本发明涉及力学性能试验装置技术领域，具体涉及一种纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置及方法。
背景技术：
现如今，纤维增强复合材料(fiberreinforcedpolymer，frp)由于其轻质、高强和便于施工的优点，已在混凝土结构的抗震加固领域得到广泛应用。在frp加固混凝土结构共同受力时，结构的断裂面通常为frp与混凝土的接触界面，因此研究frp－混凝土界面强度至关重要。在实际应用中，frp加固混凝土经常承受地震、爆炸、撞击等动态荷载作用，在动态冲击作用下，frp加固混凝土会出现不同程度的破坏，其中脱粘是frp加固钢筋混凝土结构的主要破坏模式之一。
中国专利文献cn107036915a中公开了一种冲击荷载作用下测量frp片材与混凝土粘结性能的试验装置，该装置通过三点弯曲加载的方式使得下部frp片材受拉，并测量利用frp片材连接的两块混凝土试块在受到不同荷载的重锤的撞击过程中frp各个位置上发生的应变和应力，该装置仅测量在对frp施加动态冲击荷载时frp被破坏时本身的应力应变，而无法测量frp在不被破坏时与混凝土之间的受力情况来表征frp与混凝土之间的实际粘结性能。
技术实现要素：
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的冲击荷载性能测试装置无法对frp与混凝土界面之间的实际受力进行测试的缺陷，从而提供一种frp加固混凝土粘结性能测试装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，包括：
安装支架，安装支架上由下向上依次安装有活动平台和固定平台，活动平台向外延伸有冲击部，活动平台和固定平台上分别成型有用于放置第一试块的第一置物空间和第二试块的第二置物空间，在测试时第一试块和第二试块通过纤维增强复合材料片连接；
平衡箱，通过连接件与活动平台连接，平衡箱内配置有平衡砝码，连接件绕过安装支架顶部，使得平衡箱和活动平台位于安装支架的两侧，在测试施加外界冲击力前，平衡箱和平衡砝码与活动平台和第一试块保持平衡状态。
优选的是，活动平台上设置有限位框架，限位框架和活动平台围成第一置物空间；安装支架上还安装有挡板，挡板位于固定平台上方，挡板与固定平台之间形成第二置物空间。
优选的是，限位框架上贯穿安装有第一顶紧螺丝，挡板上贯穿安装有第二顶紧螺丝。
优选的是，安装支架上沿竖直方向依次安装有多个滚筒，活动平台的一端与滚筒抵接。
优选的是，安装支架上安装有辅助板，辅助板上安装有施力轨道，施力轨道的出口端延伸至冲击部。
优选的是，施力轨道的出口端与冲击部垂直设置。
优选的是，安装支架顶部安装有定滑轮，连接件通过定滑轮与活动平台连接。
本发明还提供一种纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试方法，包括以下步骤：
将第一试块与第二试块通过纤维增强复合材料片连接，将第一试块加载于第一置物空间，将第二试块加载于第二置物空间，并在平衡箱中装入平衡砝码，以使活动平台和第一试块与平衡箱和平衡砝码保持平衡状态；
冲击件撞击活动平台的冲击部使活动平台下落，测试并记录冲击件撞击冲击部前的第一速度和冲击件与活动平台开始共同下落时的第二速度，由此得到纤维增加复合材料片的耗能。
优选的是，还包括通过调节第一夹紧螺丝将第一试块夹紧在固定平台上和调节第二夹紧螺丝将第二试块夹紧在活动平台上的步骤。
优选的是，还包括，改变冲击件的质量或下落高度重复冲击件撞击活动平台的步骤。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，包括安装支架，安装支架上由下向上依次安装有活动平台和固定平台，活动平台向外延伸有冲击部，活动平台和固定平台上分别成型有用于放置第一试块的第一置物空间和第二试块的第二置物空间，在测试时第一试块和第二试块通过纤维增强复合材料片连接；平衡箱，通过连接件与活动平台连接，平衡箱内配置有平衡砝码，连接件绕过安装支架顶部，使得平衡箱和活动平台位于安装支架的两侧，在测试施加外界冲击力前，平衡箱和平衡砝码与活动平台和第一试块保持平衡状态。在试验前通过在平衡箱内装入平衡砝码，使得在活动平台受到冲击力前，纤维增强复合材料片不受力；在进行试验时，利用冲击件冲击活动平台，活动平台带动第一试块向下运动，使纤维增强复合材料片与第一试块或第二试块的界面之间发生断裂，通过测量冲击件冲击活动平台的能量与连接界面断裂后活动平台、第一试块和冲击件的能量差，即可得到纤维增强复合材料片断裂消耗的能量以表征纤维增强复合材料粘结性能。
2.本发明提供的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，活动平台上设置有限位框架，限位框架和活动平台围成第一置物空间；安装支架上还安装有挡板，挡板位于固定平台上方，挡板与固定平台之间形成第二置物空间。利用活动平台和限位框架对第一试块进行限位，利用固定平台和挡板对第二试块进行限位，防止纤维增强复合材料发生断裂时，第一试块或第二试块发生位移，保证实验数据的准确性。
3.本发明提供的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，安装支架上安装有辅助板，辅助板上安装有施力轨道，施力轨道的出口端延伸至冲击部，通过将冲击件从施力轨道上滑下来以提供冲击力，通过控制冲击件的质量和冲击件在施力轨道上的初始位置即可定量控制冲击件对活动平台的冲击力的大小，通过施力轨道出口的位置即可控制冲击件对活动平台的冲击位置，保证多次试验冲击件对活动平台的冲击位置完全相同。
