结构胶试件成型模具的制造与应用

一、简介

从某种意义上讲，结构加固用胶粘剂（以下简称：结构胶）的基本性能指标和级别的评定，是由见证抽样的结构胶制作的试件来判定的。这也是评定结构胶基本性能的方法。因此应用标准的和*成型模具制作试件，让试件制作的质量在每一过程中都能得到保证，让结构胶的基本性能真实和充分的反映出来，就成了研究、生产和应用结构胶的一件非常重要的基础技术工作！

依据国标《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）（以下简称：加固规范）的有关规定，经过不断设计试制、比较和总结，制造出全套（共九件）结构胶基本性能试件成型模具，其中“钢—钢拉伸抗剪试件成型模具”、“钢—钢粘结抗拉试件成型模具”、“胶体抗拉（受拉弹性模量、伸长率、抗弯）试件成型模具”经市、省建筑工程质量或建筑材料质量检测机构、国内外结构胶生产企业和加固施工企业的应用，得到了较好的评价，证明是一个成功的产品。

为了保证试件在成型和养护全过程中的质量，该套模具采用了钢板组合方式，经过了车、刨、铣、研磨等十几道工序的精密加工，模具达到了不变形，易拆装，好脱模，损耗小，能反复使用的效果。

该套模具制作的试件有以下几大优点：

1、胶体试件的几何尺寸准确、表面光滑、不需要进行二次加工；

2、胶体试件的内部结构密实；

3、粘结试件的粘结部位准确，养护过程中所施压力均匀稳定；

4、试件的制作和养护，过程简单方便，操作程序标准化；

5、试件的性能数据离散性小；

6、模具损耗很小，不易破坏，能反复使用。

九件成型模具为：

1、胶体抗拉、受拉弹性模量、伸长率和抗弯试件成型模具；

2、胶体抗压试件成型模具；

3、胶体劈裂抗拉试件成型模具；

4、钢—钢拉伸抗剪试件成型模具；

5、钢—钢粘结抗拉试件成型模具；

6、钢—钢不均匀扯离试件成型模具；

7、钢（碳纤维）与混凝土的正拉粘结试件成型模具；

8、（钢套筒法）拉伸抗剪试件成型模具；

9、纤维复合材层间剪切、弯曲试件成型模具；

说明：（1）胶体抗弯试件成型模具为4mm×80mm ，8mm×160mm两种规格。

（2）与试件检测相配套的万向节夹具和抗压力转换器可根据用户需要另行制作。

（3）每件模具可同时制作8个试件或16个试件（胶体抗拉和抗弯试件各8个）。

二、部分试件成型模具的主要特点简介

（一）、胶体抗拉、受拉弹性模量、伸长率和抗弯试件的成型模具

  1990年颁布的《混凝土结构加固技术规范》（CECD25：90）规定结构胶的性能指标仅需要检测钢—钢拉伸抗剪强度、钢—钢粘结抗拉强度、钢与混凝土的正拉粘结强度三个项目，十六年来各有关企业对结构胶的抗剪和抗拉强度做了大量的研究和试验，已经有了一套十分成熟的技术；而2006年开始实施的《加固规范》，对结构胶的胶体性能（即胶体的抗拉、受拉弹性模量、伸长率、抗弯、抗压、劈裂抗拉），提出了很高的指标。（注：为强制性条文，必须严格执行），这对于结构胶生产企业和各级检测机构都是一项新的技术课题，围绕着这一新技术，开始了大量的研究和试验，而为了保证研究和试验的准确性，首先就必须具备好的试件成型模具。

对成型模具的要求是制成的试件几何尺寸准确，表面光滑，内部结构密实，不需进行脱模后的几何尺寸整形加工（注：试件几何尺寸的加工容易使试件局部损伤，严重影响检测数据），试件的检测数据离散性小，能反映出结构胶的真实基本性能。

经过多次试验，我们制造了一种组合式封闭型模具，模具内表面有较高的光洁度，对于粘度较低的结构胶试件，将胶体直接灌注于模具槽内，由于模具是竖着放置，胶体在成型过程中总是受到自身的重量压力而密实，胶体中的气泡也会顺着贯通的溢流槽被排除到胶体的上端部。对于粘度高的结构胶（如：粘钢胶、植筋胶）试件，先将胶体浇注于模具表面的成型槽内，并使胶体略高于槽顶，待15~20min后（此时大部分气泡已上升到胶体上表面），再将模具封闭加压，多余的胶体和气泡则会顺着模具内贯通的溢流槽被排除掉。

由于试件在成型过程中，始终受到挤压力，成型后的试件能达到几何尺寸准确，表面光滑，内部结构密实，不需要进行脱槽后的再加工，这也从根本上保证了试件的检测数据离散性小，检测的数据能准确真实地反映出该批结构胶的基本性能。

该套模具的另一大特点是将胶体的抗拉（包括受拉弹性模量、伸长率）和抗弯试件设置在同一个模具内，因此可在一个模具内一次性的制作出8个胶体抗拉试件和8个胶体抗弯试件，不仅简化了试件的制作工作，也提高了同一批结构胶试件的检测准确性。

（二）钢—钢拉伸抗剪试件成型模具

钢—钢拉伸抗剪试件（以下简称：抗剪试件）在制作中，由于粘结面积小[规定两块钢板的粘结面积为12.5±0.5mm（宽度）×25±0.2mm（长度）]，固定加压困难，容易造成成型试件的粘结面积相差较大，两片钢板对中性差，粘结时加压力不一致等质量问题，致使检测数据离散性较大，无法准确地评定该批结构胶的拉伸抗剪性能。

针对这二个问题，在模具内设置了二个不同高度的钢板试件宽度槽和搭接长度档板，只要将两片钢板试件放于槽内，端部顶紧档板，就能保证粘结面积的准确性。为了保证二片钢板在粘结固化期间，始终受到均匀稳定的压力，在模具中设计了一套经调试的弹簧压力杆，将压力杆顶压在二片钢板的粘结处，就能使试件的粘结处在养护时间内，始终受到均匀面稳定的压力，解决了这二个问题，抗剪试件的检测数据的离散性就会显著减小，所测的抗剪强度也比常用的试件制作方法高10~20%。

（三）、钢—钢粘结抗拉试件成型模具

要保证粘结抗拉试件测试数据的准确性，就要解决试件在制作中存在的二个难题：（1）二根直径为10mm的钢棒试件要求同轴对中；（2）钢棒试件的粘结面在固化期间要求始终受到一个均匀稳定的压力。

解决这两个难题的做法是，在模具内开8条相同的三角型槽，在三角型槽的一端设置经调试好的弹簧压力室，在另一端设置可调长度的加力杆，将涂刷了结构胶的二根钢棒试件放于同一个三角型槽内，保证试件的同轴度，轻转钢棒，使二根钢棒粘结面的胶体均匀厚薄一致，再旋转加力杆，对钢棒施加压力，使试件在成型的过程中始终受到均匀稳定的压力，以获得粘结效果。这件成型模具使钢棒试件的制作十分简单方便，而且粘结效果确实很好，能真实的反应出该批结构胶的基本粘结抗拉性能。

（四）纤维复合材料层间剪切、弯曲强度试件成型模具

该试件成型模具具有以下三个特点：

1、在下压钢板表面，刨出一条宽250mm，深4mm的通长凹槽，其用途是保证多层粘结纤维复合材料成型的厚度为4mm。

2、设计了一套加压装置，当多层纤维复合材料粘结完后，能方便快速的对多层纤维复合材施加压力。

3、由于该模具较重，在下压钢板的下面安装了四个万向轮，可以很轻松的在工作台上移动模具。