結構膠試件成型模具的制造與應用

一、簡介

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

依據國標《混凝土結構加固設計規范》（GB50367-2006）（以下簡稱：加固規范）的有關規定，經過不斷設計試制、比較和總結，制造出全套（共九件）結構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”經市、省建筑工程質量或建筑材料質量檢測機構、國內外結構膠生產企業和加固施工企業的應用，得到了較好的評價，證明是一個成功的產品。

為了保證試件在成型和養護全過程中的質量，該套模具采用了鋼板組合方式，經過了車、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、膠體試件的內部結構密實；

3、粘結試件的粘結部位準確，養護過程中所施壓力均勻穩定；

4、試件的制作和養護，過程簡單方便，操作程序標準化；

5、試件的性能數據離散性小；

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兩種規格。

（2）與試件檢測相配套的萬向節夾具和抗壓力轉換器可根據用戶需要另行制作。

（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《混凝土結構加固技術規范》（CECD25：90）規定結構膠的性能指標僅需要檢測鋼—鋼拉伸抗剪強度、鋼—鋼粘結抗拉強度、鋼與混凝土的正拉粘結強度三個項目，十六年來各有關企業對結構膠的抗剪和抗拉強度做了大量的研究和試驗，已經有了一套十分成熟的技術；而2006年開始實施的《加固規范》，對結構膠的膠體性能（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，必須嚴格執行），這對于結構膠生產企業和各級檢測機構都是一項新的技術課題，圍繞著這一新技術，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，內部結構密實，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，嚴重影響檢測數據），試件的檢測數據離散性小，能反映出結構膠的真實基本性能。

經過多次試驗，我們制造了一種組合式封閉型模具，模具內表面有較高的光潔度，對于粘度較低的結構膠試件，將膠體直接灌注于模具槽內，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。對于粘度高的結構膠（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，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，內部結構密實，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據離散性小，檢測的數據能準確真實地反映出該批結構膠的基本性能。

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）和抗彎試件設置在同一個模具內，因此可在一個模具內一次性的制作出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，也提高了同一批結構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，由于粘結面積小[規定兩塊鋼板的粘結面積為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面積相差較大，兩片鋼板對中性差，粘結時加壓力不一致等質量問題，致使檢測數據離散性較大，無法準確地評定該批結構膠的拉伸抗剪性能。

針對這二個問題，在模具內設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，端部頂緊檔板，就能保證粘結面積的準確性。為了保證二片鋼板在粘結固化期間，始終受到均勻穩定的壓力，在模具中設計了一套經調試的彈簧壓力桿，將壓力桿頂壓在二片鋼板的粘結處，就能使試件的粘結處在養護時間內，始終受到均勻面穩定的壓力，解決了這二個問題，抗剪試件的檢測數據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—鋼粘結抗拉試件成型模具

要保證粘結抗拉試件測試數據的準確性，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）鋼棒試件的粘結面在固化期間要求始終受到一個均勻穩定的壓力。

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

（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纖維復合材料成型的厚度為4mm。

2、設計了一套加壓裝置，當多層纖維復合材料粘結完后，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。