CN208297220U - 一种短切集束纤维加速老化样本制作装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种短切集束纤维加速老化样本制作装置。该装置包括平行设置在底座上的第一横档和第二横档，第一横档和第二横档上均设置能容纳限位块的对称设置的若干个限位槽，第一横档和第二横档与限位块共同构成相互独立且互不连通的方形空腔，第一横档和第二横档均包括上下对称的两层结构，在限位槽一侧，第一横档和第二横档与底座连接的下层结构上，设置与限位槽侧边平行的卡槽。本实用新型是对目前国内外已有纤维性能检测的改进，同时，填补了国内外对短切集束纤维耐碱性能检测这一领域的空白。

Description

一种短切集束纤维加速老化样本制作装置

技术领域

本实用新型涉及水泥混凝土用纤维强度测试试验方法技术，具体涉及一种短切集束纤维加速老化样本制作装置。

背景技术

短切集束纤维是混凝土中常见的使用材料，可以提高混凝土的韧性，并且可以阻止混凝土开裂。欧洲标准prEN14649中对大于30mm纤维进行水泥与混凝土中纤维残留强力的测试，在其测试样本制作过程中，将纤维放入样本制作装置中，将水泥净浆浇筑成预留的长方体水泥试件，纤维需要被环氧树脂包裹，在环氧树脂固化前拉紧的操作，并且在环氧树脂固化后，需用小剂量的塑性粘结剂或玻璃胶进行缠绕在纤维上，形成索扣结构，防止任何环氧树脂涂抹过的部分和水泥之间的粘合。

对于短切集束纤维来说，以上技术方案存在如下两个缺陷：第一、未能保证短切集束纤维的长度问题带来的影响，第二、试验操作过于复杂对试验材料、试验人员的技术有很大的要求，对于试验的可重复性有较大的影响。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种短切集束纤维加速老化样本制作装置。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

本实用新型所述的短切集束纤维加速老化样本制作装置，包括底座、第一横档、第二横档、限位块；第一横档和第二横档平行设置在底座上，所述的第一横档和第二横档上均设置能容纳限位块的若干个限位槽，所述的限位槽对称设置，第一横档和第二横档与限位块共同构成相互独立且互不连通的方形空腔，第一横档和第二横档均包括上下对称的两层结构，在限位槽一侧，第一横档和第二横档与底座连接的下层结构上，设置与限位槽侧边平行的卡槽。

在本实用新型的优选实施例中，第一横档包括第一上横档和第一下横档，第二横档包括第二上横档和第二下横档，第一下横档和第二下横档通过定位螺栓或螺丝与底座固定连接，第一下横档和第二下横档上设置卡槽，所述卡槽设置在限位槽一侧，并与限位槽侧边平行，第一上横档通过定位螺栓或卡扣与第一下横档连接，第二上横档通过定位螺栓或卡扣与第二下横档连接。

本实用新型与现有技术相比，其显著的优点是：本实用新型所述加速老化样本制作装置结构简单，准确性高，减少纤维试件制作和测试难度，使试复杂试验操作得到了合理、较大的改善。

附图说明

图1为本实用新型所述的加速老化试件模具结构的俯视图。

图2为本实用新型所述的加速老化试件模具结构的主视图(A)和后视图(B)。

图3为本实用新型所述的加速老化试件模具结构的局部剖视图。

图4为本实用新型浇筑水泥砂浆之前对短切集束纤维处理后的试件结构示意图。

图5为本实用新型所述的加速老化成型试件结构示意图。

图6为本实用新型包裹处理后加速老化试件的结构示意图。

图7为拉伸试件的结构示意图。

1底座、2第一横档、3第二横档、4限位块、5水泥砂浆试块、6短切集束纤维、 7透水膜、8耐高温隔离层、9固定端、10方形空腔、11隔离片、12卡槽、2-1第一上横档、2-2第一下横档、3-1第二上横档、3-2第二下横档。

