專利名稱：一種測定高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測定高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外對GFRP筋(GFRP是玻璃纖維的英語縮寫)粘結(jié)強(qiáng)度的研究雖然已經(jīng) 取得了一定的成果，但也存在著一些問題，如國內(nèi)外已進(jìn)行的粘結(jié)試驗(yàn)大多為拉拔試驗(yàn)，試 驗(yàn)方法單一，經(jīng)常出現(xiàn)試驗(yàn)失敗情況，其主要原因是，如果伸出的GFRP筋太長，進(jìn)行拉拔試 驗(yàn)時，使得伸出的GFRP筋先產(chǎn)生彈性形變，因此，影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性；另外，如果GFRP 筋與混凝土結(jié)合特別緊密，則需要加大夾頭的夾持力才可夾牢伸出的GFRP筋，此時容易將 伸出的GFRP筋夾碎，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗，因此，現(xiàn)有的測試方法，所得到的測試結(jié)果具有較大的 局限性，而且很難試驗(yàn)成功。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種測定高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的方法，該測定 高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的方法易于實(shí)施，成本低廉。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種測定高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的方法，其特征在于，包括以下步 驟A 試件澆注在立方體澆注模中，將高強(qiáng)玻璃纖維筋垂直插入垂直放置的PVC塑 料套管中，插入的深度為0. 5 1cm，使得高強(qiáng)玻璃纖維筋的下端處于立方體澆注模的中心 位置，高強(qiáng)玻璃纖維筋的頂端伸出立方體澆注模；然后進(jìn)行澆注操作；高強(qiáng)玻璃纖維筋與 PVC塑料套管進(jìn)行過盈配合以防止?jié)沧r混凝土進(jìn)入PVC塑料套管中；澆注完畢24h后拆 模，得到試件；B 加載過程將試件放入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)到齡期后取出進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)在液壓萬能試 驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，具體過程如下將試件水平放置于液壓萬能試驗(yàn)機(jī)的下壓頭上面，先把液壓萬能試驗(yàn)機(jī)的上壓頭 降到與高強(qiáng)玻璃纖維筋頂端相接觸，開始加載，加載時，垂直方向的加載速度控制在不大于 1. 27mm/min，直到試件破損，記錄試件破損時的最大荷載值；C 粘接強(qiáng)度計(jì)算高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度值τ由下式計(jì)算 <formula>formula see original document page 3</formula>其中d為高強(qiáng)玻璃纖維筋的直徑；Ia為高強(qiáng)玻璃纖維筋的埋置長度；F為粘結(jié)破損時的最大荷載值。高強(qiáng)玻璃纖維筋頂端高于水泥塊頂面距離為1 3cm，試件尺寸為150 X 150 X 150mm。作為改進(jìn)，在步驟A中一次澆注多個試件，在步驟C中，對所述多個試件的高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度值τ取平均值作為最終的高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng) 度測量值。GFRP筋的粘結(jié)錨固長度為直徑的4倍，因此根據(jù)GFRP筋的直徑可以大致確定試件 尺寸的范圍。GFRP筋插入PVC塑料套管的長度、試件尺寸、PVC塑料套管長度的要求不是很 嚴(yán)格，即這些參數(shù)對試驗(yàn)結(jié)果影響較小。高強(qiáng)玻璃纖維筋頂端高于水泥塊頂面距離為1 3cm，是因?yàn)槿绻L了，很難將其往混凝土中壓入。加載速度是按CSA標(biāo)準(zhǔn)對試驗(yàn)機(jī)的要 求，實(shí)際加載速度為0. 5mm/min由計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行加載，可更地好記錄荷載位移讀數(shù)及試 驗(yàn)現(xiàn)象有益效果為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明巧妙的提出了一種逆向方法來測量高強(qiáng)玻璃纖維 (GFRP)筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的試驗(yàn)方法，即將現(xiàn)有的拉拔試驗(yàn)改為壓入試驗(yàn)，即將高強(qiáng)玻 璃纖維(GFRP)筋壓入混凝土中，為了與壓入試驗(yàn)配套，設(shè)置了 PVC塑料套管。采用壓入式 的試驗(yàn)方法，可以最大限度的克服拉拔試驗(yàn)中容易夾碎高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋夾持部分 導(dǎo)致試驗(yàn)失敗的缺點(diǎn)，也克服了現(xiàn)有技術(shù)中測量不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋外 表面為螺紋狀，是為了模擬螺紋鋼。