一种检测装置及检测方法与流程

本发明涉及建筑结构工程的技术领域，具体涉及一种在复杂受力模式下的纤维增强复合材料(fiberreinforcedpolymer，frp)与混凝土之间的界面粘结强度的检测装置及检测方法。

背景技术：

纤维增强复合材料具有高强度、耐疲劳、耐腐蚀、重量轻等优点，因此结构工程的加固中具有广泛的使用前景。随着外贴纤维增强复合材料在结构加固领域越来越广泛的应用，大量以研究纤维增强材料加固效果以及耐久性的试验应运而生。

纤维增强复合材料与混凝土结构之间的界面性能是影响加固效果及耐久性的一个重要因素。在使用纤维增强复合材料片材进行加固时，由于纤维增强复合材料中的纤维本身的强度很高，要想纤维增强复合材料中的纤维发挥其强度高的特点，就需要起粘结作用的树脂能很好地传递剪力。如此才能让纤维增强复合材料内的每一根纤维都均匀受力，并且树脂也要保证纤维增强复合材料片材和结构能共同工作，这样才能达到加固的效果。然而在大量试验的基础上发现，试件的破坏往往不是由于纤维增强复合材料纤维的拉断，而是由于纤维增强复合材料与混凝土结构之间的界面强度不足而发生的剥离破坏。所以，纤维增强复合材料与待加固的混凝土结构之间的界面性能的研究具有重要的意义。

目前规范采用的是直接拉伸的剪切试验来测量纤维增强复合材料与混凝土界面的粘结性能，frp与混凝土界面上只有剪应力。然而，实际加固工程中，由于混凝土梁的开裂、斜裂缝开展之后的错动等原因，frp与混凝土界面上一般既有剪应力，还有正应力。由于正应力的存在，对界面的剪切强度会有比较大的削弱作用。目前，frp与混凝土粘结强度的测试方法主要有直接拉伸剪切试验和梁式试验。梁式试验一般采用倒t型(或矩形)混凝土小梁，在梁底预设裂缝，在裂缝处粘结frp，通过四点弯曲试验来测定frp与混凝土界面的粘结强度。该梁式试验装置一般相对复杂，在梁比较小的情况下，四点弯曲段一般距离很短，对四点弯曲装置的要求比较高。直接拉伸的剪切试验装置相对简单，根据所贴frp条数，可以分为单面剪切和双面剪切。双面剪切对试验装置加工精度要求角度，试验中一般很难实现两个剪切面同时破坏。单面剪切相对简单，在工程中应用比较广泛，但对夹具和试件对中的要求比较高。

然而，上述试验方式都没有考虑在实际工程建设中构件的复杂受力状态(正应力和剪应力复合状态)。也不能测量复杂受力下粘结面复合破坏模式(ⅰ型和ⅱ型破坏)。复杂受力累积在一起的效益会对纤维增强复合材料的粘结性能产生影响，行业内对此研究较少。因此，目前行业内尚缺乏相应的结构简单，拆卸方便的试验装置和相应的试验方法。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明一方面提供一种检测装置，用于检测第一纤维增强复合材料片材与混凝土之间的界面粘结强度，所述检测装置包括：第一混凝土块，具有倾斜表面；第二混凝土块，具有平坦表面，所述平坦表面与所述倾斜表面相交，并且所述第二混凝土块能靠近或远离所述第一混凝土块；第一纤维增强复合材料片材，所述第一纤维增强复合材料片材为长条形，并且所述第一纤维增强复合材料片材的第一端接合在所述第一混凝土块的倾斜表面上，所述第一纤维增强复合材料片材的第二端接合在所述第二混凝土块的平坦表面上；所述第二混凝土块上设置有受力件；其中，所述受力件的延伸方向平行于所述平坦表面；并且所述受力件的延伸方向与所述第一纤维增强复合材料片材的纵向方向是相同的。