具体实施方式

为了说明本实用新型的技术方案及发明目的，下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的介绍。

结合图1至图3，本实用新型的加速老化样本制作装置，包括底座1、第一横档2、第二横档3、限位块4；第一横档2和第二横档3设置在底座1上，所述的第一横档2和第二横档3上均设置能容纳限位块4的若干个限位槽，所述的限位槽对称设置，第一横档2和第二横档3与限位块4共同构成相互独立且互不连通的方形空腔10，第一横档2和第二横档3均包括上下两层结构，在限位槽一侧，第一横档2 和第二横档3与底座1连接的下层结构上，设置与限位槽侧边平行的卡槽12。

结合图2至图3，第一横档2包括第一上横档2-1和第一下横档2-2，第二横档3 包括第二上横档3-1和第二下横档3-2，第一下横档2-2和第二下横档3-2与通过定位螺栓或螺丝与底座1连接，第一下横档2-2和第二下横档3-2上设置卡槽12，所述卡槽12设置在限位槽一侧，并与限位槽侧边平行，第一上横档2-1通过定位螺栓或卡扣与第一下横档2-2连接，第二上横档3-1通过定位螺栓或卡扣与第二下横档3-2连接，试件的两端放置在卡槽12里，试件中间测试部位置于方形空腔10内。

结合图4，采用加速老化样本制作装置对短切集束纤维浇筑水泥砂浆之前，应对短切集束纤维进行处理，其处理后的结构及其处理过程如下：将隔离片11 穿过短切集束纤维6，每根短切集束纤维两侧各穿一个；将透水膜7均匀的铺设在短切集束纤维6的中间测试位置并拨动隔离片11卡住透水膜7，透水膜7所在区域即为试件的测试部位。

将如图4所示试件在图1所示加速老化样本制作装置的方形空腔10(即浇筑仓) 中采用特定的胶凝材料对其进行浇筑，经养护后取出，即得到如图5所示的加速老化成型试件，即短切集束纤维6的中间测试部位(长度为10±1mm)也就是透水膜7所在的区域被方形的水泥砂浆试块5包裹，水泥砂浆试块5的尺寸为 10±1mm*10±1mm*10±1mm。

结合图6，在进行加速老化试验前将如图5所示的试件进行密封处理，即采用耐高温隔离剂对短切集束纤维6与水泥砂浆试块5连接的部分进行密闭包覆处理，在短切集束纤维6与水泥砂浆试块5连接的部分形成了耐高温隔离层8，涂覆耐高温隔离剂是为了使得连接部分的内部空间呈封闭状态，其目的是确保里面的碱性离子不会渗透出来。

结合图7，将经耐高温隔离剂处理过的试件再经加速老化处理，去除水泥砂浆试块5后得到加速老化的短切集束纤维，将加速老化的短切集束纤维和原状态的短切集束纤维各随机抽取至少10个，其两端分别用粘结片设置固定端9，确保试样中间测试部分的纤维长度等于10±1mm，即得如图7所示的测试件，分别记为S₂(加速老化试验组)和S₁(空白试验组)。

将S₂(加速老化试验组)和S₁(空白试验组)分别进行拉伸试验测试，检测的试样其最大破坏强力要在所用拉伸试验机的最大量程的20％～80％之间，拉伸速度取1mm/min。