本發(fā)明的測定高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋與混凝土粘結(jié) 強(qiáng)度的試驗(yàn)方法，是利用在自由端設(shè)置PVC塑料套管，隔離高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋與混凝 土之間的粘結(jié)，來控制高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋的埋置長度，并將粘結(jié)區(qū)設(shè)置在混凝土試件 的中心(有充分的混凝土保護(hù)層)，高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋的端部直接插裝在PVC塑料套 管中，通過對高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋頂端施加的荷載(壓力)來測定這種由高強(qiáng)玻璃纖 維(GFRP)筋與混凝土之間形成的機(jī)械咬合力的大小，根據(jù)施加荷載大小及高強(qiáng)玻璃纖維 (GFRP)筋與混凝土之間的滑動位移來計(jì)算其粘結(jié)強(qiáng)度。PVC塑料套管用于隔離高強(qiáng)玻璃纖 維(GFRP)筋與混凝土之間的粘結(jié)，因此，采用這種方法得到的測量結(jié)果，能更準(zhǔn)確的反映 測量高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度。另外，本發(fā)明的試驗(yàn)方法簡單，成本低廉，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。


圖1為實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)組合結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為試件尺寸示意圖。標(biāo)號說明1-上壓頭，2-下壓頭，3-壓力機(jī)升降裝置，4-水泥混凝土塊，5-高強(qiáng)玻 璃纖維(GFRP)筋，6-PVC塑料套管，7-電腦顯示器。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合圖和具體實(shí)施過程對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明實(shí)施例1 本發(fā)明先將待測量的高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋及PVC塑料套管切割成試驗(yàn)所需長 度(如圖2所示)GFRP筋長度為130mm，PVC塑料套管長度為60mm，澆筑混凝土立方體 試件，試件尺寸為150 X 150 X 150 (mm)，采用水平方向澆注。澆注完畢24h后拆模，之后放入標(biāo)注條件(室溫20°C 士2°C，相對濕度在95%以上)的養(yǎng)護(hù)室，養(yǎng)護(hù)到齡期(標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期 為28d)后進(jìn)行試驗(yàn)。測量時采用最大持荷為IOOkN的液壓萬能試驗(yàn)機(jī)，保證試驗(yàn)過程中位 移加載速度控制不大于1. 27mm/min,由計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行加載，同時記錄荷載位移讀數(shù)并進(jìn) 行分析得出結(jié)果。下面通過實(shí)例具體說明測試高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋與水泥混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的方 法和過程。1.試驗(yàn)條件(1)采用最大持荷為IOOkN的液壓萬能試驗(yàn)機(jī)采用的液壓萬能試驗(yàn)機(jī)為 11VSTR0N Series SSOOR型，由計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行加載。2.試件制作(1)將待測量的高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋及PVC塑料套管切割成試驗(yàn)所需長度，澆 筑3組混凝土立方體試件，每組各澆筑6個試件(為了從多組實(shí)驗(yàn)中取平均值)，試件尺寸 為150X150X150 (mm)，試件中的PVC塑料套管套住高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋下端0. 5 lcm, PVC塑料套管與高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋保持平行，PVC塑料套管內(nèi)保證未進(jìn)入水泥混 凝土，高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋頂端高于水泥塊頂面距離為1 3cm。從水平方向澆注。澆 注完畢24h后拆模，之后放入標(biāo)注條件的養(yǎng)護(hù)室，養(yǎng)護(hù)到齡期后進(jìn)行試驗(yàn)。3.對試件進(jìn)行加載將試件水平放置于下壓頭上面，先把上壓頭降到高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋頂端附 近，開始加載，控制加載速度不大于1. 27mm/min，直到試件破損，同時記錄荷載位移讀數(shù)并 進(jìn)行分析得出結(jié)果。4.試驗(yàn)結(jié)果分析假設(shè)粘結(jié)應(yīng)力沿高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋的埋置長度均勻分布，高強(qiáng)玻璃纖維 (GFRP)筋的粘結(jié)強(qiáng)度定義為在粘結(jié)長度內(nèi)粘結(jié)應(yīng)力的平均值，即拔出荷載(拉拔力)除以 高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋埋長部分的表面積，高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋與混凝土的平均粘結(jié) 強(qiáng)度由下式計(jì)算τ = Ia，式中其中d為高強(qiáng)玻璃纖維筋的直徑；Ia為高強(qiáng)玻璃纖維筋的埋置長度(高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋與混凝土充分有效接 觸的長度)；F為粘結(jié)破損時的最大荷載值。試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)結(jié)果某實(shí)驗(yàn)中粘結(jié)破壞時的最大荷載值為60KN，高強(qiáng)玻璃纖維(GFRP)筋的直徑為
