用于建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置及測試方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置和測試方法，所述測試裝置包括固定支架、拉伸裝置、試件、夾具和數(shù)字測力儀，試件可裝卸地安裝于夾具并通過夾具接受來自拉伸裝置的拉力。本發(fā)明提供的測試方法包括將養(yǎng)護(hù)好的試件裝配置測試裝置，旋轉(zhuǎn)拉伸裝置的螺旋扣調(diào)節(jié)試件的受力大小，將試驗(yàn)裝置整體放置于戶外自然暴曬場或選裝人工老化箱可測相應(yīng)老化條件下的拉伸應(yīng)力，老化后的拉伸應(yīng)力與老化前的拉伸應(yīng)力相比即可得到拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)。本發(fā)明能夠進(jìn)行各種老化實(shí)驗(yàn)后建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛，可實(shí)時(shí)監(jiān)測拉伸應(yīng)力的變化，為建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)老化耐久性的評價(jià)和使用壽命預(yù)測提供手段。
【專利說明】用于建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置及測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)膠測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置及測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002]建筑結(jié)構(gòu)膠(以下簡稱結(jié)構(gòu)膠)是建筑中常用的結(jié)構(gòu)粘結(jié)材料，一般用于建筑幕墻和門窗中的玻璃安裝，具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，可將玻璃牢固地粘結(jié)在金屬附框上，還具有較好的耐老化性能。目前，評價(jià)結(jié)構(gòu)膠的耐老化性能主要是通過測試粘結(jié)試件在低溫、高溫、浸水及載荷循環(huán)等作用后的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的變化，來表征結(jié)構(gòu)膠受外部環(huán)境因素作用后的耐老化性能，或通過定伸粘結(jié)性試驗(yàn)將試件拉伸到自由狀態(tài)時(shí)的一定比例長度后，觀察其粘結(jié)破壞情況的變化來評價(jià)其耐老化性能，例如中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)GB/T13477.9-GB/T 13477.15。
[0003]但是，現(xiàn)有的這些技術(shù)存在兩個(gè)局限性:(I)粘結(jié)試件的問題。拉伸粘結(jié)性試驗(yàn)或定伸粘結(jié)性試驗(yàn)均采用“H”型粘結(jié)試件，上下兩片為玻璃，中間為一定寬度和厚度的膠層，試驗(yàn)時(shí)拉力垂直于粘結(jié)界面，這與工程實(shí)際中結(jié)構(gòu)膠的受力方式存在一定差異。在實(shí)際工程中，結(jié)構(gòu)膠還受到玻璃自重的影響，在粘結(jié)界面處還將承受一個(gè)剪切應(yīng)力；(2)連續(xù)監(jiān)測的問題?，F(xiàn)有測試技術(shù)只能得到結(jié)構(gòu)膠在經(jīng)受一定老化周期后粘結(jié)性能的變化情況，所得到的數(shù)據(jù)是間斷不連續(xù)的，對于其耐老化性的評價(jià)和壽命評估存在一定的不足。
[0004]由于結(jié)構(gòu)膠所具有的粘彈性特點(diǎn)，當(dāng)其受拉伸產(chǎn)生一定量形變所需的力或應(yīng)力隨著施加應(yīng)力的過程逐漸降低，這種在恒定應(yīng)變下的應(yīng)力隨時(shí)間衰減的現(xiàn)象，稱為拉伸應(yīng)力松弛。通過連續(xù)監(jiān)測結(jié)構(gòu)膠在不同老化環(huán)境下的拉伸應(yīng)力松弛，評價(jià)拉伸應(yīng)力隨老化時(shí)間的變化情況，可以更為科學(xué)地評價(jià)結(jié)構(gòu)膠的老化行為。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置及其測試方法。
[0006]本發(fā)明第一方面的目的在于提供一種用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置，包括固定支架、拉伸裝置、試件、夾具和數(shù)字測力儀，上述固定支架為一個(gè)正面視呈口字型的框體，包括相互平行對置的底板與頂板，和相互平行對置、且經(jīng)由焊接或螺栓連接固定于上述底板與頂板之間的立柱；上述拉伸裝置為螺旋扣，經(jīng)由上述螺旋扣的構(gòu)成部件的螺紋桿與上述底板螺旋固定；