当某些特殊原因或者纤维保护存在缺陷时，非加速老化区域(即固定端9) 发生断裂，当发生这种情况时，测试结果为无效。测试结果保留2位小数。

测试步骤和计算过程如下：

(1)分别计算S₁和S₂的强力平均值、标准差和变异系数；

(2)如果S₁或/和S₂的变异系数超过14％时，则重新选取试件；

(3)通过公式(IV)计算试样的拉伸强力损失率。

式中：

-S₁(原始状态试样)断裂强力值的平均值，单位为N；

-S₂(加速老化处理试样)断裂强力值的平均值，单位为N；

C-拉伸强力损失率，％。

(4)经大量试验和实际表明，当拉伸强力损失率C＜20％时，待测产品可以用于水泥混凝土工程中。

实施例1：以短切集束玻璃纤维为例

(1)试验准备：

I.对待检测的样品进行取样(所选样品的规格、几何特征大致相同)；

II.在加速老化样本制作装置的底座1、限位块4以及所有与胶凝材料(水泥砂浆)接触的部分均涂上润滑油；

III.准备水泥砂浆原料，称取水泥、砂、蒸馏水，具体组分组成如下：

标准水泥： 75g

标准砂： 25g

蒸馏水： 32g

IV.将砂浆搅拌机的搅拌叶片、填料铲、料锅用蒸馏水润湿，料锅在润湿后将其倒扣放置。

(2)加速老化样本制作：

I.将第一下横档2-2和第二下横档3-2用螺栓固定在底座1上；

II.隔离片11穿过短切集束玻璃纤维6(本实施采用耐碱短切集束玻璃纤维)，每根短切集束玻璃纤维两侧各穿一个；将透水膜7均匀的铺设在短切集束玻璃纤维6的中间测试位置并拨动隔离片11卡住透水膜7，如图4，本实用新型的透水膜7应该采用碱溶液通过前后pH值基本不变的材质，本实施例采用一层面纸或纸膜作为透水膜；

III.用镊子将处理好的短切集束玻璃纤维两端对称放置到第一下横档2-2和第二下横档3-2的卡槽12内，同时调整，确保试件中间测试部位即试件的透水膜7放置方形空腔10内；

IV.按II～III的步骤依次处理若干个短切集束玻璃纤维样本，拧开定位螺栓，将第一上横档2-1和第二上横档3-1按卡槽位置与第一下横档2-2和第二下横档 3-2闭合，闭合时，需时刻关注短切集束玻璃纤维6是否有被挤压的现象，一经发现，立刻换样)，拧上定位螺栓；

V.制作水泥砂浆，将水泥砂浆填满方形空腔10，使砂浆均匀分布，用橡皮锤轻敲几下模具的底座1，消除可能出现的气泡，并用抹刀去除多余砂浆；

VI.在加速老化样本制作装置表面覆盖保鲜膜，放置到标准养护箱里养护24小时，取出模具，拆除第一横档2和第二横档3，取下试件，得到加速老化成型试件，其结构如图5。

(3)加速老化试验：

I.将加速老化成型试件上纤维与水泥砂浆试块5连接位置均匀地涂抹耐高温隔离剂，形成耐高温隔离层8，本实用新型采用耐高温黄油，只需确保能耐温度不低于200℃的黄油即可，耐高温黄油一定要将可能出现的孔洞堵住；

II.将处理好的样本放置到储有蒸馏水的收纳盒中，蒸馏水上液面要超过样本5cm左右，)，盖好盒盖；

III.将收纳盒放置到80℃(±1℃)的恒温水浴箱中96小时(±1小时)，包裹的水泥砂浆试块5的纤维形成了碱性环境再加上水给水泥充分的水化反应条件，模拟出真实的玻璃纤维在实际应用中的工作环境，可实现试件加速老化。

(4)拉伸试件制作：

I用镊子取出经过加速老化处理的样品，将短切集束玻璃纤维与水泥砂浆试块 5剥离，并用柔性擦拭纸对短切集束玻璃纤维表面进行擦拭以去除多余的高温黄油；

II.将处理好的短切集束玻璃纤维放置到另外一个装有蒸馏水的收纳盒中，浸泡24小时(±1小时)，其目的是处理短切集束玻璃纤维表面的污渍；

III.取出短切集束玻璃纤维，将短切集束玻璃纤维放置到50℃(±5℃)的烘箱中，烘干1小时(±5分钟)；

IV.取出短切集束玻璃纤维，将短切集束玻璃纤维两端放置到粘贴片的指定位置涂上粘结剂，自然风干12小时，制得如图6所示的拉伸试件，拉伸试件的固定端9的纤维长度≥10mm；

V.原状态拉伸试件制作：随机取10根原状态(未加速老化处理)短切集束玻璃纤维试样放在粘贴片的指定位置，粘贴完成后静置24h，制得如图6所示的拉伸试件，拉伸试件的固定端9的纤维长度≥10mm；