F(SOxIO3
0.02mm，埋置長度為0. lmm，其平均粘結(jié)強(qiáng)度r = — =~^^——=9. 55Mpa。
^dK 3.14x0.02x0.1試驗(yàn)中采用的混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C35，設(shè)計(jì)配比為1 0.41 1.77 3.43(水 泥水砂碎石，質(zhì)量比)，所用水泥為42. 5號普通硅酸鹽水泥。
GFRP筋形狀為左旋或右旋，螺紋桿體表面質(zhì)地應(yīng)均勻、無氣泡、裂紋及其他缺陷，其螺紋牙形、牙距應(yīng)整齊，不得有損傷，采用熱固樹脂成型即可。PVC塑料套管，沒有具體的要求，只要是PVC材質(zhì)就可以。
權(quán)利要求
一種測定高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的方法，其特征在于，包括以下步驟A試件澆注在立方體澆注模中，將高強(qiáng)玻璃纖維筋垂直插入垂直放置的PVC塑料套管中，插入的深度為0.5～1cm，高強(qiáng)玻璃纖維筋處于立方體澆注模的中心位置，高強(qiáng)玻璃纖維筋的頂端伸出立方體澆注模；然后進(jìn)行澆注操作；高強(qiáng)玻璃纖維筋與PVC塑料套管進(jìn)行過盈配合以防止?jié)沧r混凝土進(jìn)入PVC塑料套管中；澆注完畢24h后拆模，得到試件；B加載過程將試件放入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)到齡期后取出進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)在液壓萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，具體過程如下將試件水平放置于液壓萬能試驗(yàn)機(jī)的下壓頭上面，先把液壓萬能試驗(yàn)機(jī)的上壓頭降到與高強(qiáng)玻璃纖維筋頂端相接觸，開始加載，加載時，垂直方向的加載速度控制在不大于1.27mm/min，直到試件破損，記錄試件破損時的最大荷載值；C粘接強(qiáng)度計(jì)算高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度值τ由下式計(jì)算 <mrow><mi>&tau;</mi><mo>=</mo><mfrac> <mi>F</mi> <mrow><mi>&pi;</mi><msub> <mi>dl</mi> <mi>a</mi></msub> </mrow></mfrac><mo>,</mo> </mrow>其中d為高強(qiáng)玻璃纖維筋的直徑；la為高強(qiáng)玻璃纖維筋的埋置長度；F為粘結(jié)破損時的最大荷載值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的方法，其特征在 于，高強(qiáng)玻璃纖維筋頂端高于水泥塊頂面距離為1 3cm，試件尺寸為150X 150X 150mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測定高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的方法，其特征在 于，步驟A中一次澆注多個試件，在步驟C中，對所述多個試件的高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土 的粘結(jié)強(qiáng)度值τ取平均值作為最終的高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度測量值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測定高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的方法，包括以下步驟A試件澆注在立方體澆注模中，將高強(qiáng)玻璃纖維筋插入PVC塑料套管中，高強(qiáng)玻璃纖維筋的下端處于立方體澆注模中，高強(qiáng)玻璃纖維筋的頂端伸出立方體澆注模；B加載過程將試件放入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)到齡期后取出進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)在液壓萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行；C粘接強(qiáng)度計(jì)算高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度值τ由下式計(jì)算采用本發(fā)明方法得到的測量結(jié)果，能更準(zhǔn)確地反映高強(qiáng)玻璃纖維筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度，本發(fā)明的試驗(yàn)方法簡單，成本低廉。
文檔編號G01N19/04GK101819135SQ20101017122
公開日2010年9月1日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者萬兵, 劉朝暉, 華振良, 周科峰, 李盛, 秦仁杰, 趙鋒軍 申請人:長沙理工大學(xué)