[0007]上述試件可裝卸地安裝于夾具，其包括:一個(gè)側(cè)面視呈C字形的粘結(jié)基材試件，和一個(gè)長條狀的被粘結(jié)試件，上述被粘結(jié)試件位于上述粘結(jié)基材試件的開口處、且其兩端經(jīng)由結(jié)構(gòu)膠分別粘結(jié)固定于上述粘結(jié)基材試件，兩端的上述結(jié)構(gòu)膠的寬度，厚度和高度分別保持一致；
[0008]上述夾具包括:上下對置且開口相對的正面視和側(cè)面視均為U字形的上夾頭和下夾頭、以及分別螺旋固定于上述上夾頭和下夾頭的銷釘，上述上夾頭經(jīng)由螺紋桿與上述數(shù)字測力儀的拉力傳感器螺旋固定，上述下夾頭經(jīng)由上述螺旋扣的構(gòu)成部件的螺紋桿與上述拉伸裝置螺旋固定，上述粘結(jié)基材試件經(jīng)由上述銷釘?shù)鯍煊谏鲜錾蠆A頭，上述下夾頭經(jīng)由上述銷釘?shù)鯍煊谏鲜霰徽辰Y(jié)試件；
[0009]上述數(shù)字測力儀包括拉力傳感器，該拉力傳感器的上端經(jīng)由螺紋桿與上述頂板螺旋固定、下端經(jīng)由螺紋桿與上述上夾頭螺旋固定；
[0010]上述固定支架、拉伸裝置、試件、夾具、上述螺紋桿、上述拉力傳感器的各自的中心線位于同一鉛垂線上。
[0011]使用本發(fā)明的上述測試裝置可以連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)計(jì)算出的結(jié)構(gòu)膠拉伸應(yīng)力松弛變化規(guī)律，為結(jié)構(gòu)膠的耐久性和壽命預(yù)測提供基礎(chǔ)。
[0012]本發(fā)明第二方面的目的在于提供一種用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置，該夾具還包括側(cè)面視呈U字形、且U字形的開口上下反向?qū)χ玫纳咸讑A和下套夾，上述上套夾和上述下套夾分別由兩塊對置的金屬板各自在同一端側(cè)經(jīng)由至少兩根銷釘連結(jié)構(gòu)成，上述粘結(jié)基材試件吊掛于上述上套夾，上述上套夾經(jīng)由銷釘與上述上夾頭連接，上述下套夾吊掛于上述被粘結(jié)基材試件且經(jīng)由銷釘與上述下夾頭連接。
[0013]本發(fā)明第三方面的目的在于提供一種用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試方法，使用上述的測試裝置，包括以下步驟:
[0014](I)測試試件的制作和養(yǎng)護(hù):首先制作試件，加工一個(gè)C字形的粘結(jié)基材試件，該試件的表面處理與實(shí)際工程處理方式一致，接著加工一個(gè)長條狀的被粘結(jié)試件，然后將上述被粘結(jié)試件置于上述粘結(jié)基材試件的開口處、且上述被粘結(jié)試件的兩端經(jīng)由結(jié)構(gòu)膠分別粘結(jié)固定于上述粘結(jié)基材試件，由此形成測試試件，兩端的上述結(jié)構(gòu)膠的寬度，厚度和高度分別保持一致，粘結(jié)密實(shí)、無氣泡，表面齊平，
[0015]然后進(jìn)行試件養(yǎng)護(hù)處理，將制作好的試件放置在溫度為(23±2) °C、相對濕度為(50 ± 5) %的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)28天；
[0016](2)測試試件的安裝:使用權(quán)利要求1或4上述的測試裝置，首先旋轉(zhuǎn)拉伸裝置的螺紋筒，使得上夾頭、下夾頭之間的距離稍小于試件的整體高度，接著將試件與上述上夾頭、下夾頭連接；
[0017](3)進(jìn)行老化試驗(yàn)，采集不同時(shí)間拉伸應(yīng)力值:將安裝有試件的上述測試裝置放置在典型大氣自然環(huán)境中，旋轉(zhuǎn)拉伸裝置的螺紋筒，拉緊螺紋桿，使得上述試件在鉛垂方向上受到一個(gè)拉力，通過數(shù)據(jù)記錄儀實(shí)施記錄和顯示力值，待拉力達(dá)到設(shè)計(jì)值且數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，記錄初始拉伸應(yīng)力值F。；
[0018](4)達(dá)到規(guī)定老化時(shí)間，記錄達(dá)到規(guī)定老化時(shí)間時(shí)的拉伸應(yīng)力值,結(jié)束試驗(yàn)；
[0019](5)計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)Rt:按照公式Rt = Ft/F0來計(jì)算特定老化時(shí)間t后的拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)，其中:
[0020]Rt為老化時(shí)間t后的拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)、
