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結(jié)構(gòu)膠試件成型模具的制造與應(yīng)用

一、簡介

從某種意義上講，結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑（以下簡稱：結(jié)構(gòu)膠）的基本性能指標和級別的評定，是由見證抽樣的結(jié)構(gòu)膠制作的試件來判定的。這也是評定結(jié)構(gòu)膠基本性能的方法。因此應(yīng)用標準的和*成型模具制作試件，讓試件制作的質(zhì)量在每一過程中都能得到保證，讓結(jié)構(gòu)膠的基本性能真實和充分的反映出來，就成了研究、生產(chǎn)和應(yīng)用結(jié)構(gòu)膠的一件非常重要的基礎(chǔ)技術(shù)工作！

依據(jù)國標《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》（GB50367-2006）（以下簡稱：加固規(guī)范）的有關(guān)規(guī)定，經(jīng)過不斷設(shè)計試制、比較和總結(jié)，制造出全套（共九件）結(jié)構(gòu)膠基本性能試件成型模具，其中“鋼—鋼拉伸抗剪試件成型模具”、“鋼—鋼粘結(jié)抗拉試件成型模具”、“膠體抗拉（受拉彈性模量、伸長率、抗彎）試件成型模具”經(jīng)市、省建筑工程質(zhì)量或建筑材料質(zhì)量檢測機構(gòu)、國內(nèi)外結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)企業(yè)和加固施工企業(yè)的應(yīng)用，得到了較好的評價，證明是一個成功的產(chǎn)品。

為了保證試件在成型和養(yǎng)護全過程中的質(zhì)量，該套模具采用了鋼板組合方式，經(jīng)過了車、刨、銑、研磨等十幾道工序的精密加工，模具達到了不變形，易拆裝，好脫模，損耗小，能反復使用的效果。

該套模具制作的試件有以下幾大優(yōu)點：

1、膠體試件的幾何尺寸準確、表面光滑、不需要進行二次加工；

2、膠體試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實；

3、粘結(jié)試件的粘結(jié)部位準確，養(yǎng)護過程中所施壓力均勻穩(wěn)定；

4、試件的制作和養(yǎng)護，過程簡單方便，操作程序標準化；

5、試件的性能數(shù)據(jù)離散性小；

6、模具損耗很小，不易破壞，能反復使用。

九件成型模具為：

1、膠體抗拉、受拉彈性模量、伸長率和抗彎試件成型模具；

2、膠體抗壓試件成型模具；

3、膠體劈裂抗拉試件成型模具；

4、鋼—鋼拉伸抗剪試件成型模具；

5、鋼—鋼粘結(jié)抗拉試件成型模具；

6、鋼—鋼不均勻扯離試件成型模具；

7、鋼（碳纖維）與混凝土的正拉粘結(jié)試件成型模具；

8、（鋼套筒法）拉伸抗剪試件成型模具；

9、纖維復合材層間剪切、彎曲試件成型模具；

說明：（1）膠體抗彎試件成型模具為4mm×80mm ，8mm×160mm兩種規(guī)格。

（2）與試件檢測相配套的萬向節(jié)夾具和抗壓力轉(zhuǎn)換器可根據(jù)用戶需要另行制作。

（3）每件模具可同時制作8個試件或16個試件（膠體抗拉和抗彎試件各8個）。

二、部分試件成型模具的主要特點簡介

（一）、膠體抗拉、受拉彈性模量、伸長率和抗彎試件的成型模具

  1990年頒布的《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》（CECD25：90）規(guī)定結(jié)構(gòu)膠的性能指標僅需要檢測鋼—鋼拉伸抗剪強度、鋼—鋼粘結(jié)抗拉強度、鋼與混凝土的正拉粘結(jié)強度三個項目，十六年來各有關(guān)企業(yè)對結(jié)構(gòu)膠的抗剪和抗拉強度做了大量的研究和試驗，已經(jīng)有了一套十分成熟的技術(shù)；而2006年開始實施的《加固規(guī)范》，對結(jié)構(gòu)膠的膠體性能（即膠體的抗拉、受拉彈性模量、伸長率、抗彎、抗壓、劈裂抗拉），提出了很高的指標。（注：為強制性條文，必須嚴格執(zhí)行），這對于結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)企業(yè)和各級檢測機構(gòu)都是一項新的技術(shù)課題，圍繞著這一新技術(shù)，開始了大量的研究和試驗，而為了保證研究和試驗的準確性，首先就必須具備好的試件成型模具。

對成型模具的要求是制成的試件幾何尺寸準確，表面光滑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實，不需進行脫模后的幾何尺寸整形加工（注：試件幾何尺寸的加工容易使試件局部損傷，嚴重影響檢測數(shù)據(jù)），試件的檢測數(shù)據(jù)離散性小，能反映出結(jié)構(gòu)膠的真實基本性能。

