固層結合面齊平，升降式滑軌可自由升降的固定在支撐螺桿上，軌道式滑框可滑動的固定在升降式滑軌上，定滑輪固定于升降式滑軌一端并通過受拉鋼索與軌道式滑框連成一體。該裝置簡單、易操作，且便于組裝和測試，基于該裝置的試驗方法能有效測定水泥基復合材料加固混凝土結構的界面粘結性能。

Device and method for reinforcing concrete interface shear test by cement base composite material

Concrete interface shear test device of the invention discloses a reinforced cement composite layer, including sample, base, fixing mechanism, loading mechanism, support screw and old concrete cement composite reinforcement reinforcement; the fixing mechanism comprises a movable front plate and positioning baffle two through a connecting screw connection and old concrete fixed on the base; the loading mechanism comprises a lifting slide rail type sliding frame, tension cable and fixed pulley; rail type sliding frame bottom cementitious composites and surface strengthening layer with surface flush, lifting rail can freely lift fixed on the support screw, rail type sliding frame can be fixed on the slide lift slide, fixed pulley fixed on the lifting rail end and by tension cables and rail type sliding frame integrally. The device is simple, easy to operate and easy to assemble and test. Based on the test method of this device, it can effectively determine the interfacial bonding properties of cement composite reinforced concrete structures.

【技術實現步驟摘要】
一種水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置及方法
本專利技術屬于建筑用試驗設備
，具體涉及一種水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置及方法。
技術介紹
已有建筑結構受環境和荷載長期作用后易受損、劣化，對其進行加固修復可有效保障原結構的安全性和使用功能。采用高性能水泥基復合材料(如纖維網、鋼筋網增強水泥基復合材料)對混凝土結構進行加固是目前加固工程領域廣泛關注的一種新型加固方法，該方法中加固層通常為薄層結構，這有利于維持原結構截面尺寸且不增加自重。與傳統的采用膠黏劑粘貼FRP和鋼板加固方法相比，水泥基復合材料與原結構基材間有更好的相容性，彌補了普通粘貼加固方法不宜用于潮濕、高溫等復雜環境的缺陷。混凝土加固工程中，加固層材料與原混凝土結合面處必須具有足夠的粘結強度才能保證二者協同受力變形，否則新舊材料在受力過程中可能會出現脫粘、滑移及變形不協調等，進而導致加固失效。新舊材料間的粘結強度通常采用界面抗剪強度試驗進行測定，傳統的界面抗剪強度試驗是將兩個分別由新舊混凝土構成的“L”字型試件正反疊合澆筑成“Z”字型試件，再在試件上下表面施加壓力使新舊混凝土在結合面處產生錯動、形成剪應力，根據試件結合面面積A和破壞時的極限壓力F確定界面抗剪強度(τ＝F/A)。盡管采用上述方法測定界面抗剪強度比較簡單，但該方法重在強調兩種不同材料結合面的粘結情況，未直接考慮實際加固層的真實受力情況、不同的粘結破壞形態以及加固層中增強材料(纖維網或鋼筋網)和厚度等因素對界面粘結性能的影響，而這對于高性能水泥基復合材料加固混凝土結構技術的有效應用尤為重要。