聚丙烯塑料螺紋節(jié)點(diǎn)軸心受力試驗(yàn)研究

張昊　席晗　鄭博文　王世杰

摘 要：試驗(yàn)試件由聚丙烯塑料栓釘、塑料板通過螺紋連接而成。為了測(cè)定聚丙烯塑料螺紋節(jié)點(diǎn)在軸心受力下的強(qiáng)度，將試件在萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，得到不同螺紋長(zhǎng)度的試件的破壞形態(tài)以及螺紋節(jié)點(diǎn)軸心拉力與螺紋長(zhǎng)度之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：聚丙烯;螺紋節(jié)點(diǎn);軸心拉力

中圖分類號(hào)：TU317 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）25-0091-02

Study on Stress Test of Polypropylene Thread Joint Axis

ZHANG Hao XI Han ZHENG Bowen WANG Shijie

（College of Civil Engineering， Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： The purpose of this project is to determine the strength of polypropylene thread joints under axial stress. The test specimen is made of polypropylene plastic peg and plastic plate connected by thread. After drawing test on universal test machine， the failure pattern of specimen with different thread length and the relationship between axial tension and thread length of thread joints are obtained.

Keywords： polypropylene;thread node;axial tension

地下糧倉(cāng)是利用天然優(yōu)勢(shì)建造的一種倉(cāng)型[1]，并以其溫度低、防蟲害、少熏蒸、隱蔽好、占地少成為糧食儲(chǔ)存的理想倉(cāng)形。同時(shí)，地下糧倉(cāng)中也存在防水防潮問題，所以合理選用防水材料，成為防水工程的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)[2]。以聚丙烯塑料為連接節(jié)點(diǎn)的聚丙烯塑料-混凝土防水板技術(shù)是近年來新出現(xiàn)的防水防潮措施。聚丙烯塑料具有防水性能好、易于加工制作和施工輕便等特點(diǎn)。為了使得聚丙烯塑料防水板和混凝土之間連接牢靠，就需要對(duì)塑料連接節(jié)點(diǎn)的連接形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證聚丙烯塑料節(jié)點(diǎn)不會(huì)從混凝土中被拔出，使得聚丙烯塑料連接節(jié)點(diǎn)成為一種有效的連接方式，可以被運(yùn)用到塑料-混凝土防水板體系中。試驗(yàn)以聚丙烯塑料螺紋節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，研究聚丙烯塑料螺紋連接節(jié)點(diǎn)在軸心拉力下的破壞形態(tài)、破壞荷載及其與螺紋連接長(zhǎng)度之間的關(guān)系。

1 試件設(shè)計(jì)與制作

試驗(yàn)是為了研究在不同螺紋連接長(zhǎng)度影響下，聚丙烯塑料栓釘與聚丙烯塑料板之間螺紋連接的承載力。此試驗(yàn)所采用的塑料栓釘直徑不變，測(cè)試在軸心拉力作用下不同車絲長(zhǎng)度在破壞時(shí)對(duì)應(yīng)的不同最大荷載值。試驗(yàn)構(gòu)件由塑料栓釘和塑料板組成，并以《塑料 拉伸性能的測(cè)定》（GB/T 1040—2006）為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)試件進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作。試驗(yàn)的塑料栓釘采用直徑30mm長(zhǎng)度500mm的聚丙烯塑料棒制作而成，同時(shí)采用一端車絲的形式，塑料栓釘?shù)能嚱z螺紋長(zhǎng)度有20、25mm和30mm三種，每種螺紋長(zhǎng)度分為一組，每組4個(gè)試件，共12個(gè)。塑料板采用邊長(zhǎng)為100mm的正方形板。試驗(yàn)中，塑料板的厚度應(yīng)與塑料栓釘車絲長(zhǎng)度相同，并在其中心處進(jìn)行與塑料栓釘直徑相同的螺紋攻絲，同時(shí)采用攻透處理，所以，塑料板攻絲螺紋長(zhǎng)度也有20、25mm和30mm三種。每種螺紋攻絲長(zhǎng)度分為一組，每組試件4塊，共12塊。