經(jīng)過多次試驗，我們制造了一種組合式封閉型模具，模具內(nèi)表面有較高的光潔度，對于粘度較低的結(jié)構(gòu)膠試件，將膠體直接灌注于模具槽內(nèi)，由于模具是豎著放置，膠體在成型過程中總是受到自身的重量壓力而密實，膠體中的氣泡也會順著貫通的溢流槽被排除到膠體的上端部。對于粘度高的結(jié)構(gòu)膠（如：粘鋼膠、植筋膠）試件，先將膠體澆注于模具表面的成型槽內(nèi)，并使膠體略高于槽頂，待15~20min后（此時大部分氣泡已上升到膠體上表面），再將模具封閉加壓，多余的膠體和氣泡則會順著模具內(nèi)貫通的溢流槽被排除掉。

由于試件在成型過程中，始終受到擠壓力，成型后的試件能達到幾何尺寸準確，表面光滑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實，不需要進行脫槽后的再加工，這也從根本上保證了試件的檢測數(shù)據(jù)離散性小，檢測的數(shù)據(jù)能準確真實地反映出該批結(jié)構(gòu)膠的基本性能。

該套模具的另一大特點是將膠體的抗拉（包括受拉彈性模量、伸長率）和抗彎試件設(shè)置在同一個模具內(nèi)，因此可在一個模具內(nèi)一次性的制作出8個膠體抗拉試件和8個膠體抗彎試件，不僅簡化了試件的制作工作，也提高了同一批結(jié)構(gòu)膠試件的檢測準確性。

（二）鋼—鋼拉伸抗剪試件成型模具

鋼—鋼拉伸抗剪試件（以下簡稱：抗剪試件）在制作中，由于粘結(jié)面積小[規(guī)定兩塊鋼板的粘結(jié)面積為12.5±0.5mm（寬度）×25±0.2mm（長度）]，固定加壓困難，容易造成成型試件的粘結(jié)面積相差較大，兩片鋼板對中性差，粘結(jié)時加壓力不一致等質(zhì)量問題，致使檢測數(shù)據(jù)離散性較大，無法準確地評定該批結(jié)構(gòu)膠的拉伸抗剪性能。

針對這二個問題，在模具內(nèi)設(shè)置了二個不同高度的鋼板試件寬度槽和搭接長度檔板，只要將兩片鋼板試件放于槽內(nèi)，端部頂緊檔板，就能保證粘結(jié)面積的準確性。為了保證二片鋼板在粘結(jié)固化期間，始終受到均勻穩(wěn)定的壓力，在模具中設(shè)計了一套經(jīng)調(diào)試的彈簧壓力桿，將壓力桿頂壓在二片鋼板的粘結(jié)處，就能使試件的粘結(jié)處在養(yǎng)護時間內(nèi)，始終受到均勻面穩(wěn)定的壓力，解決了這二個問題，抗剪試件的檢測數(shù)據(jù)的離散性就會顯著減小，所測的抗剪強度也比常用的試件制作方法高10~20%。

（三）、鋼—鋼粘結(jié)抗拉試件成型模具

要保證粘結(jié)抗拉試件測試數(shù)據(jù)的準確性，就要解決試件在制作中存在的二個難題：（1）二根直徑為10mm的鋼棒試件要求同軸對中；（2）鋼棒試件的粘結(jié)面在固化期間要求始終受到一個均勻穩(wěn)定的壓力。

解決這兩個難題的做法是，在模具內(nèi)開8條相同的三角型槽，在三角型槽的一端設(shè)置經(jīng)調(diào)試好的彈簧壓力室，在另一端設(shè)置可調(diào)長度的加力桿，將涂刷了結(jié)構(gòu)膠的二根鋼棒試件放于同一個三角型槽內(nèi)，保證試件的同軸度，輕轉(zhuǎn)鋼棒，使二根鋼棒粘結(jié)面的膠體均勻厚薄一致，再旋轉(zhuǎn)加力桿，對鋼棒施加壓力，使試件在成型的過程中始終受到均勻穩(wěn)定的壓力，以獲得粘結(jié)效果。這件成型模具使鋼棒試件的制作十分簡單方便，而且粘結(jié)效果確實很好，能真實的反應(yīng)出該批結(jié)構(gòu)膠的基本粘結(jié)抗拉性能。

（四）纖維復合材料層間剪切、彎曲強度試件成型模具

該試件成型模具具有以下三個特點：

1、在下壓鋼板表面，刨出一條寬250mm，深4mm的通長凹槽，其用途是保證多層粘結(jié)纖維復合材料成型的厚度為4mm。

2、設(shè)計了一套加壓裝置，當多層纖維復合材料粘結(jié)完后，能方便快速的對多層纖維復合材施加壓力。

3、由于該模具較重，在下壓鋼板的下面安裝了四個萬向輪，可以很輕松的在工作臺上移動模具。