盡管目前已有部分研究者通過在壓力試驗機上配置簡易的“凹形”或“凸形”底座，讓豎向壓力作用下兩側粘貼水泥基復合材料的混凝土加固試件在凹形或凸形底座內外形成錯動，完成加固層和舊混凝土間的雙面剪切試驗，但該試驗結果受被加固試件澆筑時的尺寸精度控制、兩側加固層的施工質量、兩側結合面的處理情況及加載偏心等的影響很大，試驗中極易因兩側加固層受力不均勻出現單側加固層首先脫粘或破壞的現象，從而無法準確測定加固層和舊混凝土二者的界面抗剪強度。因此，針對水泥基薄板加固層與原混凝土界面之間的粘結性能試驗，需要采用專門的剪切試驗裝置進行界面抗剪強度測試，但目前此類試驗裝置還尚未見報道。
技術實現思路
針對上述現有技術中的不足，本專利技術提供了一種結構簡單、操作方便、測試準確度更高的適用于水泥基薄板加固層與舊混凝土界面粘結性能測試的剪切試驗裝置和方法。為實現上述目的之一提供一種水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置，本專利技術采用了以下技術方案：一種水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置，包括加固的舊混凝土與水泥基復合材料加固層試樣、底座、固定機構、加載機構、固定于底座的四角位置以支撐加載機構的支撐螺桿；所述固定機構包括可移動前擋板和定位后擋板，二者通過連接螺桿連接并將舊混凝土部分固定于底座上；所述加載機構包括升降式滑軌、軌道式滑框、受拉鋼索及定滑輪；所述軌道式滑框底面與水泥基復合材料加固層結合面齊平，所述升降式滑軌可自由升降的固定在支撐螺桿上，所述軌道式滑框可滑動的固定在升降式滑軌上，所述定滑輪固定于升降式滑軌一端并通過受拉鋼索與軌道式滑框連成一體，從而通過受拉鋼索和定滑輪將豎向荷載轉化為水平拉力施加于軌道式滑框上，使水泥基復合材料加固層與舊混凝土沿二者粘結面即界面發生交錯運動。優選的，所述底座設為長方形厚鋼板；所述定位后擋板焊接固定于底板上，所述可移動前擋板與底座構成前擋板在底座內可前后移動的工位配合。進一步的，所述底座上設有多排均勻分布的倒“T”型內嵌式滑槽，所述可移動前擋板底部設有多個“工”字形板支，且“工”字形板支與倒“T”型內嵌式滑槽的數量相同，從而所述可移動前擋板與底座通過“工”字形板支與倒“T”型內嵌式滑槽實現前擋板和后擋板之間距離的調整。優選的，所述底座上的可移動前擋板與定位后擋板通過連接螺桿在試樣兩側連接，且通過調節連接螺桿對加固試件的舊混凝土部分進行夾緊、固定。優選的，所述軌道式滑框通過兩側的卡槽與升降式滑軌連接；所述卡槽內嵌有在水平拉力作用下自由滾動的鋼珠，使軌道式滑框滑框沿升降式滑軌自由滑動。優選的，所述升降式滑軌表面設有刻度尺。本專利技術的目的之二是提供一種上述水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置的試驗方法，包括如下步驟：S1、首先，將采用水泥基復合材料加固的混凝土試件放置于底座上，將加固側朝上并讓試件一端緊貼定位后擋板，根據試件尺寸調整可移動前擋板與定位后擋板的距離，再通過連接螺桿將前、后擋板連接并固定牢靠，以充分固定加固試件的舊混凝土部分；S2、然后，通過支撐螺桿調整加載機構的高度，保證軌道式滑框的下邊緣與水泥基薄板加固層即水泥基復合材料加固層的界面齊平，使水泥基薄板加固層與舊混凝土在水平拉力作用下可沿二者的結合面發生水平錯動，形成有效界面剪應力；再通過對受拉鋼索施加豎向荷載，并通過定滑輪將豎向荷載轉化為水平拉力施加于軌道式滑框上，滑框帶動水泥基薄板加固層在升降式滑軌上自由滑動，直至加固層破壞或與舊混凝土間脫粘，停止加載；S3、通過外加力傳感器和位移計同步測量施加的荷載和試件加載端相應的滑移量，或利用滑軌上刻度尺適時記錄施加荷載所對應的位移量，最后繪制界面剪應力-滑移全曲線。本專利技術的有益效果在于：1)、現有界面剪切試驗裝置大多適用于混凝土加固層采用較厚的塊體材料，重在測試兩種材料結合面處的粘結情況，未考慮加固層材料厚度、自身特性等對界面粘結性能的影響，因而不能準確反映實際加固層與舊混凝土界面間的真實受力情況，尤其是當混凝土加固層采用纖維增強高性能水泥基復合材料時。本專利技術的界面剪切試驗裝置可有效測試高性能水泥基薄板與原混凝土結構間的界面粘結性能，可直接針對水泥基薄板加固層與舊混凝土界面間的粘結情況進行試驗，能全面反映復合材料的截面尺寸、配筋率(或配網率)及強度等因素對界面粘結性能的影響，同時該試驗裝置也適用于混凝土加固層采用塊體材料的新舊材料界面粘結性能試驗。