4.本发明提供的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，安装支架上沿竖直方向多个滚筒的设置，将活动平台在下落时与安装支架之间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，最大程度减小了对测试的影响。
5.本发明提供的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，安装支架顶部安装有定滑轮，连接件通过定滑轮与活动平台连接，减小连接件与安装支架之间的阻力，纤维增强复合材料片受到冲击断裂后，保证活动平台能够顺利下落，减小连接件与安装支架之间的阻力给测试数据带来的影响。
6.本发明提供的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试方法，通过冲击件撞击活动板，使得纤维增强复合材料片与第一试块或第二试块的界面之间发生断裂，测试并记录冲击件撞击冲击部前的第一速度和冲击件与活动平台开始共同下落时的第二速度，由此得到所述纤维增加复合材料片的耗能。不仅最大程度上避免了其他因素对测试结果的影响，而且整个装置的稳定性较高，结构简单，成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施方式中提供的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置的结构示意图
图2为图1的另一视角的示意图。
附图标记说明：1、安装支架；2、活动平台；3、固定平台；4、限位框架；5、平衡箱；6、连接件；7、挡板；8、滚筒；9、辅助板；10、施力轨道；11、定滑轮；12、第一试块；13、第二试块；14、纤维增强复合材料片；15、冲击件。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1和图2所示为本发明提供的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置的一种具体实施方式，包括依次平行安装在连接板上的安装支架1和两个辅助板9，两个辅助板9的顶端安装有一条施力轨道10，用于限定冲击件15的运动路径。
安装支架1上由下向上依次安装有活动平台2、固定平台3和挡板7，活动平台2、固定平台3和挡板7水平设置且相互平行，活动平台2向外延伸有冲击部，施力轨道10为一在竖直方向具有高度差的弯折轨道，且进口端的侧壁设有开口，开口处设有刻度，出口端延伸至冲击部且与冲击部垂直设置。活动平台2上设置有限位框架4，限位框架4由三根铁条焊接而成，限位框架4的高度为300mm，宽度为150mm，限位框架4和活动平台2围成用于放置第一试块12的第一置物空间；挡板7与固定平台3之间形成用于放置第二试块13的第二置物空间。限位框架4上贯穿安装有第一顶紧螺丝，通过顺时针或逆时针转动第一顶紧螺丝使其朝向第一试块12运动，从而将第一试块12顶紧固定在第一置物空间中，挡板7上贯穿安装有第二顶紧螺丝，通过顺时针或逆时针转动第二顶紧螺丝使其朝向第二试块13转动，从而将第二试块13顶紧固定在第二置物空间中。安装支架1上沿竖直方向依次安装有多个滚筒8，活动平台2的一端与滚筒8抵接，以减小在活动平台2受到冲击后沿安装支架1向下滑动时，活动平台2与安装支架1之间的摩擦阻力。为进一步减小活动平台2下落时与安装支架1之间的摩擦力，可在滚筒8的表面涂一层润滑油。在测试时第一试块12和第二试块13通过纤维增强复合材料片14连接。
平衡箱5通过作为连接件6的绳索与活动平台2连接，平衡箱5内配置有平衡砝码，连接件6绕过安装支架1顶部，使得平衡箱5和活动平台2位于安装支架1的两侧，安装支架1顶部安装有定滑轮11，连接件6通过定滑轮11与活动平台2连接。在测试施加外界冲击力前，平衡箱5和平衡砝码与活动平台2和第一试块12保持平衡状态。
在利用本实施例提供的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置进行试验时，首先制备纤维增强复合材料加固混凝土试件，将纤维增强复合材料片14的两端分别粘贴到第一试块12与第二试块13的表面，将第一试块12加载到第一置物空间内，将第二试块13加载到第二置物空间内，在平衡箱5内加载平衡砝码，使得平衡箱5和平衡砝码与活动平台2和第一试块12保持平衡状态，即第一试块12和第二试块13之间的纤维增强复合材料片14不受力，将作为冲击件15的小球置于施力轨道10的入口处，冲击件15沿施力轨道10运动并对活动平台2的冲击部进行撞击，使纤维增强复合材料片14与第一试块12或第二试块13之间发生界面断裂，利用高速摄像机测量冲击件15撞击活动平台2瞬间冲击件15的速度和纤维增强复合材料片14发生断裂后活动平台2开始下落瞬间活动平台2以及冲击件15的速度。利用能量守恒即可计算得出纤维增强复合材料片14发生断裂所实际消耗的能量，进而表征纤维增强复合材料与混凝土连接的粘结性能。
实施例2
一种纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试方法，包括以下步骤：
