本實用新型涉及一種混凝土材料粘結(jié)性能測試裝置，具體涉及一種CRTSⅢ板式無砟軌道粘結(jié)性能測試裝置。

背景技術(shù)：

CRTSIII型板式無砟軌道是我國新建高速鐵路的主要軌道結(jié)構(gòu)型式之一。我國高速鐵路CRTSIII型板式無砟軌道是基于CRTSI型板式無砟軌道、CRTS II型板式無砟軌道技術(shù)研究與應(yīng)用經(jīng)驗，并在總結(jié)分析國內(nèi)外高速鐵路無砟軌道系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的一種新型高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)體系[1]。我國自主研發(fā)的高速鐵路CRTSIII型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)不僅完善了我國高速鐵路無砟軌道技術(shù)體系，還進(jìn)一步提升了無砟軌道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和耐久性，其結(jié)構(gòu)型式如圖1所示。

由圖1可知，CRTSIII型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)由混凝土支撐層18、自密實混凝土填充層17、預(yù)制軌道板16以及扣件和鋼軌組成，其中自密實混凝土填充層17位于支撐層18和預(yù)制軌道板16之間，承擔(dān)調(diào)整、支撐及傳力功能。而在服役過程中由于溫度應(yīng)力、疲勞荷載及自密實混凝土本身與軌道板的粘結(jié)力薄弱，造成軌道板與自密實混凝土充填層之間分離，稱為軌道結(jié)構(gòu)層間離縫。離縫會引起軌道幾何尺寸發(fā)生變化，在列車荷載的反復(fù)作用下，將反復(fù)“拍打”自密實混凝土填充層，從而導(dǎo)致自密實混凝土填充層破壞，甚至導(dǎo)致無砟軌道系統(tǒng)失效。這就要求自密實混凝土填充層與預(yù)制軌道板之間具有良好的粘結(jié)性能。因此，合理評價自密實混凝土填充層與軌道板之間的粘結(jié)性能顯得尤為關(guān)鍵。

自密實混凝土填充層與軌道板的粘結(jié)性能，其本質(zhì)就是新老混凝土的粘結(jié)問題。國內(nèi)外學(xué)者就新老混凝土粘結(jié)性能的定量測試及評價開展了較多有價值的工作，并提出了一些測試方法[2-4]，如拉拔法、劈裂法、直剪法、斜剪法、彎拉法及推出式剪切法等測試方法。但是這些測試方法不能對在實際受力工況下軌道板與自密實混凝土的粘結(jié)性能做出準(zhǔn)確評價。針對CRTSIII型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)預(yù)制軌道板與自密實混凝土填充層粘結(jié)性能科學(xué)、定量評價的難題，本實用新型提出一種測試評價預(yù)制軌道板與自密實混凝土填充層粘結(jié)性能的試驗裝置，從而正確評價預(yù)制軌道板與自密實混凝土的粘結(jié)性能，確保高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)服役性能和運營安全。

參考文獻(xiàn)：

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[2]Momayez A,Ehsani M R,Ramezanianpour A A，Comparison of methods for evaluat ing bond strength between concrete substrate and repair materials[J]，Cement and Concrete Research,2005,35(4):748-757。

[3]田穩(wěn)苓,趙志方,趙國藩,等.新老混凝土的粘結(jié)機(jī)理和測試方法研究綜述[J]，河北理工學(xué)院學(xué)報,1998,20(1):84-93。

[4]陳峰,鄭建嵐，自密實混凝土與老混凝土的粘結(jié)-滑移性能 [J]，長安大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2010(6):56-60。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種CRTSⅢ板式無砟軌道粘結(jié)性能測試裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷，可以模擬無砟軌道結(jié)構(gòu)工程實際受力工況，能夠快捷、準(zhǔn)確地測試評價軌道板與自密實混凝土填充層的粘結(jié)性能。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所提供的CRTSⅢ板式無砟軌道粘結(jié)性能測試裝置，包括橫向加載系統(tǒng)、主機(jī)架、剪切盒、豎向加載系統(tǒng)及位移采集系統(tǒng)，所述剪切盒用于放置由自密實混凝土填充層與軌道板層組成的雙層疊合試件，開口向上的固定安裝在所述主機(jī)架底板上；所述橫向加載系統(tǒng)處于所述剪切盒一側(cè)水平安裝在所述主機(jī)架上，并可以以一定加載速度對試件施加水平荷載；所述豎向加載系統(tǒng)處于所述剪切盒的正上方豎直安裝在所述主機(jī)架的頂板上，用于對試件施加恒定豎向荷載；所述位移采集系統(tǒng)對試件滑動位移數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