[0021]F0為初始拉伸應(yīng)力值F。，單位為N、
[0022]Ft為經(jīng)過老化時(shí)間t時(shí)的拉伸應(yīng)力值，單位為N。
[0023]Rt的大小表示結(jié)構(gòu)膠材料抵抗應(yīng)力松弛的性能優(yōu)劣，即結(jié)構(gòu)膠抗老化性能的好壞。
[0024]本發(fā)明第四方面的目的在于提供一種用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試方法，其中，老化試驗(yàn)采用老化箱進(jìn)行。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)效果如下:
[0026]1、本發(fā)明通過拉力傳感器及數(shù)據(jù)記錄儀實(shí)施監(jiān)測拉伸應(yīng)力的變化，試驗(yàn)過程連續(xù)不間斷測量，影響數(shù)據(jù)波動(dòng)因素較少，保證了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性、可重復(fù)性和連續(xù)性。
[0027]2、本試驗(yàn)裝置安裝好試件后可放置于大氣環(huán)境中進(jìn)行自然暴曬試驗(yàn)，用于模擬結(jié)構(gòu)膠承受一定周期內(nèi)自然老化后的粘結(jié)性能變化，因此本發(fā)明能夠進(jìn)行自然暴曬老化粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試。
[0028]3、本試驗(yàn)裝置還可以輔助安裝不同的老化箱，將夾具與試件安裝在老化箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)在不同人工老化環(huán)境下的測試。
[0029]4、本發(fā)明提供的試件制備方法和測試方法解決了傳統(tǒng)試件只受垂直拉力的問題，與結(jié)構(gòu)膠的實(shí)際工程應(yīng)用工況更為相符，測試結(jié)果對于評價(jià)結(jié)構(gòu)膠的耐老化性和使用壽命更具有意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明的測試裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的測試裝置中試件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明的測試裝置中夾具經(jīng)由套夾與試件裝配的示意圖，圖3
[0033]的(a)為正視圖，圖3的(b)為側(cè)視圖；
[0034]圖4為本發(fā)明的測試裝置中夾具直接與試件裝配的示意圖，圖4的
[0035](a)為正視圖，圖4的(b)為側(cè)視圖；
[0036]圖5為本發(fā)明的具有環(huán)境箱的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖6為本發(fā)明的測試方法的步驟流程圖。
[0038]主要附圖標(biāo)記說明:
[0039]1-固定支架，101-底板，102-立柱，103-頂板，2_拉伸裝置，201-螺紋筒，202、203,5,7-螺紋桿，3-結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)試件，301-C型粘結(jié)基材試件，302-被粘結(jié)試件，303-結(jié)構(gòu)膠，4夾具，401-上夾頭，402-下夾頭，403-銷釘，404-上套夾，405-下套夾，6-數(shù)字測力儀，601-拉力傳感器，602-數(shù)據(jù)線，603-數(shù)據(jù)記錄儀，8-老化箱，801-老化箱套口，802-老化箱支承架。

【具體實(shí)施方式】
[0040]以下參照附圖，結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的說明書附圖用以進(jìn)一步理解本發(fā)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。
[0041]本發(fā)明首先提供一種用于測試結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置。如圖1所示，該測試裝置包括:固定支架1、拉伸裝置2、結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)試件(以下簡稱試件)3、夾具4和數(shù)字測力儀6，其中，固定支架1、拉伸裝置2、夾具4和數(shù)字測力儀6經(jīng)由螺紋桿202、203、
5、7依次相互連接，試件3可拆裝地安裝于夾具4，數(shù)字測力儀6包括拉力傳感器601和經(jīng)由數(shù)據(jù)線602與其連接的數(shù)據(jù)記錄儀603，拉伸裝置2、試件3、夾具4、拉力傳感器601以及上述螺紋桿202、203、5、7的中心線位于同一鉛垂線上。