(5)拉伸试验：

I.将制作好的拉伸试验样本夹持在拉伸试验机的夹头处，按1mm/min的速率加载；

II.记录数据，进行数据处理

(6)拉伸试验结果如下：

表1原状态试样S₁试样数据

表2经加速老化处理试样S₂试验数据

经计算，拉伸强力损失率C＝11.6％＜20％，因此，该批产品可以用于水泥混凝土工程。

实施例2：以短切集束玄武岩纤维为例

(1)试验准备：

I.对待检测的样品进行取样(所选样品的规格、几何特征大致相同)；

II.在加速老化样本制作装置的底座1、限位块4以及所有与胶凝材料(水泥砂浆)接触的部分均涂上润滑油；

III.准备水泥砂浆原料，称取水泥、砂、蒸馏水，具体组分组成如下：

标准水泥： 75g

标准砂： 25g

蒸馏水： 32g

IV.将砂浆搅拌机的搅拌叶片、填料铲、料锅用蒸馏水润湿，料锅在润湿后将其倒扣放置。

(2)加速老化样本制作：

I.将第一下横档2-2和第二下横档3-2用螺栓固定在底座1上；

II.隔离片11穿过短切集束玄武岩纤维6(本实施采用耐碱短切集束玄武岩纤维)，每根短切集束玄武岩纤维两侧各穿一个；将透水膜7均匀的铺设在短切集束玄武岩纤维6的中间测试位置并拨动隔离片11卡住透水膜7，如图4，本实用新型的透水膜7应该采用碱溶液通过前后pH值基本不变的材质，本实施例采用一层面纸或纸膜作为透水膜；

III.用镊子将处理好的短切集束玄武岩纤维两端对称放置到第一下横档2-2和第二下横档3-2的卡槽12内，同时调整，确保试件中间测试部位即试件的透水膜7放置方形空腔10内；

IV.按II～III的步骤依次处理若干个短切集束玄武岩纤维样本，拧开定位螺栓，将第一上横档2-1和第二上横档3-1按卡槽位置与第一下横档2-2和第二下横档 3-2闭合，闭合时，需时刻关注短切集束玄武岩纤维6是否有被挤压的现象，一经发现，立刻换样)，拧上定位螺栓；

V.制作水泥砂浆，将水泥砂浆填满方形空腔10，使砂浆均匀分布，用橡皮锤轻敲几下模具的底座1，消除可能出现的气泡，并用抹刀去除多余砂浆；

VI.在加速老化样本制作装置表面覆盖保鲜膜，放置到标准养护箱里养护24小时，取出模具，拆除第一横档2和第二横档3，取下试件，得到加速老化成型试件，其结构如图5。

(3)加速老化试验：

I.将加速老化成型试件上纤维与水泥砂浆试块5连接位置均匀地涂抹耐高温隔离剂，形成耐高温隔离层8，本实用新型采用耐高温黄油，只需确保能耐温度不低于200℃的黄油即可，耐高温黄油一定要将可能出现的孔洞堵住；

II.将处理好的样本放置到储有蒸馏水的收纳盒中，蒸馏水上液面要超过样本5cm左右，)，盖好盒盖；

III.将收纳盒放置到80℃(±1℃)的恒温水浴箱中96小时(±1小时)，包裹的水泥砂浆试块5的纤维形成了碱性环境再加上水给水泥充分的水化反应条件，模拟出真实的玄武岩纤维在实际应用中的工作环境，可实现试件加速老化。

(4)拉伸试件制作：

I.用镊子取出经过加速老化处理的样品，将短切集束玄武岩纤维与水泥砂浆试块5剥离，并用柔性擦拭纸对短切集束玄武岩纤维表面进行擦拭以去除多余的高温黄油；

II.将处理好的短切集束玄武岩纤维放置到另外一个装有蒸馏水的收纳盒中，浸泡24小时(±1小时)，其目的是处理短切集束玄武岩纤维表面的污渍；

III.取出短切集束玄武岩纤维，将短切集束玄武岩纤维放置到50℃(±5℃)的烘箱中，烘干1小时(±5分钟)；

IV.取出短切集束玄武岩纤维，将短切集束玄武岩纤维两端放置到粘贴片的指定位置涂上粘结剂，自然风干12小时，制得如图6所示的拉伸试件，拉伸试件的固定端9的纤维长度≥10mm；