所述橫向加載系統(tǒng)由水平油缸、油缸架、水平壓力傳感器、頂壓頭以及液壓伺服控制系統(tǒng)組成，所述油缸架處于剪切盒一側(cè)固定安裝在所述主機(jī)架底板上，所述水平油缸安裝在所述油缸架上并與液壓伺服控制系統(tǒng)連接；水平油缸的活塞桿伸出端通過水平壓力傳感器與頂壓頭的一端同軸連接，頂壓頭的另一端正對試件的側(cè)壁。

所述豎向加載系統(tǒng)由主油缸、豎直壓力傳感器及上壓板組成；所述上壓板安裝在所述剪切盒的正上方，上端通過豎直壓力傳感器與所述主油缸的活塞桿連接；所述主油缸豎直安裝在所述主機(jī)架的頂板上。

所述位移采集系統(tǒng)為安裝在所述主機(jī)架上的光柵式位移測量裝置。

所述上壓板底端安裝有若干燕尾式滾動導(dǎo)軌塊。

所述上壓板的兩側(cè)固定安裝有導(dǎo)向桿，所述頂板上與導(dǎo)向桿位置對應(yīng)處設(shè)有導(dǎo)向孔，所述導(dǎo)向桿滑動套接在所述導(dǎo)向孔內(nèi)。

在所述剪切盒與所述上壓板之間設(shè)有開口朝下的L形結(jié)構(gòu)的剪切板；所述剪切板的側(cè)板與所述頂壓頭位置相對應(yīng)。

本實用新型以CRTSIII型板式無砟軌道建設(shè)為背景，解決準(zhǔn)確定量評價CRTSIII型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)中軌道板與自密實混凝土填充層粘結(jié)性能的技術(shù)難題，確保CRTSIII型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)良好的服役性能。

測試裝置的科學(xué)性、有效性及其與現(xiàn)有測試方法的比較：

本裝置是基于CRTSIII型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的實際特點，并結(jié)合實際工況，通過大量工程現(xiàn)場調(diào)查和室內(nèi)試驗，模擬實際現(xiàn)場澆筑自密實混凝土的施工工藝成型試件，對硬化后的疊合試件的粘結(jié)性能進(jìn)行定量評價，因此本裝置具有顯著的合理性和科學(xué)性。同時，對本裝置和原有評價粘結(jié)性能的拉拔法、劈裂法、直剪法、斜剪法、彎拉法及推出式剪切法相比，本實用新型設(shè)計針對現(xiàn)有測試方法的不足，設(shè)計豎向加載系統(tǒng)及水平位移采集系統(tǒng)，不僅能夠具有針對性地模擬軌道板與自密實混凝土填充層實際受力工況，而且能夠保證剪切過程中粘結(jié)試件沿新老混凝土界面水平運動，同時消除在剪切過程中粘結(jié)試件本身的不均勻形變，使其整體受力，同時豎向加載系統(tǒng)中的燕尾式滾動導(dǎo)軌塊能夠有效消除裝置內(nèi)部摩擦力，進(jìn)而保證試驗結(jié)果的有效性。水平位移采集系統(tǒng)具有較高精度，而且能夠在剪切過程中同步測試粘結(jié)試件位移數(shù)據(jù)。因此，本裝置具有更強(qiáng)的針對性，彌補(bǔ)了已有測試方法中的不足，能科學(xué)、準(zhǔn)確地評估軌道板與自密實混凝土填充層的粘結(jié)性能，為CRTSIII板式軌道結(jié)構(gòu)的運營維護(hù)提供科學(xué)有效的理論支撐。

測試裝置的敏感性：

實踐表明，本裝置對模擬試件的測試評價敏感性高。通過改變灌注自密實混凝土的工作性參數(shù)，從而改變界面的粘結(jié)狀態(tài)。以及不同環(huán)境因素作用后的模擬試件。比較不同條件下的模擬試件的粘結(jié)性能。采用本裝置測試結(jié)果表明，隨著模擬試件受到自密實混凝土工作性參數(shù)改變的影響及環(huán)境因素作用的影響，水平推力及試件滑動位移存在很好的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)一步驗證了本裝置測試方法的有效性。

本實用新型的優(yōu)點和積極效果：

1.本裝置能夠準(zhǔn)確的測試預(yù)制軌道板與自密實混凝土填充層的粘結(jié)性能，從而確保CRTSIII板式軌道結(jié)構(gòu)良好的服役性能。

2.本裝置可用于高速鐵路板式無砟軌道層狀結(jié)構(gòu)或類似的層狀構(gòu)件的粘結(jié)性能的實驗室或現(xiàn)場性能測試，能夠真實準(zhǔn)確的評估這類特殊結(jié)構(gòu)的服役性能。