[0042]更詳細(xì)地說，如圖1所示，固定支架I包括:相互平行對置的底板101和頂板103、以及相互平行對置、且經(jīng)由焊接或螺栓連接固定于底板101與頂板103之間的兩根立柱102,102,由此形成一個(gè)正面視圖為口字形的框體。其中，底板101、頂板103與兩根立柱102、102相互可通過焊接或螺栓連接固定，由此形成一個(gè)整體。
[0043]拉伸裝置2為螺旋扣，用于對試件3施以拉伸力，其包括螺紋筒201和分別螺旋連接于該螺紋筒上、下兩端的螺紋桿203、202。拉伸裝置2的一端經(jīng)由螺紋桿202與固定支架I的底板101螺旋固定，在這里，螺紋桿202既是拉伸裝置2的構(gòu)成部件又兼具將拉伸裝置2與底板101連接固定的功能。拉伸裝置2的另一端經(jīng)由螺紋桿203與夾具4的下夾頭402螺旋連接固定，同樣地，在此處，螺紋桿203既是拉伸裝置2的構(gòu)成部件又兼具將拉伸裝置2與下夾頭402連接固定的功能。旋轉(zhuǎn)拉伸裝置2的螺紋筒201，可實(shí)現(xiàn)對試件3施加一個(gè)拉伸應(yīng)力。
[0044]如圖2所示，試件3為用于測試結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的試件，包括一個(gè)側(cè)面視圖呈C字形的粘結(jié)基材試件(以下簡稱基材試件)301、和一個(gè)長條狀的被粘結(jié)試件302，長條狀的被粘結(jié)試件302位于C字形的基材試件301的開口處，其兩端經(jīng)由結(jié)構(gòu)膠303分別與基材試件301粘結(jié)固定，上述兩端的、與基材試件301粘結(jié)固定的結(jié)構(gòu)膠303的寬度、高度和厚度分別保持一致，由此形成試件3，結(jié)構(gòu)膠303可以是硅酮結(jié)構(gòu)膠。
[0045]圖3為夾具4經(jīng)由套夾與試件3裝配的示意圖，圖3的(a)為裝配的正視圖，圖3的(b)為裝配的側(cè)視圖。如圖3所示，夾具4用以安裝試件3，其包括:上下對置且開口相對的正面視和側(cè)面視均為U字形的上夾頭401和下夾頭402 ;上下對置且開口反向的側(cè)面視為U字形的上套夾404和下套夾405 ;以及將上、下夾頭401、402和上、下套夾404、405與試件3分別連接的銷釘403。上夾頭401經(jīng)由螺紋桿5與拉力傳感器601的下端連接。其中，上、下夾頭401、402可以由低碳合金鋼、中碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等金屬材料制得；上、下套夾404、405分別為兩塊對置的金屬板，在本實(shí)施例中，該金屬板的壁厚為10mm，材質(zhì)為金屬合金，保證在拉伸過程中不發(fā)生明顯變形。該兩塊對置的金屬板各自在同一端經(jīng)由至少兩根銷釘隔開一定間隔連結(jié)，從而形成兩個(gè)側(cè)面視為U字形的上、下套夾。上、下夾頭的尺寸大小以及上、下套夾的尺寸大小以適于夾持試件3為適宜。如圖3所示，試件3經(jīng)由上、下套夾與上、下夾頭連接，具體是:將試件3的基材試件301以吊掛于上套夾404的方式置于其兩塊金屬板之間，上套夾404經(jīng)由銷釘403與上夾頭401連接；將下套夾405以吊掛于試件3的被粘結(jié)試件302的方式使其置于下套夾405的兩塊金屬板之間，下套夾405經(jīng)由銷釘403與下夾頭402連接，這樣，試件3經(jīng)由上、下套夾接受均勻拉伸載荷。
[0046]另外,如圖4所示,也可以不采用上、下套夾404、405而將上、下夾頭401、402分別直接與試件3連接。圖4的(a)為試件3與夾具4裝配的正視圖，圖4的(b)為側(cè)視圖。如圖4所示，基材試件301置于上夾頭401的U字形凹口內(nèi)，并經(jīng)由銷釘403吊掛于上夾頭401，同樣地，被粘結(jié)試件302置于下夾頭402的U字形凹口內(nèi)，下夾頭402經(jīng)由銷釘403吊掛于被粘結(jié)試件302。由此，試件3經(jīng)由上述銷釘接受拉力，這樣可以使整體結(jié)構(gòu)更加簡潔。
[0047]如圖1所示，拉力傳感器601與數(shù)據(jù)線602、數(shù)據(jù)記錄儀603共同組成一套數(shù)字測力儀6，拉力傳感器601的上、下兩端分別經(jīng)由螺紋桿7和螺紋桿5與固定支架I的頂板103以及上夾具401分別連接固定，數(shù)據(jù)記錄儀603固定于固定支架I的兩個(gè)立柱102、102中的一個(gè)，拉力傳感器601的一端經(jīng)由數(shù)據(jù)線602與數(shù)據(jù)記錄儀603電連接。數(shù)字測力儀6和其拉力傳感器601可根據(jù)測試需要選用，在本發(fā)明中，數(shù)字測力儀6選用型號為SH-50K的數(shù)字測力儀，拉力傳感器601選用CFBLS-1型拉力傳感器，靈敏度為0.03。通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺紋筒201對夾具4施加拉伸力，該拉伸力經(jīng)由螺紋桿傳遞給數(shù)字測力儀6。
