一種對(duì)多根frp筋同時(shí)恒溫應(yīng)力腐蝕的試驗(yàn)裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于FRP筋長(zhǎng)期力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)多根FRP筋同時(shí)進(jìn)行恒溫應(yīng)力腐蝕的試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋銹蝕所導(dǎo)致的基礎(chǔ)設(shè)施耐久性嚴(yán)重下降，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此提高基礎(chǔ)設(shè)施耐久性是世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展所面臨的重要問(wèn)題。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FiberReinforced Polymer，簡(jiǎn)稱FRP)的出現(xiàn)，為提升基礎(chǔ)設(shè)施耐久性帶來(lái)了希望。與傳統(tǒng)的鋼材、鋼筋和混凝土等結(jié)構(gòu)材料相比，F(xiàn)RP材料具有優(yōu)異的耐腐蝕性能、較高的比強(qiáng)度、比模量和較好的抗疲勞性能等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此被認(rèn)為是解決鋼筋銹蝕問(wèn)題的最佳替代品。
[0003]然而，由于FRP筋在土木工程中的歷史較短，耐久性在實(shí)際工程中的檢驗(yàn)較少，因此對(duì)于其耐久性的研宄尤為重要。FRP筋實(shí)際應(yīng)用中處于多種不利環(huán)境因素與荷載的耦合作用當(dāng)中。雖然在單因素下FRP材料具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，但FRP筋/索本身在多因素耦合作用下的耐久性能宄竟如何尚無(wú)確切結(jié)論，尤其是應(yīng)力作用下的耐腐蝕性能研宄更是甚少?，F(xiàn)階段大部分試驗(yàn)?zāi)M的環(huán)境比較單一，不能很好的反映實(shí)際情況。如何考慮腐蝕性環(huán)境與應(yīng)力的耦合作用，成為目前急需解決的問(wèn)題。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，恒溫鹽溶液浸泡箱已有很多，但是能夠同時(shí)對(duì)FRP筋實(shí)現(xiàn)應(yīng)力與環(huán)境耦合加速腐蝕的試驗(yàn)裝置非常缺少，且現(xiàn)有的少量能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)力腐蝕的裝置仍然存在恒溫控制難、試件操作復(fù)雜、不能實(shí)現(xiàn)多根FRP筋處于同一腐蝕環(huán)境和試件占用空間大等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)多根FRP筋同時(shí)進(jìn)行恒溫應(yīng)力腐蝕的試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，其箱內(nèi)體積占有率小、溫度更加容易控制、操作更加簡(jiǎn)單、能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多根試件同時(shí)應(yīng)力腐蝕和監(jiān)測(cè)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種對(duì)多根FRP筋同時(shí)恒溫應(yīng)力腐蝕的試驗(yàn)裝置，其包括反力架、位于反力架內(nèi)、且連接有溫控器的浸泡箱和應(yīng)力測(cè)試件，所述浸泡箱的左、右側(cè)板均對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)有若干穿設(shè)孔，浸泡箱的左、右側(cè)板在穿設(shè)孔的上方豎向開(kāi)設(shè)有卡槽，卡槽內(nèi)密封連接有卡板，浸泡箱的頂面設(shè)有可水平移動(dòng)的推拉門；所述應(yīng)力測(cè)試件包括多根FRP筋、粘結(jié)套筒錨具和蝸桿，每根FRP筋的兩端各順次連接一個(gè)粘結(jié)套筒錨具和一個(gè)蝸桿，其中的一個(gè)蝸桿連接有蝸輪，所述的FRP筋上設(shè)有應(yīng)變片；所述反力架包括反力架框架和位于左、右側(cè)的反力架側(cè)板，蝸桿分別從左、右兩側(cè)穿過(guò)并固定于反力架的側(cè)板；所述的FRP筋從穿設(shè)孔內(nèi)穿過(guò)浸泡箱，F(xiàn)RP筋和穿設(shè)孔之間填充有柔性密封材料；多根FRP筋平行設(shè)置，F(xiàn)RP筋與浸泡箱的左、右側(cè)板相垂直，浸泡箱的左、右側(cè)板與反力架的側(cè)板之間相互平行。
[0007]具體的，所述FRP筋的兩端通過(guò)粘結(jié)劑分別與粘結(jié)套筒錨具的一端固定連接，粘結(jié)套筒錨具的另一端與蝸桿螺紋連接；所述蝸桿分別從左、右兩側(cè)穿過(guò)并通過(guò)螺母固定于反力架的側(cè)板。螺母與側(cè)板之間還設(shè)有墊片。
[0008]進(jìn)一步優(yōu)選，所述反力架框架的前、后面上設(shè)有斜撐，以避免反力架的框架變形。
[0009]采用上述試驗(yàn)裝置對(duì)多根FRP筋同時(shí)恒溫應(yīng)力腐蝕的試驗(yàn)方法，其包括以下步驟:
