[发明专利]用于混凝土与钢筋之间粘结应力测试装置及其方法

权利要求书

1.用于混凝土与钢筋之间粘结应力测试装置，其特征在于，包括混凝土试块(3)和钢筋(2)，钢筋(2)设置在混凝土试块(3)内，钢筋(2)与混凝土试块(3)的接触部位设置有多个石墨烯应变单元(1)，石墨烯应变单元(1)的两侧分别设置塑料软导管(4)，塑料软导管(4)设置在混凝土试块(3)内且塑料软导管(4)从混凝土试块(3)边缘引出；塑料软导管(4)内设置有应变片导线(5)，应变片导线(5)一端连接石墨烯应变单元(1)，应变片导线(5)另一端连接电学测试设备。

2.根据权利要求1所述的用于混凝土与钢筋之间粘结应力测试装置，其特征在于，所述的石墨烯应变单元(1)的制备方法，包括步骤一：石墨烯分散液与水泥均匀混合，加入聚羧酸超塑化剂，制备形成石墨烯-水泥混合胶体；石墨烯分散液浓度为0.001～4mg/ml；水泥、石墨烯分散液与聚羧酸超塑化剂每立方米的质量比为473:99.2:19.5；

步骤二：将石墨烯-水泥混合胶体附着在钢筋(2)上一圈，形成石墨烯应变单元(1)。

3.根据权利要求2所述的用于混凝土与钢筋之间粘结应力测试装置，其特征在于，所述的石墨烯分散液中加表面活性剂，石墨烯分散液与表面活性剂的质量比为250000:1～125000:1。

4.根据权利要求3所述的用于混凝土与钢筋之间粘结应力测试装置，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、胆酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚的一种或多种。

5.用于混凝土与钢筋之间粘结应力测试装置的使用方法：其步骤为：

步骤一：石墨烯应变单元(1)的制备：石墨烯分散液与水泥均匀混合，加入聚羧酸超塑化剂，制备形成石墨烯-水泥混合胶体；石墨烯分散液浓度为0.001～4mg/ml，水泥、石墨烯分散液与聚羧酸超塑化剂每立方米的质量比为473:99.2:19.5；

步骤二：将步骤一中的石墨烯-水泥混合胶体附着在钢筋(2)上一圈，形成石墨烯应变单元(1)；

步骤三：石墨烯应变单元(1)的两侧分别设置塑料软导管(4)，塑料软导管(4)设置在混凝土试块(3)内且塑料软导管(4)从混凝土试块(3)边缘引出；塑料软导管(4)内设置有应变片导线(5)，应变片导线(5)一端连接石墨烯应变单元(1)，应变片导线(5)一端连接电学测试设备；

步骤四：通过电学设备连通试件中埋置的石墨烯-水泥混合胶体，即可采集到不同荷载作用下石墨烯-水泥混合胶体的电阻变化ΔR，再利用下式求得钢筋沿埋置长度各点的应变值ε：

其中ΔR/R是电阻变化量，K_s是灵敏度系数；

然后利用胡克定理σ＝E·ε将应变转换为应力，进而采用如下的公式求得各点的粘结应力值τ：

其中，σ为正应力，ε为正应变，E为杨氏弹性模量，r为钢筋半径，x为钢筋轴向的不同位置。