一种用于测试FRP传力杆耐久性的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于测试FRP传力杆耐久性的装置。该装置包括PVC管套筒、液压锁以及硅胶密封条。本实用新型专利技术将FRP传力杆插入装置的PVC管套筒中，注满腐蚀溶液模拟腐蚀环境，恒温养护，测量养护前后FRP传力杆的质量、层间剪切强度、抗弯强度及弯曲弹性模量的变化，判断FRP传力杆的耐久性能。本实用新型专利技术结构简单，设计合理，从微观角度观察FRP传力杆破坏过程，有利于探究FRP传力杆腐蚀机理，全面评估FRP传力杆实际工况下的长期腐蚀状态，为减少FRP传力杆腐蚀、提高水泥混凝土路面长期使用性能提供科学的试验方法。

A device for testing durability of FRP transmission rod

The utility model discloses a device for testing the durability of the FRP transmission rod. The device comprises a PVC tube sleeve, a hydraulic lock and a silica gel sealing strip. The utility model inserts the FRP force transfer rod into the PVC pipe sleeve of the device, fills the corrosion solution to simulate the corrosion environment, maintains at constant temperature, measures the changes of the quality, interlaminar shear strength, bending strength and bending elastic modulus of the FRP force transfer rod before and after maintenance, and judges the durability of the FRP force transfer rod. The utility model has the advantages of simple structure and reasonable design. Observing the failure process of FRP transmission rod from microscopic point of view is helpful to explore the corrosion mechanism of FRP transmission rod, comprehensively evaluate the long-term corrosion state of FRP transmission rod under actual working conditions, and provide scientific test for reducing the corrosion of FRP transmission rod and improving the long-term service performance of cement concrete pavement. Law.