3.本裝置能夠模擬實際工況受力且可靠性高，模擬試件成型方便，解決了現(xiàn)場足尺寸模型層間粘結(jié)力測試?yán)щy的難題。

綜上所述，本實用新型是一種能夠真實、準(zhǔn)確地測試評價軌道板與自密實混凝土填充層的粘結(jié)性能，保證CRTSIII板式軌道結(jié)構(gòu)良好的服役性能，模擬真實工況且性能可靠的粘結(jié)性能試驗裝置。

附圖說明

圖1是高速鐵路板式無砟軌道結(jié)構(gòu)型式示意圖；

圖2是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-油缸架；2-水平油缸；3-水平壓力傳感器；4-主油缸； 5-導(dǎo)向桿；6-螺紋桿；7-螺母；8-頂板；9-豎直壓力傳感器；10-上壓板；11-滾動導(dǎo)軌塊；12-剪切板；121-側(cè)板；13-位移采集系統(tǒng)； 14-剪切盒；15-底板；16-預(yù)制軌道板；17-自密實混凝土填充層； 18-混凝土支撐層；19-頂壓頭。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。

參見圖2，本實用新型所提供的CRTSⅢ板式無砟軌道粘結(jié)性能測試裝置，包括橫向加載系統(tǒng)、主機(jī)架、剪切盒14、豎向加載系統(tǒng)及位移采集系統(tǒng)13，所述剪切盒14用于放置由自密實混凝土填充層與軌道板組成的雙層疊合試件；所述橫向加載系統(tǒng)處于所述剪切盒14一側(cè)水平安裝在所述主機(jī)架上，并可以以一定加載速度對試件軌道板施加水平荷載；所述豎向加載系統(tǒng)處于所述剪切盒14的正上方豎直安裝在所述主機(jī)架的頂板8上，用于對試件施加恒定豎向荷載；所述位移采集系統(tǒng)13對試件滑動位移數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；主機(jī)架由底板15、螺紋桿6、頂板8和螺母7組成；底板15為面積 500mm×800mm，厚度為10mm的鋼板，螺紋桿6為直徑為35mm的實心螺紋鋼棒；底板15與頂板8通過螺紋桿6及螺母連接為一整體；剪切盒14為四個側(cè)面和一個底面組成的長方形盒體，開口向上的固定安裝在所述底板15上，測試用的雙層疊合試件放置在剪切盒14 內(nèi)；剪切板12為L型板狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述剪切盒14的正上方，且開口端朝下；位移采集系統(tǒng)13為光柵式位移測量裝置，精度為0.003mm，采集試件滑動位移數(shù)據(jù)；所述橫向加載系統(tǒng)由水平油缸 2、油缸架1、水平壓力傳感器3、頂壓頭19以及液壓伺服控制系統(tǒng)組成，所述油缸架1處于剪切盒14一側(cè)固定安裝在所述主機(jī)架底板 15上，所述水平油缸2安裝在所述油缸架1上并與液壓伺服控制系統(tǒng)連接，提供穩(wěn)定且精確水平剪切力；水平油缸2的活塞桿伸出端通過水平壓力傳感器3與頂壓頭19的一端同軸連接，頂壓頭19的另一端正對剪切板的側(cè)板121，側(cè)板121內(nèi)側(cè)凈高比軌道板高度低 1-2mm。所述豎向加載系統(tǒng)由主油缸4、豎直壓力傳感器9及上壓板10組成；所述上壓板10安裝在所述剪切板的正上方，上端通過豎直壓力傳感器9與所述主油缸4的活塞桿連接，底面布置6個燕尾式滾動導(dǎo)軌塊11，用來抵消上壓板帶來的摩擦力；所述主油缸4 豎直安裝在所述主機(jī)架的頂板8上；所述上壓板10的兩側(cè)固定安裝有導(dǎo)向桿5，所述頂板8上與導(dǎo)向桿5位置對應(yīng)處設(shè)有導(dǎo)向孔，所述導(dǎo)向桿5滑動套接在所述導(dǎo)向孔內(nèi)。

本裝置的測試過程如下所示：

(1)將被測的雙層疊合試件放入剪切盒內(nèi)，軌道板層朝上，調(diào)整剪切盒，使得側(cè)壁與試件側(cè)壁接觸抵靠。

(2)將剪切板置于試件上表面，且使得剪切盒與剪切板開口端與試件界面處于同一水平面，并使得頂壓頭與剪切板側(cè)板接觸抵靠。

(3)采用豎向加載系統(tǒng)施加恒定荷載。

(4)采用橫向加載系統(tǒng)以一定加載速度對試件軌道板層施加剪切力，同時通過水平壓力傳感器和光柵式位移測量裝置對施加的水平推力及試件位移進(jìn)行記錄。