本實用新型涉及一種碳纖維復(fù)合材料筋應(yīng)力松弛性能測試裝置，主要用于碳纖維復(fù)合材料筋的應(yīng)力松弛性能測試。
背景技術(shù)：
：將碳纖維復(fù)合材料筋用于大跨徑纜索橋中的拉索部件，已成為提高橋梁跨徑與耐久性的一個發(fā)展方向。與橋梁纜索用鍍鋅鋼絲一樣，碳纖維復(fù)合材料筋在長期承載使用過程中的應(yīng)力松弛性能值得研究。目前，國內(nèi)外針對光圓碳纖維復(fù)合材料筋采用夾片錨固進行應(yīng)力松弛性能測試，而夾片錨無法錨固表面帶肋痕碳纖維復(fù)合材料筋材，針對帶肋痕碳纖維復(fù)合材料筋只能采用粘結(jié)型錨固方式進行錨固，然后進行碳纖維復(fù)合材料筋應(yīng)力松弛性能測試。該工藝技術(shù)的不足是：采用粘結(jié)型錨固對碳纖維復(fù)合材料筋進行應(yīng)力松弛性能測試，張拉至規(guī)定的初始載荷后，隨著時間的推移，由于錨具內(nèi)部錨固膠的逐漸擠壓變形及錨固膠與錨具內(nèi)壁的緩慢滑移，導(dǎo)致得到的應(yīng)力松弛試驗數(shù)據(jù)為整個筋材加錨固系統(tǒng)的應(yīng)力松弛性能數(shù)據(jù)，并不是筋材本身的應(yīng)力松弛性能。技術(shù)實現(xiàn)要素：本實用新型的目的在于克服上述不足，針對碳纖維復(fù)合材料筋粘結(jié)型錨固系統(tǒng)，設(shè)計出一種碳纖維復(fù)合材料筋應(yīng)力松弛性能測試裝置，該裝置可以消除碳纖維復(fù)合材料筋粘結(jié)型錨固系統(tǒng)在張拉過程中錨具內(nèi)部錨固膠的逐漸擠壓變形及錨固膠與錨具內(nèi)壁的緩慢滑移帶來的影響，獲得碳纖維復(fù)合材料筋的應(yīng)力松弛性能。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：一種碳纖維復(fù)合材料筋應(yīng)力松弛性能測試裝置，它包括張拉試驗機、引伸計、千分表、錨具、粘結(jié)型錨固填料以及螺母，所述張拉試驗機的兩個張拉試驗機夾頭上分別連接錨具，位于張拉試驗機夾頭后方的錨具上旋置螺母，兩個錨具之間錨固有碳纖維復(fù)合材料筋，錨具與碳纖維復(fù)合材料筋之間填充粘結(jié)型錨固填料，碳纖維復(fù)合材料筋的中部放置引伸計，引伸計上設(shè)置千分表。作為一種優(yōu)選，其中張拉試驗機為應(yīng)力松弛機或者靜載拉伸試驗機。作為一種優(yōu)選，引伸計的標(biāo)距選取范圍為50mm至500mm。作為一種優(yōu)選，碳纖維復(fù)合材料筋直徑范圍從1mm到16mm。作為一種優(yōu)選，粘結(jié)型錨固填料為環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂砂漿或者高性能混凝土。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型一種碳纖維復(fù)合材料筋應(yīng)力松弛性能測試裝置可以消除采用粘結(jié)型錨固系統(tǒng)對帶肋痕筋材進行應(yīng)力松弛性能測試時錨具內(nèi)部錨固膠的逐漸擠壓變形及錨固膠與錨具內(nèi)壁的緩慢滑移帶來的影響，從而獲得帶肋痕筋材自身的應(yīng)力松弛性能。附圖說明圖1為本實用新型的碳纖維復(fù)合材料筋應(yīng)力松弛性能測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中：張拉試驗機夾頭1錨具2螺母3碳纖維復(fù)合材料筋4粘結(jié)型錨固填料5引伸計6千分表7。具體實施方式參見圖1，本實用新型涉及的一種碳纖維復(fù)合材料筋應(yīng)力松弛性能測試方法，該方法采用碳纖維復(fù)合材料筋應(yīng)力松弛性能測試裝置進行測試；所述碳纖維復(fù)合材料筋應(yīng)力松弛性能測試裝置包括張拉試驗機、引伸計6、千分表7、錨具2、粘結(jié)型錨固填料5以及螺母3，其中張拉試驗機可以為應(yīng)力松弛機也可以為靜載拉伸試驗機。所述張拉試驗機的兩個張拉試驗機夾頭1上分別連接錨具2，位于張拉試驗機夾頭1后方的錨具2上旋置螺母3，兩個錨具2之間錨固有碳纖維復(fù)合材料筋4，錨具2與碳纖維復(fù)合材料筋4之間填充粘結(jié)型錨固填料5。碳纖維復(fù)合材料筋4的中部放置引伸計6，引伸計6上設(shè)置千分表7。