V.原状态拉伸试件制作：随机取10根原状态(未加速老化处理)短切集束玄武岩纤维试样放在粘贴片的指定位置，粘贴完成后静置24h，制得如图6所示的拉伸试件，拉伸试件的固定端9的纤维长度≥10mm；

(5)拉伸试验：

I.将制作好的拉伸试验样本夹持在拉伸试验机的夹头处，按2mm/min的速率加载；

II.记录数据，进行数据处理

(6)拉伸试验结果如下：

表3原状态试样S₁试样数据

表4经加速老化处理试样S₂试验数据

经计算，拉伸强力损失率C＝48.7％＞20％，因此，该批产品不可以用于水泥混凝土工程。

从本实用新型所述技术方案和实施结果可知：

1、对比欧洲标准prEN14649中纤维需要被环氧树脂包裹，并且在环氧树脂固化前拉紧的操作，本实用新型对其进行合理的改善，并且减少集束纤维在环氧树脂包裹时形成大小不同的截面，减少纤维试件制作和测试难度，使试复杂验操作得到了合理、较大的改善，保证了短切纤维腐蚀试件的方便、有效的完成。

2、对比欧洲标准prEN14649中纤维需要被环氧树脂包裹，在环氧树脂固化前拉紧的操作，并且在环氧树脂固化后，需用小剂量的塑性粘结剂后玻璃胶进行缠绕在纤维上，形成索扣结构，本实用新型对其进行合理的改善，排除了塑性粘结剂后玻璃胶对纤维与水泥试件的粘结作用，并且对较小的试件中浇筑索扣结构的复杂、繁琐的操作进行了合理的改善，使得试验得出真实、有效的数据。

3、短切集束纤维放入预留的纤维孔道中，不需进行纤维两端的固定，减少其他试验操作对短切集束纤维的损伤，使得试验顺利、快捷的进行，得出真实、有效的试验数据。使得试验操作简单，试件制作环节方便、顺利、快捷，试验数据准确、可靠。这些很好地解决了目前短切纤维腐蚀试件制作亟待解决的问题。

以上对本专利的较佳实施方式做了详细的说明，但是本专利并不局限于上述实施方式。在本领域的普通技术人员的知识范围内，还可以在不脱离本专利的宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种短切集束纤维加速老化样本制作装置，其特征在于，包括底座（1）、第一横档（2）、第二横档（3）、限位块（4）；第一横档（2）和第二横档（3）平行设置在底座（1）上，所述的第一横档（2）和第二横档（3）上均设置能容纳限位块（4）的若干个限位槽，所述的限位槽对称设置，第一横档（2）和第二横档（3）与限位块（4）共同构成相互独立且互不连通的方形空腔（10），第一横档（2）和第二横档（3）均包括上下两层结构，在限位槽一侧，第一横档（2）和第二横档（3）与底座（1）连接的下层结构上，设置与限位槽侧边平行的卡槽（12）。

2.如权利要求1所述的样本制作装置，其特征在于，第一横档（2）包括第一上横档（2-1）和第一下横档（2-2），第二横档（3）包括第二上横档（3-1）和第二下横档（3-2），第一下横档（2-2）和第二下横档（3-2）通过定位螺栓或螺丝与底座（1）固定连接。

3.如权利要求2所述的样本制作装置，其特征在于，第一下横档（2-2）和第二下横档（3-2）上设置卡槽（12），所述卡槽（12）设置在限位槽一侧，并与限位槽侧边平行。

4.如权利要求2所述的样本制作装置，其特征在于，第一上横档（2-1）通过定位螺栓或卡扣与第一下横档（2-2）连接，第二上横档（3-1）通过定位螺栓或卡扣与第二下横档（3-2）连接。

5.如权利要求1所述的样本制作装置，其特征在于，短切集束纤维包括短切集束玻璃纤维、短切集束玄武岩纤维、短切集束合成纤维和短切集束碳纤维。