本發(fā)明屬于復(fù)合材料力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種單絲拉拔試驗(yàn)裝置，尤其涉及是可施加側(cè)壓力的單絲拉拔試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

在普通混凝土中摻入纖維，可以明顯改善其抗拉、抗剪、抗彎、抗裂和耐磨等力學(xué)性能，并有利于增強(qiáng)混凝土的斷裂韌性和抗沖擊性能，尤其是高彈性模量纖維的摻入，如鋼纖維。鋼纖維對(duì)混凝土的增強(qiáng)增韌阻裂作用主要是通過(guò)它與基體間的粘結(jié)力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在宏觀(guān)尺度，通常采用纖維拉拔試驗(yàn)來(lái)定量地測(cè)得纖維與基體間的界面粘結(jié)力，并進(jìn)一步計(jì)算粘結(jié)強(qiáng)度。相關(guān)規(guī)范中只規(guī)定了基體是砂漿時(shí)的纖維拉拔試驗(yàn)的試塊形狀，但并不適用于基體是混凝土的情況。根據(jù)文獻(xiàn)檢索的結(jié)果顯示，目前混凝土（或纖維混凝土）的纖維拉拔試驗(yàn)研究中所使用的試驗(yàn)裝置種類(lèi)很多，但是試驗(yàn)過(guò)程中的對(duì)中問(wèn)題都不能得到很好解決，并且受纖維和試塊尺寸的限制，都未考慮側(cè)壓力對(duì)纖維粘結(jié)性能的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題采用的技術(shù)方案如下：

一種可施加側(cè)壓力的單絲拉拔試驗(yàn)裝置，包括框架組件4、側(cè)向施壓組件1和拉拔試驗(yàn)組件，其特征在于：所述的框架組件4包括用于固定待測(cè)試塊10的試塊固定組件11，用于調(diào)整試塊整體高度的四根長(zhǎng)直螺桿12和用于將裝置固定在試驗(yàn)機(jī)上的底部鋼板13，所述的試塊固定組件11包括框架4、框架4內(nèi)底板15和框架內(nèi)豎向側(cè)板組件6，通過(guò)試塊固定組件11對(duì)待測(cè)試塊10進(jìn)行“上下左右”四個(gè)面的周向限位固定；所述的側(cè)向施壓組件1包括固定在框架4外側(cè)壁上的套筒7、連接在套筒7兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)手柄8、微型壓力傳感器2以及設(shè)置在套筒內(nèi)部的彈簧9，所述的豎向側(cè)板組件6中部開(kāi)設(shè)有通孔，用于與側(cè)向施壓組件連接，對(duì)試塊進(jìn)行側(cè)向施壓；所述的拉拔試驗(yàn)組件包括用于夾持單絲纖維的夾具5、連接在夾具5上方的接頭18，接頭18外接液壓伺服試驗(yàn)機(jī)，用于對(duì)單絲纖維提供拉拔力，進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。

所述的框架4包括u型框體和兩塊分別鋪設(shè)在u型框體上端兩側(cè)邊的水平鋼板，兩塊水平鋼板靠裝置內(nèi)側(cè)端與待測(cè)試塊10上表面接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)方形待測(cè)試塊的上方限位，兩塊水平鋼板靠裝置外側(cè)端上對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)四個(gè)螺栓孔，底部鋼板13上周向?qū)ΨQ(chēng)開(kāi)設(shè)有對(duì)應(yīng)的四個(gè)螺栓孔，四根長(zhǎng)直螺桿12分別穿過(guò)上下對(duì)稱(chēng)的四組螺栓孔后，通過(guò)螺母旋合固定，實(shí)現(xiàn)框架組件4的外部固定，通過(guò)調(diào)整框架4與底部鋼板13之間的相對(duì)距離，調(diào)整試塊整體高度。

所述的旋轉(zhuǎn)手柄8為l型旋轉(zhuǎn)手柄，手柄與套筒7接觸端設(shè)有直徑略小于彈簧9直徑的一段桿體，用于插入彈簧9內(nèi)與彈簧一起移動(dòng)，將外部施加在旋轉(zhuǎn)手柄8上的轉(zhuǎn)向力傳遞給彈簧9，形成對(duì)微型壓力傳感器2的側(cè)向壓力，進(jìn)而經(jīng)由壓力傳感器將側(cè)向壓力傳遞給側(cè)板組件6，最后由側(cè)板將測(cè)壓均勻傳遞給試塊。

所述的微型壓力傳感器2為硬幣式微型壓力傳感器，傳感器兩側(cè)分別帶螺桿，一側(cè)螺桿伸入套筒7內(nèi)，與套筒內(nèi)彈簧9接觸，一側(cè)螺桿穿過(guò)側(cè)板組件6上中部通孔，通孔外側(cè)螺桿上設(shè)有螺母，用于將該段螺桿固定在側(cè)板組件6上，使壓力經(jīng)由側(cè)板組件向試塊側(cè)壁施壓，中部壓力感應(yīng)部件與外接壓力顯示部件連接，實(shí)時(shí)顯示試塊側(cè)向受壓值。