一種碳纖維復(fù)合材料筋應(yīng)力松弛性能測試方法，首先將碳纖維復(fù)合材料筋兩端錨固于錨具中，碳纖維復(fù)合材料筋表面可以是光圓的，也可以是帶肋痕的，直徑范圍從1mm至16mm，粘結(jié)型錨固填料種類包括環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂砂漿及高性能混凝土，錨具外表面有螺紋，將錨具穿過張拉試驗機夾頭的中心孔，在錨具后端旋上螺母，通過螺母端面承壓方式加載。試驗溫度保持在20攝氏度，采用位移控制加載方式張拉試驗件，逐漸張拉至指定的初始載荷P，P一般為碳纖維復(fù)合材料筋平均破斷載荷的45％至75％，停止位移張拉，然后持載1min至10min，同時在碳纖維復(fù)合材料筋中間自由段放置帶千分表的標(biāo)距為L的引伸計，L的取值范圍為50mm至500mm，記錄此時千分表的讀數(shù)或引伸計伸長量ΔL。開始進行試驗，隨著試驗時間的推移，錨具內(nèi)部錨固膠的逐漸擠壓變形及錨固膠與錨具內(nèi)壁的緩慢滑移，導(dǎo)致載荷下降，千分表讀數(shù)發(fā)生變化，引伸計伸長量逐漸下降?？梢栽O(shè)置一個微小閾值δ(δ可以根據(jù)試驗實際情況選取，一般建議取值范圍0.010mm至0.100mm)，當(dāng)千分表讀數(shù)或引伸計伸長量的變化值超過δ時，逐漸增加張拉試驗機的拉伸位移，觀察千分表的讀數(shù)，直到引伸計伸長量恢復(fù)至ΔL。通過千分表讀數(shù)反饋引伸計伸長量的變化，時時調(diào)整張拉試驗機張拉夾頭間的位移來使引伸計標(biāo)距段內(nèi)的伸長量穩(wěn)定在ΔL，這樣相當(dāng)于在引伸計標(biāo)距段內(nèi)的碳纖維復(fù)合材料筋長度是穩(wěn)定的。每隔一段時間記錄張拉試驗機的張拉載荷值及松弛值(松弛值為初始載荷減去張拉載荷值)，每次記錄前調(diào)整張拉試驗機張拉夾頭間的位移使引伸計標(biāo)距段內(nèi)的伸長量回到ΔL，可以按下列時間間隔記錄：6min、15min、30min、45min、1h、2h、4h、8h、10h、24h，以后每隔24小時記錄一次，直到試驗結(jié)束。最終可獲得1000小時或更長時間碳纖維復(fù)合材料筋的松弛值，將各個時間點的松弛值除以初始載荷可以得到碳纖維復(fù)合材料筋在各個時間點的應(yīng)力松弛率。實施例1對直徑7mm的帶肋痕碳纖維復(fù)合材料筋采用本實用新型方法進行應(yīng)力松弛性能測試，首先將直徑7mm的帶肋痕碳纖維復(fù)合材料筋材兩端錨固于錐形加直筒型錨具中，錨具長度為280mm，試驗件總長1.3m，錨固填料采用環(huán)氧樹脂砂漿，養(yǎng)護7天。錨具外表面有螺紋，將錨具穿過張拉試驗機張拉夾頭中心孔，在錨具后端旋上螺母，通過螺母端面承壓方式加載。試驗溫度保持在20攝氏度，采用位移控制加載方式張拉試驗件，逐漸張拉至筋材破斷載荷的百分之七十，即67.6KN，停止位移張拉，然后持載1min，同時在筋材中間自由段放置帶千分表的標(biāo)距為500mm長的引伸計，記錄此時千分表的讀數(shù)或引伸計的伸長量為0mm。開始進行試驗，隨著試驗時間的推移，錨具內(nèi)部錨固膠的逐漸擠壓變形及錨固膠與錨具內(nèi)壁的緩慢滑移，導(dǎo)致載荷下降，千分表讀數(shù)發(fā)生變化，引伸計標(biāo)距段內(nèi)伸長量逐漸下降。設(shè)置微小閾值為0.05mm，當(dāng)千分表讀數(shù)或引伸計伸長量的變化值超過0.05mm時，逐漸增加張拉試驗機的拉伸位移，觀察千分表的讀數(shù)，直到引伸計標(biāo)距段內(nèi)的伸長量恢復(fù)至0mm。通過千分表讀數(shù)反饋引伸計伸長量的變化，時時調(diào)整張拉試驗機張拉夾頭間的位移來使引伸計標(biāo)距段內(nèi)的伸長量穩(wěn)定在0mm，這樣相當(dāng)于在引伸計標(biāo)距段內(nèi)的筋材長度是穩(wěn)定的。每隔一段時間記錄張拉試驗機的張拉載荷值或松弛值，每次記錄前調(diào)整張拉試驗機張拉夾頭間的位移使引伸計標(biāo)距段內(nèi)的伸長量回到0mm，按下列時間間隔記錄：6min、15min、30min、45min、1h、2h、4h、8h、10h、24h，以后每隔24小時記錄一次，直到試驗結(jié)束，最終獲得1000小時筋材的應(yīng)力松弛值，將各個時間點的松弛值除以初始載荷67.6KN可以得到筋材各個時間點的應(yīng)力松弛率。