进一步的，所述检测装置还包括第二纤维增强复合材料片材，所述第二纤维增强复合材料片材横向粘贴在所述第一纤维增强复合材料片材的第二端上，并且所述第二纤维增强复合材料片材横向粘贴在所述平坦表面上。

进一步的，所述第二混凝土块还包括第二竖直部分，所述第二竖直部分突出于所述平坦表面，并使得所述第二混凝土块在侧面上形成为l形。

进一步的，所述第二混凝土块的底部设置有辊轮。

进一步的，所述第一混凝土块还包括第一竖直部分。

进一步的，所述第一竖直部分内设置有受力钢筋，并且所述第一混凝土块是固定的。

进一步的，所述第二竖直部分设置有受力钢筋，所述受力件与所述受力钢筋连接。

进一步的，所述第二纤维增强复合材料片材是长条形的。

本发明的另一方面提供一种检测方法，其中使用上面所述的检测装置。

进一步的，该检测方法包括如下步骤：将所述第一纤维增强复合材料片材粘结在所述倾斜表面和所述平坦表面上；将所述第二纤维增强复合材料片材横向粘贴在所述第一纤维增强复合材料片材的第二端和所述平坦表面)上；在所述受力件上施加沿着所述受力件的延伸方向的试验力，以检测第一纤维增强复合材料片材与混凝土之间的界面粘结强度。

本发明一方面的有益效果在于，提供一种测量复杂受力下粘结面复合破坏模式(ⅰ型和ⅱ型破坏)的纤维复合材料与混凝土粘结性能装置。通过在第一纤维增强复合材料片材的第一端和第二端之间设置夹角，可以复杂受力状态下的纤维增强复合材料片材与混凝土之间的界面粘结强度。

本发明又一方面的有益效果在于，通过将混凝土块体设置为l形，使得试验力f能居中传导，而不会由于偏移而产生扭矩或力矩。

附图说明

图1是本发明的检测装置的立体结构示意图。

图2是本发明的检测装置的纤维增强复合材料片材粘贴的局部放大示意图。

图3是本发明的检测装置的侧视结构示意图。

图4是本发明的检测装置的俯视图。

在所附图中，以相同参考标号表示等同或相似的构件。

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

检测装置

参考图1至3，示出了整体的检测装置，可用于检测在复杂受力模式下的纤维增强复合材料片材与混凝土之间的界面粘结强度。

该检测装置基本上包括第一混凝土块2、第二混凝土块5和第一纤维增强复合材料片材3。

第一混凝土块2的(不含第一竖直部分1)尺寸为700*500*300mm，切去斜坡的高度为80mm。优选地，倾斜表面22的斜坡倾斜角度为0～75度。也就是说，在第一混凝土块2水平放置时，倾斜表面22与水平面之间的夹角为0～75度。

第二混凝土块5的(不含第二竖直部分4)尺寸为600*500*190mm。

结合图1至图4可见，其中第一混凝土块2的倾斜表面22与第二混凝土块5的平坦表面52相交，并且第二混凝土块5能靠近或远离第一混凝土块2。

优选的，第一混凝土块2的第一竖直部分1垂直于第三平坦表面24设置，并且突出于第三平坦表面24之上；该第三平坦表面24可以作为倾斜表面22与第一竖直部分1之间的过渡部分。然而，本发明不限于此，第一混凝土块2可以不包括该第三平坦表面24，第一竖直部分1与倾斜表面22可以直接成为一体。因此，更明确的说，倾斜表面22是第一混凝土块2上的一个倾斜表面。

第二混凝土块2可以大致成形为l形，其中第二混凝土块5的第二竖直部分4垂直于平坦表面5。或者更明确地说，平坦表面52是第二混凝土块5的水平部分的上表面。

第一纤维增强复合材料片材3可以是纵向延伸的长条形的片材，其第一端32接合在倾斜表面22上，其第二端34接合在平坦表面52上。结合图1至图4可见，第一纤维增强复合材料片材3的第一端32大致是设置在倾斜表面22上，从而第一纤维增强复合材料片材3的第一端32与平坦表面52(第二端34)是倾斜的。