2)、目前針對水泥基薄板加固層與舊混凝土間的界面粘結性能的測定主要采用是雙面剪切試驗方法，該方法是通過在舊混凝土試件兩側粘貼復合材料薄板加固層，再配以專門的凹形或凸形加載支座施加豎向壓力完成加固層與舊混凝土間的界面剪切試驗；但雙面剪切試驗結果受舊混凝土澆筑時的尺寸精度控制、兩側加固層的施工、兩側結合面的處理情況及加載偏心等的影響很大，試驗中極易因兩側加固層受力不均勻出現單側加固層先脫粘或破壞的現象，從而無法有效測定加固層和舊混凝土二者間的實際界面抗剪強度。本專利技術的界面剪切試驗裝置采用的是單面剪切試驗方法，且加載裝置可沿支撐螺桿調整高度，排除了雙面剪切試驗過程的不定因素對試驗結果的影響，可有效測定水泥基復合材料薄層與舊混凝土間的界面粘結性能。3)、本專利技術的試驗裝置簡單，各裝置間連接可靠、合理，安裝、測試簡便；其中固定機構在底座范圍內可對不同尺寸的加固試件進行固定；加載機構可在支撐螺桿高度范圍內自由升降，即試驗不受加固試件澆筑和施工等導致的尺寸誤差影響，能確保在水平力作用下水泥基薄板加固層與舊混凝土結合面處能形成有效界面剪應力；此外，加載滑框與軌道間設有自由滾動的鋼珠，能有效減小二者間的摩擦力，使得所測結果準確、可靠，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置，包括加固的舊混凝土(5)與水泥基復合材料加固層(6)試樣，其特征在于：還包括底座(1)、固定機構、加載機構、固定于底座(1)的四角位置以支撐加載機構的支撐螺桿(7)；所述固定機構包括可移動前擋板(3)和定位后擋板(2)，二者通過連接螺桿(4)連接并將舊混凝土(5)部分固定于底座(1)上；所述加載機構包括升降式滑軌(8)、軌道式滑框(9)、受拉鋼索(10)及定滑輪(11)；所述軌道式滑框(9)底面與水泥基復合材料加固層(6)結合面齊平，所述升降式滑軌(8)可自由升降的固定在支撐螺桿(7)上，所述軌道式滑框(9)可滑動的固定在升降式滑軌(8)上，所述定滑輪(11)固定于升降式滑軌(8)一端并通過受拉鋼索(10)與軌道式滑框(9)連成一體，從而通過受拉鋼索(10)和定滑輪(11)將豎向荷載轉化為水平拉力施加于軌道式滑框(9)上，使水泥基復合材料加固層(6)與舊混凝土(5)沿二者粘結面發生交錯運動。

【技術特征摘要】
1.一種水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置，包括加固的舊混凝土(5)與水泥基復合材料加固層(6)試樣，其特征在于：還包括底座(1)、固定機構、加載機構、固定于底座(1)的四角位置以支撐加載機構的支撐螺桿(7)；所述固定機構包括可移動前擋板(3)和定位后擋板(2)，二者通過連接螺桿(4)連接并將舊混凝土(5)部分固定于底座(1)上；所述加載機構包括升降式滑軌(8)、軌道式滑框(9)、受拉鋼索(10)及定滑輪(11)；所述軌道式滑框(9)底面與水泥基復合材料加固層(6)結合面齊平，所述升降式滑軌(8)可自由升降的固定在支撐螺桿(7)上，所述軌道式滑框(9)可滑動的固定在升降式滑軌(8)上，所述定滑輪(11)固定于升降式滑軌(8)一端并通過受拉鋼索(10)與軌道式滑框(9)連成一體，從而通過受拉鋼索(10)和定滑輪(11)將豎向荷載轉化為水平拉力施加于軌道式滑框(9)上，使水泥基復合材料加固層(6)與舊混凝土(5)沿二者粘結面發生交錯運動。2.根據權利要求1所述的一種水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置，其特征在于：所述底座(1)設為長方形厚鋼板；所述定位后擋板(2)焊接固定于底板(1)上，所述可移動前擋板(3)與底座(1)構成前擋板在底座(1)內可前后移動的工位配合。3.根據權利要求2所述的一種水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置，其特征在于：所述底座(1)上設有多排均勻分布的倒“T”型內嵌式滑槽，所述可移動前擋板(3)底部設有多個“工”字形板支，且“工”字形板支與倒“T”型內嵌式滑槽的數量相同，從而所述可移動前擋板(3)與底座通過“工”字形板支與倒“T”型內嵌式滑槽實現前擋板和后擋板之間距離的調整。4.根據權利要求1所述的一種水泥基復合材料加固混凝土界面剪切試驗裝置，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張勤，王娜，李三亞，吳耀青，
申請(專利權)人：河海大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32