[0048]本發(fā)明的測試裝置還可適用于結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)人工老化試驗(yàn)，由此實(shí)現(xiàn)在不同人工老化環(huán)境下的測試。圖5為本發(fā)明的具有老化箱的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，可以將老化箱8經(jīng)由金屬制的支承部件802與固定支架I的兩個(gè)立柱102、102分別螺栓連接固定，并保持穩(wěn)定，試件3與夾具4內(nèi)置于老化箱8。老化箱8可選用市場上通用的高低溫循環(huán)試驗(yàn)箱用于高低溫循環(huán)老化試驗(yàn)，該老化箱8的頂部和底部的中心位置分別開有老化箱套口 801，便于螺紋桿在老化箱內(nèi)的移動(dòng)，套口部位應(yīng)保持運(yùn)動(dòng)良好且密封。其它部件及連接方式均與圖1相同，這里省略重復(fù)說明。
[0049]本發(fā)明還提供一種用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試方法，該測試方法通過采用拉伸裝置2帶動(dòng)夾具4的下夾頭402向下方移動(dòng)，而上夾頭401保持不動(dòng)，這樣在試件3的結(jié)構(gòu)膠303與基材試件301、被粘結(jié)試件302的粘結(jié)面處產(chǎn)生拉伸力和剪切力的綜合作用，利用數(shù)字測力儀6來監(jiān)測試件3在不同的老化情況下不同時(shí)間拉伸應(yīng)力值的變化，從而可以算出結(jié)構(gòu)膠的拉伸應(yīng)力松弛。本發(fā)明方法比較簡單、實(shí)用，測試結(jié)果可靠、具有代表性。
[0050]圖6為本發(fā)明的測試方法的步驟流程圖。如圖6所示，該測試方法使用上述的測試裝置，具體通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0051]步驟一(SI):測試試件的制作和養(yǎng)護(hù)。
[0052]首先制作試件，加工一個(gè)C字形的基材試件301 (圖2)，該基材試件的表面處理與實(shí)際工程處理方式一致；加工一個(gè)長條狀的被粘結(jié)試件302，將其置于C字形基材試件301的開口處，兩端經(jīng)由結(jié)構(gòu)膠303分別與基材試件301粘結(jié)固定，由此形成試件3。兩端粘結(jié)用結(jié)構(gòu)膠303的寬度、高度和厚度分別保持一致，粘結(jié)密實(shí)、無氣泡，表面齊平。在本實(shí)施方式中，長條狀的被粘結(jié)試件302的截面為1mmX 1mm的正方形,結(jié)構(gòu)膠303的厚度為6mm?12mm。試驗(yàn)前,先對試件3進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理,將制作好的試件3放置于溫度為(23±2) °C、相對濕度為(50±5)%的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中養(yǎng)護(hù)28天。
[0053]步驟二(S2):測試試件的安裝。
[0054]使用上述用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置，首先旋轉(zhuǎn)上述拉伸裝置2的螺紋筒201，使得上夾頭401、下夾頭402之間的距離稍小于試件3的整體高度，接著將試件3經(jīng)由銷釘403直接與上夾頭401、下夾頭402連接，或是將試件3經(jīng)由上套夾404和下套夾405與上夾頭401、下夾頭402連接(圖3、4)。
[0055]步驟三(S3):進(jìn)行老化試驗(yàn)，實(shí)施采集不同時(shí)間拉伸應(yīng)力值。
[0056]將帶有試件3的測試裝置整體放置在典型大氣環(huán)境中進(jìn)行自然暴曬老化試驗(yàn)。旋轉(zhuǎn)拉伸裝置2的螺紋筒201，由此拉緊螺紋桿202和螺紋桿203，使得試件3在鉛垂方向上受到一個(gè)拉力，該拉力通過數(shù)字測力儀6的拉力傳感器601經(jīng)由數(shù)據(jù)線602傳遞給數(shù)據(jù)記錄儀603，由數(shù)據(jù)記錄儀603實(shí)施記錄和顯示力值，待拉力達(dá)到設(shè)計(jì)值且數(shù)據(jù)記錄儀603顯示的拉力值數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，記錄初始拉伸應(yīng)力值Ftl，數(shù)字測力儀和其拉力傳感器可根據(jù)測試需要選用，在本發(fā)明中，數(shù)字測力儀6選用型號為SH-50K的數(shù)字測力儀，拉力傳感器601選用CFBLS-1型拉力傳感器，靈敏度為0.03。