优选的，该倾斜表面22与该与平坦表面52相交，倾斜表面22与水平面之间的角度为0～75度，而平坦表面52与水平面平行设置。

受力件46是预埋在第二混凝土块5的第二竖直部分4内，平行于平坦表面52，并且受力件46的延伸方向通过第一纤维增强复合材料片材3的第二端部34。

如图2所示，长条形的第一纤维增强复合材料片材3具有纵向方向a，如图3所示，受力件46具有延伸方向b。

更明确地说，受力件46的延伸方向b与第一纤维增强复合材料片材3的纵向方向a是相同的。从而施加在受力件46上的试验力f可完全传递至第一纤维增强复合材料片材3的第一端32和第二端34。

第一混凝土块2可以是固定设置的，第二混凝土块5的底部设置有辊轮46。如此，第二混凝土块5可以不受摩擦(或仅仅承受很小的摩擦)，从而不会影响试验的精度。这样在受力件46上施加沿着其延伸方向的力f时，力f可完全作用于第一纤维增强复合材料片材3上。

由于第一纤维增强复合材料片材3的强度很大，因此试验中通常是第一纤维增强复合材料片材3与倾斜表面22或平坦表面52之间的粘结界面被破坏，从而可以测量考虑倾斜效应的纤维增强复合材料片材3与混凝土之间的界面粘结强度。

为了确保粘结界面的破坏发生在第一混凝土块2上，检测装置可包括第二纤维增强复合材料片材6，其类似第一纤维增强复合材料片材3，也可为长条形，并且横向粘贴于第一纤维增强复合材料片材3的第二端34和平坦表面52上，以加固第一纤维增强复合材料片材3与平坦表面52之间的粘结。应当理解的是，第二纤维增强复合材料片材6也可以采用其他形状，只需要能起到加固第一纤维增强复合材料片材3与平坦表面52之间的粘结作用即可。

虽然图示的第一混凝土块2和第二混凝土块5的侧面均大致为l形。然而，本发明不限于此。设置第二竖直部分4的目的在于为混凝土块提供传递来自受力件46的受力钢筋。即。受力件46可以与预埋在混凝土块内的预埋钢筋连接，从而在施加试验力f时，不会由于偏移而产生扭矩或力矩，提高试验精度。设置第一竖直部分1的目的也是在于使得试验力f能居中传导到固定第一混凝土块2的框架部(图中未示出)，而不会由于偏移而产生扭矩或力矩。应当理解的是，第一混凝土块2第二混凝土块5还可以采用其他不影响实现上述效果的形状。

检测方法

下面进一步描述使用本发明的检测装置进行检测的方法。

s1:将第一纤维增强复合材料片材3粘结在倾斜表面22和平坦表面52上；

s2:将第二纤维增强复合材料片材6横向粘贴在第一纤维增强复合材料片材3的第二端34和平坦表面52上；

s3：在受力件46上施加沿着受力件46的延伸方向b的试验力f，使得第一纤维增强复合材料片材3与第一混凝土块2混凝土之间的界面破坏，从而得到第一纤维增强复合材料片材3与混凝土之间的界面粘结强度。在第一纤维增强复合材料片材3与第一混凝土块2混凝土之间的界面破坏时，检测装置直接测得界面粘结强度。

其中，试验力f的施加方式为位移加载，建议加载速度为0.1mm/s。

应当理解的是，本发明描述的方法的步骤仅仅是示例性的描述，对其先后进行的时间顺序没有特殊的要求，除非其本身有必然的先后顺序关系。

如上所示，本发明虽然已参照有限的实施例和附图进行了说明，但在本发明所属领域中具备通常知识的人均可以从此记载中进行各种修改和变形。由此，其他实施例及权利要求书与等同物均属于权利要求的保护范围。