在實施例1的整個試驗過程中，引伸計伸長量變化值最大為0.031mm，始終沒有超過設(shè)定最小閾值0.05mm，所以整個試驗過程中只在相應(yīng)時間間隔記錄松弛值前調(diào)整張拉試驗機張拉夾頭間的位移使引伸計標(biāo)距段內(nèi)的伸長量回到0mm，其余時候則無需調(diào)整。該實例的1000小時試驗數(shù)據(jù)如表1所示，表1左半部分為采用本發(fā)明方法得到筋材的應(yīng)力松弛率，試驗得到筋材1000小時的應(yīng)力松弛率為2.03％，右半部分為采用常規(guī)方法測到的筋材加錨固系統(tǒng)應(yīng)力松弛率，得到1000小時應(yīng)力松弛率為8.40％。對比發(fā)現(xiàn)采用本發(fā)明方法可以有效消除碳纖維復(fù)合材料筋粘結(jié)型錨固系統(tǒng)錨具內(nèi)部錨固膠的逐漸擠壓變形及錨固膠與錨具內(nèi)壁的緩慢滑移帶來的影響，獲得碳纖維復(fù)合材料筋的應(yīng)力松弛性能。下表為實施例1的應(yīng)力松弛試驗數(shù)據(jù)以及常規(guī)方法的實驗數(shù)據(jù)：表1實施例2：對直徑5mm的帶肋痕碳纖維復(fù)合材料筋采用本實用新型方法進行應(yīng)力松弛性能測試，得到試驗結(jié)果如表2所示，從表中可以看出該帶肋痕碳纖維復(fù)合材料筋在初始載荷35.72KN，1000小時的松弛值為1.03KN，應(yīng)力松弛率為2.90％。累計時間/h松弛值/KN應(yīng)力松弛率/％累計時間/h松弛值/KN應(yīng)力松弛率/％00.0004080.902.520.10.120.324320.912.540.250.130.354560.922.570.50.140.404800.922.590.750.160.435040.932.6110.170.475520.952.6520.210.595760.952.6640.270.766000.962.6880.350.976240.962.70100.371.046480.972.71240.491.376720.972.73480.591.646960.982.74720.641.807200.992.76960.691.927440.992.771200.722.017680.992.781440.752.097921.002.801680.772.158161.002.811920.792.218401.012.822160.812.268641.012.832400.822.308881.022.852640.842.349121.022.862880.852.389361.022.873120.862.419601.032.883360.872.449841.032.893600.882.4710001.032.903840.892.50表2實例說明3：對直徑10mm的帶肋痕碳纖維復(fù)合材料筋采用本實用新型方法進行應(yīng)力松弛性能測試，得到試驗結(jié)果如表3所示，從表中可以看出該帶肋痕碳纖維復(fù)合材料筋在初始載荷142.87KN，1000小時的松弛值為3.15KN，應(yīng)力松弛率為2.20％。累計時間/h松弛值/KN應(yīng)力松弛率/％累計時間/h松弛值/KN應(yīng)力松弛率/％00.0004082.741.920.10.350.254322.771.940.250.380.274562.791.950.50.430.304802.821.970.750.470.335042.841.9910.510.365522.882.0220.640.455762.902.0340.820.586002.922.0481.050.746242.932.05101.140.796482.952.07241.491.046722.972.08481.781.256962.982.09721.961.377203.002.10962.091.467443.012.111202.191.537683.032.121442.271.597923.042.131682.341.648163.062.141922.401.688403.072.152162.451.728643.082.162402.501.758883.102.172642.541.789123.112.172882.581.819363.122.183122.621.839603.132.193362.651.869843.142.203602.691.8810003.152.203842.711.90表3。當(dāng)前第1頁1 2 3