[0057]我國典型的大氣自然暴曬場有以濕潤氣候?yàn)榇硇缘沫偤１駡?、寒冷氣候?yàn)榇硇缘哪颖駡鲆约案蔁釟夂驗(yàn)榇硇缘耐卖敺駡?，以及分布在各地的其他大氣環(huán)境自然暴曬場。暴曬試驗(yàn)場可根據(jù)需要選擇。
[0058]為了進(jìn)行老化試驗(yàn)，還可以在試件區(qū)域，即試件3與夾具4的周圍安裝一個(gè)老化箱
8,人工調(diào)節(jié)老化試驗(yàn)環(huán)境,記錄連續(xù)老化試驗(yàn)條件下的拉伸應(yīng)力值,并給出應(yīng)力-時(shí)間變化曲線。具體施力方法及數(shù)據(jù)采集方法等與上述步驟三相同，這里不再贅述。
[0059]步驟四(S4):達(dá)到規(guī)定老化時(shí)間，記錄達(dá)到規(guī)定老化時(shí)間時(shí)的應(yīng)力值，結(jié)束試驗(yàn)。
[0060]隨著老化時(shí)間的增加，拉伸應(yīng)力值發(fā)生變化，數(shù)據(jù)記錄儀603可以連續(xù)記錄拉力值的變化情況，當(dāng)經(jīng)過了老化時(shí)間t,達(dá)到規(guī)定老化時(shí)間時(shí),記錄該時(shí)間點(diǎn)的拉伸應(yīng)力值的大小Ft，結(jié)束試驗(yàn)。
[0061]步驟五(S5):計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)Rt。
[0062]按照公式(I)計(jì)算特定老化時(shí)間t后的拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)，即:
[0063]Rt = Ft/F0 (I)
[0064]式中，
[0065]Rt為老化時(shí)間t后的拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)；
[0066]F0為初始拉伸應(yīng)力值F。，單位為N ；
[0067]Ft為經(jīng)過老化時(shí)間t時(shí)的拉伸應(yīng)力值，單位為N。
[0068]Ft/F0的比值即為特定老化時(shí)間t后的拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)Rt，該系數(shù)的大小表示結(jié)構(gòu)膠材料抵抗應(yīng)力松弛的性能優(yōu)劣，即結(jié)構(gòu)膠抗老化性能的好壞。Rt越大，表明結(jié)構(gòu)膠抵抗應(yīng)力松弛的性能越好，Rt越小，表明結(jié)構(gòu)膠抵抗應(yīng)力松弛的性能越差。根據(jù)連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)計(jì)算出的結(jié)構(gòu)膠拉伸應(yīng)力松弛變化規(guī)律，為結(jié)構(gòu)膠的耐久性和壽命預(yù)測提供基礎(chǔ)。
[0069]實(shí)施例1:測試玻璃與氟碳噴涂鋁合金粘結(jié)基材的應(yīng)力松弛系數(shù)
[0070]試件:采用玻璃與被粘結(jié)基材氟碳噴涂鋁合金，按照步驟一(SI)制備和養(yǎng)護(hù)試件，試件經(jīng)由上、下套夾與夾具連接。
[0071]其中，基材試件采用氟碳噴涂招合金粘結(jié)基材,截面為12mmX 1mm ;被粘接試件為玻璃，尺寸為10mmX 1 2mmX5mm ；
[0072]結(jié)構(gòu)膠為:雙組份娃酮結(jié)構(gòu)膠、粘結(jié)面尺寸為:12_X5mm,
[0073]初始拉伸力Ftl為:200N;老化條件為:實(shí)驗(yàn)室常溫環(huán)境自然放置，溫度為(23±2)°C、相對濕度為(50±5)% ;老化時(shí)間為:7天，
[0074]測試的結(jié)果:7天后測得的拉伸力值Ft為120N，評價(jià)的結(jié)果拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)Rt=Ft/F0 = 120N/200N = 0.6。
[0075]實(shí)施例2:測試玻璃與氟碳噴涂鋁合金粘結(jié)基材的應(yīng)力松弛系數(shù)
[0076]采用老化箱，其它條件同實(shí)施例1。
[0077]把相同的試件，放置在溫度為40°C的老化箱內(nèi)老化7天后，測得的拉伸力值Ft為30N，則這時(shí)的拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)降低，為Rt = Ft/F0 = 30N/200N = 0.15。由此可以看出，結(jié)構(gòu)膠在高溫老化-應(yīng)力耦合作用條件下，其內(nèi)部粘聚性下降。