【技术实现步骤摘要】
一种用于测试FRP传力杆耐久性的装置
本技术属于道路工程领域，具体涉及一种用于测试FRP传力杆耐久性的装置。
技术介绍
目前我国水泥混凝土路面使用的传力杆普遍是钢质传力杆，但是大量的道路实践资料表明，钢制传力杆存在一定缺陷。使用多年后的钢质传力杆由于雨水、氯化物等侵入容易锈蚀，导致传力杆截面膨胀而处在一种锁死状态，由于温度或者水分变化会导致混凝土膨胀或收缩，此时锁死的传力杆会造成很大的应力集中。同时，由于钢材较大的表面硬度，也会导致传力杆与混凝土接触界面在车轮荷载作用下产生应力集中。两者共同作用，长久作用下导致传力杆/混凝土界面出现间隙，产生脱空，进而丧失荷载传递能力；此外，钢制传力杆的制造成本较高且使用寿命较短，经济效益较差。而玻璃钢增强塑料(FRP)为脆性复合材料，具有质轻高强、耐久性好、耐化学腐蚀能力强等优点，可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，且与混凝土接触面光滑，刚度接近，成为替换钢质传力杆的理想材料。然而传统钢质传力杆与FRP传力杆材料的性能与腐蚀机理有很大差异，传统的传力杆耐久性试验方法并不适用FRP传力杆，国内尚未形成一种完善的FRP传力杆耐久性测试方法，对于FRP传力杆耐久性能的测试缺少系统完整的试验方法，且由于FRP不导电等特点，急需研究出测试FRP传力杆的耐久性试验方法对FRP传力杆进行耐久性测试，以支持FRP传力杆得到更广泛应用。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种用于测试FRP传力杆耐久性的装置，该装置为简易腐蚀装置。本技术的目的还在于提供基于所述用于测试FRP传力杆耐久性的装置进行测试FRP传力杆耐久性的试验方法。该方法通过采用含有Ca(OH)2、NaOH以及KOH的水溶液作为腐蚀环境，通过测量FRP传力杆在腐蚀环境中恒温养护前后的物理性能及力学性能的变化，得出FRP传力杆的耐久性。本技术的目的通过如下技术方案实现。一种用于测试FRP传力杆耐久性的装置，包括PVC(聚氯乙烯)管套筒、液压锁以及硅胶密封条；所述液压锁设置在PVC管套筒的两端，用于锁住PVC管套筒的两个端口；所述硅胶密封条设置在液压锁的端面上，用于密封PVC管套筒的两个端口。PVC管套筒的两端通过用液压锁及硅胶密封条密封，减少了试验过程中腐蚀溶液的挥发及浓度变化，有利于保证试验结果的准确性。进一步地，PVC管套筒的长度为200-300mm。基于所述的装置测试FRP传力杆耐久性的实验方法，包括如下步骤：(1)测量FRP传力杆的物理性能和力学性能；(2)将装置的PVC管套筒的一端用液压锁锁住，并用硅胶密封条密封，插入FRP传力杆后再往PVC管套筒内注满腐蚀溶液，使FRP传力杆浸没于腐蚀溶液中，最后用液压锁锁住PVC管套筒的另一端并用硅胶密封条密封，静置恒温养护；(3)养护结束后，取出FRP传力杆，测量FRP传力杆的物理性能和力学性能，对比养护前后FRP传力杆的物理性能和力学性能，判断FRP传力杆的耐久性能。进一步地，所述物理性能包括质量。进一步地，所述力学性能包括层间剪切强度、抗弯强度以及弯曲弹性模量。进一步地，所述腐蚀溶液为：按质量分数，0.14-0.18％Ca(OH)2，0.8-1.2％NaOH，1.2-1.6％KOH，其余为水。进一步地，所述恒温养护的温度为55-65℃。进一步地，所述恒温养护的时间为14-28天。由于FRP传力杆用于路面使用时间长，且FRP传力杆的抗腐蚀性能很强，为加快FRP传力杆的腐蚀，因此采用将FRP传力杆置于腐蚀溶液环境中并恒温温养护的方法，提高FRP传力杆的腐蚀速率，以得到准确的模拟真实路面效果，试验14天和28天分别可以模拟真实路面情况9年和18年。与现有技术相比，本技术具有如下优点和有益效果：(1)本技术结构简单，设计合理，为测试FRP传力杆耐久性提供了较为完善系统的试验装置，基于FRP传力杆抗腐蚀性能强的特点，使用加速试验的方法，对FRP传力杆的长期性能进行预测；(2)本技术基于FRP传力杆实际受力机理，进行抗剪与抗弯试验，同时测量养护前后试件质量变化，能够直观地了解FRP传力杆性能控制因素的变化，有利于比较不同材料及制作方法的FRP传力杆的耐久性能大小，为FRP传力杆更为广泛地使用提供科学依据；附图说明图1为传统钢质传力杆的破坏路径示意图；图2为用于测试FRP传力杆耐久性的装置图；图3为FRP传力杆的短梁剪切试验示意图；图4为用于抗弯试验的FRP传力杆的截面图；图5为FRP传力杆抗弯试验示意图。具体实施方式以下结合具体实施例及附图对本技术技术方案作进一步详细说明，但本技术不限于此。传统钢质传力杆为金属材料，与FRP传力杆的腐蚀机理有很大差异，腐蚀介质为Cl-、O2和H2O；如图1所示为传统钢质传力杆的破坏路径示意图，当传统钢质传力杆与混凝土保护层接触良好时，腐蚀介质扩散速度缓慢，然而疲劳松动发生后，溶有O2、CO2及Cl-等腐蚀性介质的溶液获得沿轴向侵蚀混凝土内传力杆锚固端的高速扩散路径，使得钢质传力杆发生严重的锈蚀，同时锈蚀产物会大量积累。本技术具体实施例中一种用于测试FRP传力杆耐久性的装置如图2所示，包括PVC管套筒3、液压锁2以及硅胶密封条1；PVC管套筒3的长度为200-300mm；液压锁2设置在PVC管套筒3的两端，用于锁住PVC管套筒3的两个端口；硅胶密封条1设置在液压锁2的端面上，用于密封PVC管套筒3的两个端口。本技术具体实施例中采用含有0.14-0.18％Ca(OH)2、0.8-1.2％NaOH以及1.2-1.6％KOH的水溶液作为腐蚀环境，在55-65℃的温度下恒温养护14-28天，通过测量FRP传力杆在腐蚀环境中恒温养护前后的物理性能及力学性能的变化，得出FRP传力杆的耐久性。测试的物理性能为质量，测试的力学性能为层间剪切强度、抗弯强度以及弯曲弹性模量。具体的测量情况如下：1、物理性能(质量)：使用电子称测量FRP传力杆的质量。2、力学性能：(1)层间剪切强度：采用短梁剪切试验(SBT)测量层间剪切强度，试验温度为23±2℃，试验湿度为50±5％，测得试件能承受的最大荷载；测试示意图如图3所示，将FRP传力杆两端简支于支座上，跨中以1.1-1.5mm/min速度匀速竖直加载，其剪切平面距离为2.5-3.5倍传力杆直径，加载至跨中界面发生剪切破坏，用计算机控制系统记录施加的荷载大小，计算层间剪切强度。(2)抗弯性能试验：采用简支梁试验法测量抗弯强度及弯曲弹性模量，测试时FRP传力杆的截面如图4所示，抗弯试验测试示意图如图5所示，将抗弯试验两端置于简支梁上，跨中竖直加载，得到荷载-位移曲线，计算外层纤维最大应力、抗弯弹性模量以及最大应变。外层纤维的最大应力出现在跨中截面，外层纤维最大应力计算公式如下：S：跨中外层纤维应力(N/m2)；P：荷载-变形曲线中给定的荷载(N)；L：支座跨度(m)；I：截面惯性矩，C：中心到端点的距离(m)，其中B＝1-γ，G＝arcsinArad，H＝2A-B；T：试件厚度，D：试件直径抗弯弹性模量的计算公式如下：Eb：弯曲弹性模量(N/m2)；P：荷载-位移曲线中给定荷载(N)；L：支座跨度(m)；I：截面惯性矩；Y：选定荷载下的最大挠度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测试FRP传力杆耐久性的装置，其特征在于，包括PVC管套筒、液压锁以及硅胶密封条；所述液压锁设置在PVC管套筒的两端，用于锁住PVC管套筒的两个端口；所述硅胶密封条设置在液压锁的端面上，用于密封PVC管套筒的两个端口。

【技术特征摘要】
2017.11.22 CN 20172158880431.一种用于测试FRP传力杆耐久性的装置，其特征在于，包括PVC管套筒、液压锁以及硅胶密封条；所述液压锁设置在PVC管...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡迟春，戴亮，胡昊，王雨，梁国立，苏俊光，荣光宇，王博宇，赵建营，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44