将第一试块12与第二试块13通过纤维增强复合材料片14连接，将第一试块12加载于第一置物空间，将第二试块13加载于第二置物空间，并在平衡箱5中装入平衡砝码，以使活动平台2和第一试块12与平衡箱5和平衡砝码保持平衡状态。通过调节第一夹紧螺丝将第一试块12夹紧在固定平台3上和调节第二夹紧螺丝将第二试块13夹紧在活动平台2上。
冲击件15从施力轨道10中落下撞击活动平台2的冲击部使纤维增强复合材料片14与第一试块12或第二试块13界面断裂并带动活动平台2下落，测试并记录冲击件15撞击冲击部前的第一速度和冲击件15与活动平台2开始共同下落时的第二速度，由此利用能量守恒公式计算即可得到纤维增加复合材料片与第一试块12或第二试块13界面断裂的实际的耗能。改变冲击件15的质量或冲击件15从施力轨道10中下落的初始位置并重复冲击件15撞击活动平台2的步骤，通过多次测量记录多组数据。
作为可替代的实施方式，冲击件15直接从冲击部上方的特定高度下落撞击活动平台2的冲击部使纤维增强复合材料片14与第一试块12或第二试块13界面断裂并带动活动平台2下落。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
1.一种纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，其特征在于，包括：
安装支架(1)，所述安装支架(1)上由下向上依次安装有活动平台(2)和固定平台(3)，所述活动平台(2)向外延伸有冲击部，所述活动平台(2)和所述固定平台(3)上分别成型有用于放置第一试块(12)的第一置物空间和第二试块(13)的第二置物空间，在测试时所述第一试块(12)和所述第二试块(13)通过纤维增强复合材料片(14)连接；
平衡箱(5)，通过连接件(6)与所述活动平台(2)连接，所述平衡箱(5)内配置有平衡砝码，所述连接件(6)绕过所述安装支架(1)顶部，使得所述平衡箱(5)和所述活动平台(2)位于所述安装支架(1)的两侧，在测试施加外界冲击力前，所述平衡箱(5)和所述平衡砝码与所述活动平台(2)和所述第一试块(12)保持平衡状态。
2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，其特征在于，所述活动平台(2)上设置有限位框架(4)，所述限位框架(4)和所述活动平台(2)围成所述第一置物空间；所述安装支架(1)上还安装有挡板(7)，所述挡板(7)位于所述固定平台(3)上方，所述挡板(7)与所述固定平台(3)之间形成所述第二置物空间。
3.根据权利要求2所述的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，其特征在于，所述限位框架(4)上贯穿安装有第一顶紧螺丝，所述挡板(7)上贯穿安装有第二顶紧螺丝。
4.根据权利要求1－3任一项所述的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，其特征在于，所述安装支架(1)上沿竖直方向依次安装有多个滚筒(8)，所述活动平台(2)的一端与所述滚筒(8)抵接。
5.根据权利要求1－3任一项所述的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，其特征在于，所述安装支架(1)上安装有辅助板(9)，所述辅助板(9)上安装有施力轨道(10)，所述施力轨道(10)的出口端延伸至所述冲击部。
6.根据权利要求5所述的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，其特征在于，所述施力轨道(10)的出口端与所述冲击部垂直设置。
7.根据权利要求1－3任一项所述的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试装置，其特征在于，所述安装支架顶部安装有定滑轮(11)，所述连接件(6)通过所述定滑轮(11)与所述活动平台(2)连接。
8.一种纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
将第一试块(12)与第二试块(13)通过纤维增强复合材料片(14)连接，将第一试块(12)加载于第一置物空间，将第二试块(13)加载于第二置物空间，并在平衡箱(5)中装入平衡砝码，以使活动平台(2)和所述第一试块(12)与所述平衡箱(5)和所述平衡砝码保持平衡状态；
冲击件(15)撞击活动平台(2)的冲击部使活动平台(2)下落，测试并记录冲击件(15)撞击冲击部前的第一速度和冲击件(15)与活动平台(2)开始共同下落时的第二速度，由此得到所述纤维增加复合材料片的耗能。
9.根据权利要求8所述的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试方法，其特征在于，还包括通过调节第一夹紧螺丝将第一试块(12)夹紧在固定平台(3)上和调节第二夹紧螺丝将第二试块(13)夹紧在活动平台(2)上的步骤。
10.根据权利要求8所述的纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能测试方法，其特征在于，还包括，改变冲击件(15)的质量或下落高度重复冲击件(15)撞击活动平台(2)的步骤。
技术总结