所述的夾具5包括兩塊相配合的鋼板組件，兩塊鋼板之間通過(guò)8組螺釘連接固定，通過(guò)調(diào)整8組螺釘?shù)乃删o，將兩塊鋼板分開(kāi)，夾入待測(cè)試塊上方纖維后，旋緊鋼板固定夾緊纖維，夾具5上端設(shè)有凸塊，凸塊與接頭18上對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)圓孔，通過(guò)穿過(guò)圓孔的鋼棒17實(shí)現(xiàn)接頭18與夾具5的連接固定。

所述的夾具5兩側(cè)設(shè)有通過(guò)螺栓連接的兩塊角鋼16，兩塊角鋼16上對(duì)稱(chēng)設(shè)有兩個(gè)豎向穿過(guò)角鋼16上預(yù)留孔的位移傳感器3，初始狀態(tài)下位移傳感器3底部尖端與試塊上表面接觸，兩個(gè)位移傳感器3分布在單絲纖維兩側(cè)，用于中和監(jiān)測(cè)單絲纖維在拉拔試驗(yàn)中的豎向位移。

所述的框架4底板與內(nèi)底板15之間設(shè)有四組螺栓螺母，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺栓螺母調(diào)整內(nèi)底板15在框架4內(nèi)的高度，實(shí)現(xiàn)框架內(nèi)試塊的縱向限位固定。

所述的底部鋼板13底面中部設(shè)置有用于與試驗(yàn)機(jī)夾頭連接固定的夾持端，方便將整個(gè)裝置穩(wěn)定設(shè)置于試驗(yàn)機(jī)上。

所述的側(cè)板組件6包括兩組雙層鋼板，兩組鋼板分別分布于方形試塊兩側(cè)，每組雙層鋼板通過(guò)四個(gè)螺栓螺母組件連接固定，實(shí)現(xiàn)對(duì)方形試塊的側(cè)向限位。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、原理清晰、方便安裝，可通過(guò)單根纖維的拔出試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)側(cè)壓力存在的情況下，單根纖維(鋼纖維、碳纖維、聚丙烯纖維等)在豎向單調(diào)荷載下與基體(混凝土、砂漿、水泥基等)間的粘結(jié)性能，不受纖維形狀、纖維種類(lèi)、纖維埋置長(zhǎng)度和角度、基體尺寸和基體類(lèi)型的控制，能完全滿(mǎn)足科學(xué)研究或現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的需要。

本發(fā)明同時(shí)也能滿(mǎn)足基體中埋置多根纖維的情況，只需移動(dòng)基體位置對(duì)纖維依次拉拔即可。本發(fā)明可在加載過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)纖維夾持端的位移以及兩側(cè)側(cè)壓力大小，結(jié)合液壓伺服試驗(yàn)機(jī)(如mts)監(jiān)測(cè)到的豎向荷載值，即可得到不同側(cè)壓力下拉拔力與滑移的全曲線(xiàn)，進(jìn)而方便進(jìn)行后續(xù)分析。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中夾具5的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-側(cè)向施壓組件，2-微型壓力傳感器，3-位移傳感器，4-框架組件，5-夾具，6-側(cè)板組件，7-套筒，8-旋轉(zhuǎn)手柄，9-彈簧，10-待測(cè)試塊，11-試塊固定組件，12-螺桿，13-底部鋼板，14-框架，15-內(nèi)底板，16-角鋼，17-鋼棒，18-接頭。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明，如圖1-3所示，一種可施加側(cè)壓力的單絲拉拔試驗(yàn)裝置，包括框架組件4、側(cè)向施壓組件1和拉拔試驗(yàn)組件，其特征在于：所述的框架組件4包括用于固定待測(cè)試塊10的試塊固定組件11，用于調(diào)整試塊整體高度的四根長(zhǎng)直螺桿12和用于將裝置固定在試驗(yàn)機(jī)上的底部鋼板13，所述的試塊固定組件11包括框架4、框架4內(nèi)底板15和框架內(nèi)豎向側(cè)板組件6，通過(guò)試塊固定組件11對(duì)待測(cè)試塊10進(jìn)行“上下左右”四個(gè)面的周向限位固定；所述的側(cè)向施壓組件1包括固定在框架4外側(cè)壁上的套筒7、連接在套筒7兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)手柄8、微型壓力傳感器2以及設(shè)置在套筒內(nèi)部的彈簧9，所述的豎向側(cè)板組件6中部開(kāi)設(shè)有通孔，用于與側(cè)向施壓組件連接，對(duì)試塊進(jìn)行側(cè)向施壓；所述的拉拔試驗(yàn)組件包括用于夾持單絲纖維的夾具5、連接在夾具5上方的接頭18，接頭18外接液壓伺服試驗(yàn)機(jī)，用于對(duì)單絲纖維提供拉拔力，進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。