本試驗(yàn)的設(shè)計(jì)理念來源于鋼結(jié)構(gòu)和鋼材-混凝土結(jié)構(gòu)中的螺栓連接方式，現(xiàn)將這種連接方法應(yīng)用于聚丙烯塑料螺紋節(jié)點(diǎn)中[3]。試驗(yàn)所用的聚丙烯塑料板與塑料栓釘之間采用1.5mm螺牙間距的螺紋相連接，形成聚丙烯塑料螺紋連接構(gòu)件，如圖1所示。

試件形式存在以下優(yōu)點(diǎn)：第一，制作加工簡(jiǎn)便，安裝簡(jiǎn)單，適用于現(xiàn)場(chǎng)施工;第二，由于對(duì)連接節(jié)點(diǎn)采用了攻絲攻透處理，因此，保障了塑料板的板厚，提高了連接強(qiáng)度。

2 試驗(yàn)加載

試驗(yàn)用的電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)最大荷載為600kN，力值分辨率為1/2 000。在萬能試驗(yàn)機(jī)上，按照?qǐng)D2的形式進(jìn)行軸心拉力加載試驗(yàn)，以100N/s的速度進(jìn)行持續(xù)加載，直到塑料栓釘從塑料板中拔出或被拔斷方停止加載，同時(shí)保存數(shù)據(jù)并導(dǎo)出試驗(yàn)報(bào)告。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 試驗(yàn)破壞形態(tài)

試驗(yàn)中螺紋連接節(jié)點(diǎn)試件的破壞形式共有兩種形式：一種破壞形式為塑料栓釘從塑料板中被拔出，螺紋車絲被拉壞，但塑料栓釘未發(fā)生破壞，這種破壞形式主要發(fā)生在20mm和25mm螺紋長(zhǎng)度的螺紋連接試件中;另一種破壞形式為塑料栓釘未拔出，而是在塑料板中被拔斷，這種破壞形式主要發(fā)生在30mm螺紋長(zhǎng)度的螺紋連接試件中。

3.2 試驗(yàn)破壞荷載

定義試件編號(hào)20-1～4為試件組1、試件編號(hào)25-1～4為試件組2、試件編號(hào)30-1～4為試件組3。試驗(yàn)前對(duì)螺紋連接塑料節(jié)點(diǎn)的螺紋連接長(zhǎng)度進(jìn)行游標(biāo)卡尺手工測(cè)量，測(cè)出塑料節(jié)點(diǎn)的實(shí)測(cè)螺紋長(zhǎng)度。聚丙烯塑料螺紋連接節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，試件組2相對(duì)于試件組1，平均螺紋長(zhǎng)度增加了7.01mm，平均破壞荷載增加了4.84kN;試件組3相對(duì)于試件組2，平均螺紋長(zhǎng)度增加了1.96mm，平均破壞荷載增加了2.81kN。從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，聚丙烯塑料螺紋連接節(jié)點(diǎn)與螺紋連接長(zhǎng)度之間存在一定的相關(guān)性且螺紋連接節(jié)點(diǎn)的破壞荷載隨著螺紋長(zhǎng)度的增加而相應(yīng)增加。

4 結(jié)語

鑒于聚丙烯在工程中的應(yīng)用，本文提出使用聚丙烯塑料螺紋節(jié)點(diǎn)作為連接節(jié)點(diǎn)形式。

通過對(duì)聚丙烯塑料螺紋節(jié)點(diǎn)進(jìn)行軸心受力試驗(yàn)，得出了軸心拉力與螺紋長(zhǎng)度之間的關(guān)系，即螺紋連接節(jié)點(diǎn)的破壞荷載隨著螺紋長(zhǎng)度的增加而相應(yīng)增加。

參考文獻(xiàn)：

[1]仇國(guó)斌.地下倉(cāng)安全儲(chǔ)糧技術(shù)[J].西部糧油科技，2002（4）：56-58.

[2]唐本涪，楊勇.地下結(jié)構(gòu)防水材料應(yīng)用技術(shù)析[J].建設(shè)管理，2013（10）：83-85.

[3]常晨輝.塑料-混凝土地下糧倉(cāng)中聚丙烯構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究[D].鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2017.