[0078]本發(fā)明的測試裝置和測試方法還可用于其他粘結(jié)密封材料的拉伸應(yīng)力松弛測試，例如建筑密封膠等。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置，包括:固定支架、拉伸裝置、試件、夾具和數(shù)字測力儀，其特征在于: 所述固定支架為一個(gè)正面視呈口字型的框體，包括相互平行對置的底板與頂板，和相互平行對置、且經(jīng)由焊接或螺栓連接固定于所述底板與頂板之間的立柱； 所述拉伸裝置為螺旋扣，經(jīng)由所述螺旋扣的構(gòu)成部件的螺紋桿與所述底板螺旋固定； 所述試件可裝卸地安裝于夾具，其包括:一個(gè)側(cè)面視呈C字形的粘結(jié)基材試件，和一個(gè)長條狀的被粘結(jié)試件，所述被粘結(jié)試件位于所述粘結(jié)基材試件的開口處、且其兩端經(jīng)由結(jié)構(gòu)膠分別粘結(jié)固定于所述粘結(jié)基材試件，兩端的所述結(jié)構(gòu)膠的寬度，厚度和高度分別保持一致； 所述夾具包括:上下對置且開口相對的正面視和側(cè)面視均為U字形的上夾頭和下夾頭、以及分別螺旋固定于所述上夾頭和下夾頭的銷釘，所述上夾頭經(jīng)由螺紋桿與所述數(shù)字測力儀的拉力傳感器螺旋固定，所述下夾頭經(jīng)由所述螺旋扣的構(gòu)成部件的螺紋桿與所述拉伸裝置螺旋固定，所述粘結(jié)基材試件經(jīng)由所述銷釘?shù)鯍煊谒錾蠆A頭，所述下夾頭經(jīng)由所述銷釘?shù)鯍煊谒霰徽辰Y(jié)試件； 所述數(shù)字測力儀包括拉力傳感器，該拉力傳感器的上端經(jīng)由螺紋桿與所述頂板螺旋固定、下端經(jīng)由螺紋桿與所述上夾頭螺旋固定； 所述固定支架、拉伸裝置、試件、夾具、所述螺紋桿、所述拉力傳感器的各自的中心線位于同一鉛垂線上。
2.如權(quán)利要求1所述的用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置，其特征在于:所述上夾頭和所述下夾頭選自低碳合金鋼、中碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置，其特征在于:所述結(jié)構(gòu)膠為硅酮結(jié)構(gòu)膠。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置，其特征在于:所述夾具還包括側(cè)面視呈U字形、且U字形的開口上下反向?qū)χ玫纳咸讑A和下套夾，所述上套夾和所述下套夾分別由兩塊對置的金屬板各自在同一端側(cè)經(jīng)由至少兩根銷釘連結(jié)構(gòu)成，所述粘結(jié)基材試件吊掛于所述上套夾，所述上套夾經(jīng)由銷釘與所述上夾頭連接，所述下套夾吊掛于所述被粘結(jié)基材試件且經(jīng)由銷釘與所述下夾頭連接。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置，其特征在于:還包括老化箱，該老化箱經(jīng)由金屬支承部與所述固定支架的兩個(gè)所述立柱螺栓連結(jié)，該老化箱的頂部和底部的中心位置分別開設(shè)有螺紋桿移動(dòng)用的老化箱套口，所述試件和所述夾具內(nèi)置于該老化箱內(nèi)。
6.一種用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于:使用權(quán)利要求I或4所述的用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置，包括以下步驟: (I)測試試件的制作和養(yǎng)護(hù):首先制作試件，加工一個(gè)C字形的粘結(jié)基材試件，該試件的表面處理與實(shí)際工程處理方式一致，接著加工一個(gè)長條狀的被粘結(jié)試件，然后將所述被粘結(jié)試件置于所述粘結(jié)基材試件的開口處、且所述被粘結(jié)試件的兩端經(jīng)由結(jié)構(gòu)膠分別粘結(jié)固定于所述粘結(jié)基材試件，由此形成測試試件，兩端的所述結(jié)構(gòu)膠的寬度，厚度和高度分別保持一致，粘結(jié)密實(shí)、無氣泡，表面齊平， 然后進(jìn)行試件養(yǎng)護(hù)處理，將制作好的試件放置在溫度為(23±2) °C、相對濕度為(50 ± 5) %的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)28天； (2)測試試件的安裝:使用權(quán)利要求1或4所述的測試裝置，首先旋轉(zhuǎn)拉伸裝置的螺紋筒，使得上夾頭、下夾頭之間的距離稍小于試件的整體高度，接著將試件與所述上夾頭、下夾頭連接； (3)進(jìn)行老化試驗(yàn)，采集不同時(shí)間拉伸應(yīng)力值:將安裝有試件的所述測試裝置放置在典型大氣自然環(huán)境中，旋轉(zhuǎn)拉伸裝置的螺紋筒，拉緊螺紋桿，使得所述試件在鉛垂方向上受到一個(gè)拉力，通過數(shù)據(jù)記錄儀實(shí)施記錄和顯示力值，待拉力達(dá)到設(shè)計(jì)值且數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，記錄初始拉伸應(yīng)力值F。； (4)達(dá)到規(guī)定老化時(shí)間，記錄達(dá)到規(guī)定老化時(shí)間時(shí)的拉伸應(yīng)力值,結(jié)束試驗(yàn)； (5)計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)Rt:按照公式Rt = FtA7tl來計(jì)算特定老化時(shí)間t后的拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)，其中: Rt為老化時(shí)間t后的拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)、 F0為初始拉伸應(yīng)力值F。，單位為N、 Ft為經(jīng)過老化時(shí)間t時(shí)的拉伸應(yīng)力值，單位為N。