所述的框架4包括u型框體和兩塊分別鋪設(shè)在u型框體上端兩側(cè)邊的水平鋼板，兩塊水平鋼板靠裝置內(nèi)側(cè)端與待測(cè)試塊10上表面接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)方形待測(cè)試塊的上方限位，兩塊水平鋼板靠裝置外側(cè)端上對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)四個(gè)螺栓孔，底部鋼板13上周向?qū)ΨQ(chēng)開(kāi)設(shè)有對(duì)應(yīng)的四個(gè)螺栓孔，四根長(zhǎng)直螺桿12分別穿過(guò)上下對(duì)稱(chēng)的四組螺栓孔后，通過(guò)螺母旋合固定，實(shí)現(xiàn)框架組件4的外部固定，通過(guò)調(diào)整框架4與底部鋼板13之間的相對(duì)距離，調(diào)整試塊整體高度。

所述的旋轉(zhuǎn)手柄8為l型旋轉(zhuǎn)手柄，手柄與套筒7接觸端設(shè)有直徑略小于彈簧9直徑的一段桿體，用于插入彈簧9內(nèi)與彈簧一起移動(dòng)，將外部施加在旋轉(zhuǎn)手柄8上的轉(zhuǎn)向力傳遞給彈簧9，形成對(duì)微型壓力傳感器2的側(cè)向壓力，進(jìn)而經(jīng)由壓力傳感器將側(cè)向壓力傳遞給側(cè)板組件6，最后由側(cè)板將測(cè)壓均勻傳遞給試塊。

所述的微型壓力傳感器2為硬幣式微型壓力傳感器，傳感器兩側(cè)分別帶螺桿，一側(cè)螺桿伸入套筒7內(nèi)，與套筒內(nèi)彈簧9接觸，一側(cè)螺桿穿過(guò)側(cè)板組件6上中部通孔，通孔外側(cè)螺桿上設(shè)有螺母，用于將該段螺桿固定在側(cè)板組件6上，使壓力經(jīng)由側(cè)板組件向試塊側(cè)壁施壓，中部壓力感應(yīng)部件與外接壓力顯示部件連接，實(shí)時(shí)顯示試塊側(cè)向受壓值。

所述的夾具5包括兩塊相配合的鋼板組件，兩塊鋼板之間通過(guò)8組螺釘連接固定，通過(guò)調(diào)整8組螺釘?shù)乃删o，將兩塊鋼板分開(kāi)，夾入待測(cè)試塊上方纖維后，旋緊鋼板固定夾緊纖維，夾具5上端設(shè)有凸塊，凸塊與接頭18上對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)圓孔，通過(guò)穿過(guò)圓孔的鋼棒17實(shí)現(xiàn)接頭18與夾具5的連接固定。

所述的夾具5兩側(cè)設(shè)有通過(guò)螺栓連接的兩塊角鋼16，兩塊角鋼16上對(duì)稱(chēng)設(shè)有兩個(gè)豎向穿過(guò)角鋼16上預(yù)留孔的位移傳感器3，初始狀態(tài)下位移傳感器3底部尖端與試塊上表面接觸，兩個(gè)位移傳感器3分布在單絲纖維兩側(cè)，用于中和監(jiān)測(cè)單絲纖維在拉拔試驗(yàn)中的豎向位移。

所述的框架4底板與內(nèi)底板15之間設(shè)有四組螺栓螺母，通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺栓螺母調(diào)整內(nèi)底板15在框架4內(nèi)的高度，實(shí)現(xiàn)框架內(nèi)試塊的縱向限位固定。

所述的底部鋼板13底面中部設(shè)置有用于與試驗(yàn)機(jī)夾頭連接固定的夾持端，方便將整個(gè)裝置穩(wěn)定設(shè)置于試驗(yàn)機(jī)上。

所述的側(cè)板組件6包括兩組雙層鋼板，兩組鋼板分別分布于方形試塊兩側(cè)，每組雙層鋼板通過(guò)四個(gè)螺栓螺母組件連接固定，實(shí)現(xiàn)對(duì)方形試塊的側(cè)向限位。

本裝置的安裝步驟和操作步驟如下：

1、安裝步驟：

安裝步驟1：框架組件4的安裝：先將底部鋼板13用螺栓固定在試驗(yàn)機(jī)的下夾具上，再將四根長(zhǎng)直螺桿12先后穿過(guò)框架14上方鋼板外側(cè)端上和底部鋼板13上對(duì)應(yīng)設(shè)置的螺栓孔，預(yù)留一定的操作空間后調(diào)整螺桿12上各螺母的位置，保證螺桿不發(fā)生移動(dòng)；

