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結(jié)構(gòu)膠試件成型模具的制造與應(yīng)用

一、簡(jiǎn)介

從某種意義上講，結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：結(jié)構(gòu)膠）的基本性能指標(biāo)和級(jí)別的評(píng)定，是由見(jiàn)證抽樣的結(jié)構(gòu)膠制作的試件來(lái)判定的。這也是評(píng)定結(jié)構(gòu)膠基本性能的方法。因此應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的和*成型模具制作試件，讓試件制作的質(zhì)量在每一過(guò)程中都能得到保證，讓結(jié)構(gòu)膠的基本性能真實(shí)和充分的反映出來(lái)，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(guó)標(biāo)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50367-2006）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：加固規(guī)范）的有關(guān)規(guī)定，經(jīng)過(guò)不斷設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(cè)機(jī)構(gòu)、國(guó)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(píng)價(jià)，證明是一個(gè)成功的產(chǎn)品。

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

該套模具制作的試件有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：

1、膠體試件的幾何尺寸準(zhǔn)確、表面光滑、不需要進(jìn)行二次加工；

2、膠體試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)；

3、粘結(jié)試件的粘結(jié)部位準(zhǔn)確，養(yǎng)護(hù)過(guò)程中所施壓力均勻穩(wěn)定；

4、試件的制作和養(yǎng)護(hù)，過(guò)程簡(jiǎn)單方便，操作程序標(biāo)準(zhǔn)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(fù)使用。

九件成型模具為：

1、膠體抗拉、受拉彈性模量、伸長(zhǎng)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(fù)合材層間剪切、彎曲試件成型模具；

說(shuō)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(cè)相配套的萬(wàn)向節(jié)夾具和抗壓力轉(zhuǎn)換器可根據(jù)用戶(hù)需要另行制作。

（3）每件模具可同時(shí)制作8個(gè)試件或16個(gè)試件（膠體抗拉和抗彎試件各8個(gè)）。

二、部分試件成型模具的主要特點(diǎn)簡(jiǎn)介

（一）、膠體抗拉、受拉彈性模量、伸長(zhǎng)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(biāo)僅需要檢測(cè)鋼—鋼拉伸抗剪強(qiáng)度、鋼—鋼粘結(jié)抗拉強(qiáng)度、鋼與混凝土的正拉粘結(jié)強(qiáng)度三個(gè)項(xiàng)目，十六年來(lái)各有關(guān)企業(yè)對(duì)結(jié)構(gòu)膠的抗剪和抗拉強(qiáng)度做了大量的研究和試驗(yàn)，已經(jīng)有了一套十分成熟的技術(shù)；而2006年開(kāi)始實(shí)施的《加固規(guī)范》，對(duì)結(jié)構(gòu)膠的膠體性能（即膠體的抗拉、受拉彈性模量、伸長(zhǎng)率、抗彎、抗壓、劈裂抗拉），提出了很高的指標(biāo)。（注：為強(qiáng)制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行），這對(duì)于結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)企業(yè)和各級(jí)檢測(cè)機(jī)構(gòu)都是一項(xiàng)新的技術(shù)課題，圍繞著這一新技術(shù)，開(kāi)始了大量的研究和試驗(yàn)，而為了保證研究和試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，首先就必須具備好的試件成型模具。

對(duì)成型模具的要求是制成的試件幾何尺寸準(zhǔn)確，表面光滑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，不需進(jìn)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(yán)重影響檢測(cè)數(shù)據(jù)），試件的檢測(cè)數(shù)據(jù)離散性小，能反映出結(jié)構(gòu)膠的真實(shí)基本性能。

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，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(duì)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(guò)程中總是受到自身的重量壓力而密實(shí)，膠體中的氣泡也會(huì)順著貫通的溢流槽被排除到膠體的上端部。對(duì)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(shí)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(huì)順著模具內(nèi)貫通的溢流槽被排除掉。

由于試件在成型過(guò)程中，始終受到擠壓力，成型后的試件能達(dá)到幾何尺寸準(zhǔn)確，表面光滑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，不需要進(jìn)行脫槽后的再加工，這也從根本上保證了試件的檢測(cè)數(shù)據(jù)離散性小，檢測(cè)的數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確真實(shí)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(diǎn)是將膠體的抗拉（包括受拉彈性模量、伸長(zhǎng)率）和抗彎試件設(shè)置在同一個(gè)模具內(nèi)，因此可在一個(gè)模具內(nèi)一次性的制作出8個(gè)膠體抗拉試件和8個(gè)膠體抗彎試件，不僅簡(jiǎn)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(cè)準(zhǔn)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(jiǎn)稱(chēng)：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(zhǎng)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(duì)中性差，粘結(jié)時(shí)加壓力不一致等質(zhì)量問(wèn)題，致使檢測(cè)數(shù)據(jù)離散性較大，無(wú)法準(zhǔn)確地評(píng)定該批結(jié)構(gòu)膠的拉伸抗剪性能。

針對(duì)這二個(gè)問(wèn)題，在模具內(nèi)設(shè)置了二個(gè)不同高度的鋼板試件寬度槽和搭接長(zhǎng)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(zhǔn)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(jì)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(hù)時(shí)間內(nèi)，始終受到均勻面穩(wěn)定的壓力，解決了這二個(gè)問(wèn)題，抗剪試件的檢測(cè)數(shù)據(jù)的離散性就會(huì)顯著減小，所測(cè)的抗剪強(qiáng)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(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，就要解決試件在制作中存在的二個(gè)難題：（1）二根直徑為10mm的鋼棒試件要求同軸對(duì)中；（2）鋼棒試件的粘結(jié)面在固化期間要求始終受到一個(gè)均勻穩(wěn)定的壓力。

解決這兩個(gè)難題的做法是，在模具內(nèi)開(kāi)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(zhǎng)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(gè)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(duì)鋼棒施加壓力，使試件在成型的過(guò)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(jiǎn)單方便，而且粘結(jié)效果確實(shí)很好，能真實(shí)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(fù)合材料層間剪切、彎曲強(qiáng)度試件成型模具

該試件成型模具具有以下三個(gè)特點(diǎn)：

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

2、設(shè)計(jì)了一套加壓裝置，當(dāng)多層纖維復(fù)合材料粘結(jié)完后，能方便快速的對(duì)多層纖維復(fù)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(gè)萬(wàn)向輪，可以很輕松的在工作臺(tái)上移動(dòng)模具。