O向伸入有FRP筋的粘結(jié)套筒錨具端部?jī)?nèi)灌注粘結(jié)劑(環(huán)氧樹(shù)脂)，然后養(yǎng)護(hù)至粘結(jié)劑達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；
2)拿掉卡板，將FRP筋穿過(guò)穿設(shè)孔并密封安裝好卡板；將粘結(jié)套筒錨具的另一端分別與蝸桿螺紋連接好，蝸桿的另一端部分別從左、右兩側(cè)穿過(guò)并固定于反力架的側(cè)板；其中一個(gè)蝸桿連接好蝸輪；
3)利用蝸輪、蝸桿和反力架對(duì)FRP筋進(jìn)行張拉和應(yīng)力調(diào)節(jié)；
4)利用FRP筋上設(shè)置的應(yīng)變片，對(duì)FRP筋體進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)；
5)在FRP筋與穿設(shè)孔之間填充柔性密封材料，向浸泡箱內(nèi)灌注堿液并關(guān)閉推拉門，通過(guò)溫控器控制堿液的溫度并保持恒溫，即可實(shí)現(xiàn)在相同環(huán)境下中對(duì)多根FRP筋同時(shí)進(jìn)行應(yīng)力腐蝕；
6)定期檢測(cè)FRP筋是否出現(xiàn)應(yīng)力損失，并通過(guò)調(diào)節(jié)蝸輪蝸桿對(duì)FRP筋進(jìn)行應(yīng)力補(bǔ)償，使其長(zhǎng)期保持在恒定應(yīng)力水平；
7)試驗(yàn)結(jié)束后，取下卡板，取出FRP筋進(jìn)行拉伸試驗(yàn)測(cè)試。
[0010]本發(fā)明中，F(xiàn)RP筋表面粘貼的應(yīng)變片，可用于監(jiān)測(cè)和控制對(duì)FRP筋施加應(yīng)力的大小，檢測(cè)應(yīng)力是否損失并通過(guò)蝸輪蝸桿定期補(bǔ)償，從而使FRP筋可以長(zhǎng)期保持恒定應(yīng)力水平。堿液浸泡環(huán)境由浸泡箱提供，浸泡箱的左、右側(cè)板對(duì)稱設(shè)有多個(gè)穿設(shè)孔，每對(duì)穿設(shè)孔上穿一根FRP筋，多根FRP筋平行設(shè)置，F(xiàn)RP筋與浸泡箱的左、右側(cè)板相垂直，浸泡箱的左、右側(cè)板與反力架的側(cè)板之間相互平行(即浸泡箱與反力架正交放置);FRP筋兩端固定后就能方便的在反力架上進(jìn)行張拉。浸泡箱內(nèi)部可同時(shí)容納多根FRP筋，并且能夠保證FRP筋試件間有足夠的間距，且僅對(duì)FRP筋的中間試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行恒溫恒pH值的應(yīng)力腐蝕，而不會(huì)對(duì)端部的粘結(jié)套筒錨具、蝸桿及反力架等產(chǎn)生腐蝕。
[0011]本發(fā)明試驗(yàn)裝置和方法能夠使FRP筋長(zhǎng)期處在恒定張拉應(yīng)力、恒定溫度及相同堿液浸泡環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)力腐蝕，試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)便，易操作，同時(shí)具有較強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性，技術(shù)效果突出。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
1)利用蝸輪蝸桿進(jìn)行應(yīng)力施加簡(jiǎn)單方便，配合應(yīng)變片能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)FRP筋應(yīng)力的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，通過(guò)調(diào)節(jié)螺母即可實(shí)現(xiàn)對(duì)FRP筋應(yīng)力的準(zhǔn)確控制；
2)FRP筋試件在浸泡箱內(nèi)體積占有率小，可同時(shí)進(jìn)行多根FRP筋的加速應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)；
3)在同一浸泡箱體內(nèi)進(jìn)行恒溫、恒pH值的堿性腐蝕試驗(yàn)，可減少試驗(yàn)的系統(tǒng)誤差；
4)在浸泡箱連接溫控器，通過(guò)溫控器控制堿液恒溫，使得溫度更加真實(shí)且容易控制。堿液浸泡箱不僅提供堿液腐蝕環(huán)境，同時(shí)采用加熱和溫控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體內(nèi)部溶液溫度的控制;
5)實(shí)現(xiàn)了僅對(duì)FRP筋試件腐蝕，而不會(huì)對(duì)粘結(jié)套筒錨具、蝸桿及反力架等設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，從而使得設(shè)備能夠長(zhǎng)期使用。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為FRP筋與粘結(jié)套筒錨具、蝸桿的連接狀態(tài)示意圖；
圖2為本發(fā)明所述試驗(yàn)裝置的主視圖；
圖3為圖2的左視圖；
圖4為圖2的俯視圖；
圖中，I為FRP筋，2為粘結(jié)套筒錨具，3為蝸桿，4為蝸輪，5為應(yīng)變片，6為螺母，7為墊片，8為浸泡箱，9為反力架，10為穿設(shè)孔，11為柔性密封材料，12為反力架左側(cè)板，13為反力架右側(cè)板，14為溫控器，15為推拉門，16為反力架框架，17為卡板，18為斜撐。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
[0014]實(shí)施例1
如圖1至4所示，一種對(duì)多根