安裝步驟2（當(dāng)無(wú)需側(cè)壓力時(shí)步驟2可省略）：用于施加側(cè)壓力的側(cè)向施壓組件1的安裝：將內(nèi)壁帶有螺紋的鋼制套筒7焊接在框架14的外側(cè)壁上，并使套筒7的內(nèi)孔與框架14外側(cè)壁上的預(yù)留孔對(duì)應(yīng)，然后將帶有螺紋的旋轉(zhuǎn)手柄8從外側(cè)旋入套筒內(nèi)，接著把高強(qiáng)彈簧9從內(nèi)側(cè)放入套筒7內(nèi)，并使其卡到旋轉(zhuǎn)手柄8的伸出端，然后將微型壓力傳感器2的一側(cè)螺桿從內(nèi)側(cè)通過(guò)框架14上的預(yù)留孔穿入鋼制套筒7內(nèi)。用四個(gè)螺栓穿過(guò)雙層鋼側(cè)板組件6的通孔將兩鋼板連接起來(lái)，同時(shí)使兩鋼板中心的通孔處于一條直線(xiàn)上，然后將微型壓力傳感器2的另一端螺桿穿過(guò)側(cè)板組件6的中心通孔，并用螺帽固定，給待測(cè)試塊10預(yù)留一定位置。對(duì)稱(chēng)的另外一邊的安裝步驟與此相似；

安裝步驟3：待測(cè)試塊10的安裝：

將待測(cè)試塊10用內(nèi)底板15同時(shí)安裝，并且同步調(diào)整側(cè)板組件6的位置，使試塊的上部與框架14上端鋼板接觸，將待測(cè)試塊10位置調(diào)整好之后，通過(guò)四個(gè)小螺桿穿過(guò)框架14下部的螺紋孔固定內(nèi)底板15和待測(cè)試塊10；

安裝步驟4：位移傳感器3的安裝：通過(guò)夾具5上的小螺釘將試塊10上的單絲纖維夾在纖維夾具5上，然后夾具5通過(guò)一個(gè)小鋼棒17與接頭18相連，這樣能使夾具5有一定活動(dòng)空間，方便其配合試塊的位置做出一定調(diào)整；接著，將對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)預(yù)留螺絲孔的小角鋼16通過(guò)兩個(gè)螺絲和四個(gè)螺帽固定在纖維夾具5上，最后將位移傳感器3固定在小角鋼預(yù)留的對(duì)應(yīng)孔里，并使其底部尖頭與試塊10上表面接觸；接頭18固定在試驗(yàn)機(jī)上端的夾具上。

2、操作步驟：

操作步驟1：檢查裝置：微調(diào)旋轉(zhuǎn)手柄8在套筒7上的位置，確保微型壓力傳感器2、雙層側(cè)板組件6、高強(qiáng)彈簧9的水平對(duì)中，同時(shí)使兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的側(cè)板組件6與試塊10接觸；確保試塊10與框架14和內(nèi)底板15緊密接觸；確?？蚣芙M件4、纖維、夾具5、接頭18、位移傳感器3和試驗(yàn)機(jī)的垂直對(duì)中；確保底部鋼板13和試驗(yàn)機(jī)下端緊密相連；檢查完畢后將整套加載裝置固定；

操作步驟2：預(yù)加載：將已標(biāo)定好的硬幣式微型壓力傳感器2、位移傳感器3與對(duì)應(yīng)的應(yīng)變儀相連，并從兩邊轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄8進(jìn)行預(yù)加載，查看裝置是否正常工作；

操作步驟3：正式加載：勻速緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄8，保證加載速度滿(mǎn)足規(guī)范要求，同時(shí)記錄微型壓力傳感器2的讀數(shù)，使側(cè)壓力達(dá)到預(yù)定值后保持其不變，然后通過(guò)控制試驗(yàn)機(jī)施加使纖維拔出的豎向力，同時(shí)記錄位移傳感器3和試驗(yàn)機(jī)內(nèi)部的荷載讀數(shù)，直至纖維拉斷或者拔出，加載結(jié)束。

本實(shí)施例的檢測(cè)裝置使用方法的操作步驟適用于各種形狀、各種種類(lèi)的纖維拔出施加單向側(cè)向壓力的操作，若為雙向側(cè)向壓力，則同樣需要在另外方向加接觸試塊的側(cè)板和壓力傳感器，并加設(shè)有固定套筒和旋轉(zhuǎn)手柄的另外兩個(gè)側(cè)板。

本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述的實(shí)施例，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本發(fā)明的意圖也包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。