[發明專利]直型短切纖維拉拔試驗試樣成型模具及其制件方法

有效

• 申請號: 201510061130.0
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104655462B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 李賀東;閆東明;王激揚
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司31253
• 代理人: 馮子玲

技術領域

?本發明屬于短纖維增強水泥基復合材料技術領域，具體涉及一種直型短切纖維拉拔試驗試樣成型模具及其制件方法。

背景技術

纖維在水泥基體中的粘結拔出特性是開發高性能纖維水泥基復合材料、發展纖維水泥基復合材料細觀力學模型以及對纖維合理改性的重要依據，而單根纖維在基體中的拔出實驗是確定臨界嵌入長度（即超過此長度纖維將以很高的概率從基體拉斷，短于此長度將會有很高的概率發生拔出破壞）的最直接試驗方法，而發生纖維拔出破壞情況下的單根纖維拔出實驗結果則可直接用于確定纖維在基體或復合材料中的摩擦粘結強度、化學粘結強度和滑移硬化系數等細觀力學參數。

針對短切有機纖維在基體中的拔出實驗，現有的制樣方法有以下突出的問題：

1、許多研究者都盡可能使用相應的長纖維來制作有關試樣，但在實際中，更多的研究者根本無法獲得與短切纖維相對應的長纖維，并且在使用長纖維的情況下還將面臨以下一些問題：

1）?許多纖維，尤其是親水性纖維，典型如聚乙烯醇纖維，即使是在經過表面處理情況下其在水泥基基體中的臨界嵌入長度也僅有1mm左右甚至更短，而現有的方法是采取利用長纖維制樣而后使用切割機切出指定厚度（同纖維嵌入長度），而當纖維臨界嵌固長度僅有1mm左右甚至更短時，切割操作將變得非常困難，即使非常熟練和小心仍然很容易損壞試件，并且在切割時很可能導致纖維嵌固端的尾部發生明顯的變形，進而可能導致測試結果與實際不符。

2）?切割出來試件的切割面一旦出現不平整或是傾斜的現象，單根纖維拔出試樣將還需要進行磨平處理，而這一處理過程同樣可能損壞或損傷試件，同樣可能導致纖維嵌固端的尾部發生明顯變形，進而導致實驗結果與實際不符。

3）?現有的方法直接將經切割和磨平處理后的試件使用膠水直接粘貼于試驗輔具（通常是金屬質地）上，纖維的尾部有接觸到膠水的風險，一旦纖維尾部接觸到膠水，則將導致拔出實驗結果不可信。

2、發現的極少數的研究者利用了短纖維制作單根纖維拔出試驗試樣，但其未采取合理的手段控制纖維的方向，即該制樣方法纖維在基體中的嵌入方向幾乎不受控制，其對實驗結果的影響完全不受控制，難以估計。

發明內容

本發明針對以上缺點，立足于解決現有纖維拉拔試驗試樣制作困難，纖維長度不易控制的問題。提出了一種直型短切纖維拉拔試驗試樣成型模具及其制件方法，該模具及制件方法通過合理的結構設計，可準確控制纖維在試樣基體中的嵌入長度，同時可以確保纖維不發生破壞并保持原貌，確保實驗結果的準確性和可靠性。

為實現本發明的目的，本發明采用的技術方案是：

直型短切纖維拉拔試驗試樣成型模具，包括緊固件，其特征是，所述緊固件穿過橫向擋板、模具底板、第一定位柱、第一定位板、第二定位柱和第二定位板將其鎖緊為一體；橫向擋板和縱向擋板安裝在所述模具底板上面圍成試件模腔，蓋板蓋在橫向擋板和縱向擋板上面；所述第一定位板和第二定位板順次安裝在模具底板下方；所述蓋板、模具底板、第一定位板和第二定位板上面均設有處于同一軸心的多個穿針孔。

優先地，所述橫向擋板和/或縱向擋板內側開設有槽口,槽口與試件模腔鄰接邊緣高度低于其自身對應的頂面高度0.5-2mm，其高差宜控制在不超過基體原料中物料最大粒徑的1.5~2倍，通過多次實驗，優選1mm，當槽口靠近試件模腔低1mm時，在蓋板蓋上之后，多余的制件物料會被壓入槽口內，確保試件表面平整。橫向擋板和縱向擋板也可以單獨開設槽口。另外，槽口的截面形狀可以是弧形、矩形、梯形、倒梯形或倒三角形。

優先地，所述第二定位板的穿針孔下方還開設有螺紋孔，螺絲旋在螺紋孔內，采用此種設計方式，可以精確控制纖維在試件基體中的嵌入長度，滿足不同的實驗需求。

優先地，模具底板底面覆有橡膠片，橡膠片采用1mm~2mm厚的橡膠片，橡膠片與試件基體接觸面不需要涂刷脫模劑即可與試件分離，可避免脫模劑對所接觸基體可能產生的不利影響，尤其是避免當纖維嵌入長度很短時脫模劑可能對基體產生的不利影響。

在試樣的制作中，纖維和基體可能呈現不同傾角，因此，穿針孔與各板形成的夾角為15-90度，這樣穿針孔可以根據試驗要求，既可以垂直穿過也可以傾斜穿過布設在蓋板、模具底板、第一定位板和第二定位板上面。

基于上述裝置，本發明還提出了一種直型短切纖維拉拔試驗試樣成型模具制件方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）將纖維的一端通過漿糊黏貼在鋼針的尾部，靜置直到漿糊固化使纖維連接固定在鋼針上；