7.如權(quán)利要求6所述的用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于: 所述典型的大氣自然環(huán)境選自:以濕潤氣候?yàn)榇硇缘沫偤１駡?、寒冷氣候?yàn)榇硇缘哪颖駡觥⒏蔁釟夂驗(yàn)榇硇缘耐卖敺駡?、和分布在各地的其他大氣環(huán)境自然暴曬場中的一種。
8.一種用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于:使用權(quán)利要求5所述的用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試裝置，包括以下步驟: (1)測試試件的制作和養(yǎng)護(hù):首先制作試件，加工一個(gè)C字形的粘結(jié)基材試件，該試件的表面處理與實(shí)際工程處理方式一致，接著加工一個(gè)長條狀的被粘結(jié)試件，然后將所述被粘結(jié)試件置于所述粘結(jié)基材試件的開口處、且所述被粘結(jié)試件的兩端經(jīng)由結(jié)構(gòu)膠分別粘結(jié)固定于所述粘結(jié)基材試件，由此形成測試試件，兩端的所述結(jié)構(gòu)膠的寬度，厚度和高度分別保持一致，粘結(jié)密實(shí)、無氣泡，表面齊平， 然后進(jìn)行試件養(yǎng)護(hù)處理，將制作好的試件放置在溫度為(23±2)°C、相對濕度為(50±5) %的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)28天； (2)測試試件的安裝:使用權(quán)利要求5所述的測試裝置，首先旋轉(zhuǎn)拉伸裝置的螺紋筒，使得上夾頭、下夾頭之間的距離稍小于試件的整體高度，接著將所述試件與所述上夾頭、下夾頭連接； (3)進(jìn)行老化試驗(yàn)，采集不同時(shí)間拉伸應(yīng)力值:設(shè)定老化箱的試驗(yàn)環(huán)境，旋轉(zhuǎn)拉伸裝置的螺紋筒，拉緊螺紋桿，使得所述試件在鉛垂方向上受到一個(gè)拉力，通過數(shù)據(jù)記錄儀實(shí)施記錄和顯示力值，待拉力達(dá)到設(shè)計(jì)值且數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，記錄初始拉伸應(yīng)力值F。； (4)達(dá)到規(guī)定老化時(shí)間，記錄達(dá)到規(guī)定老化時(shí)間時(shí)的拉伸應(yīng)力值,結(jié)束試驗(yàn)； (5)計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)Rt:按照公式Rt = FtA7tl來計(jì)算特定老化時(shí)間t后的拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)，其中: Rt為老化時(shí)間t后的拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)、 F0為初始拉伸應(yīng)力值F。，單位為N、 Ft為經(jīng)過老化時(shí)間t時(shí)的拉伸應(yīng)力值，單位為N。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的用于測試建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸應(yīng)力松弛的測試方法，其特征在于:拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)越大，表明結(jié)構(gòu)膠抵抗應(yīng)力松弛的性能越好，拉伸應(yīng)力松弛系數(shù)越小，表明結(jié)構(gòu)膠抵抗應(yīng)力松弛的性能越差。
【文檔編號】G01N3/08GK104237012SQ201410474739
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】劉正權(quán), 陳璐, 張慶華, 杜大艷, 梁慧超, 吳蔚, 代錚, 于鴻雁, 仉娜, 張曉丹, 王慧英 申請人:中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司