一种非金属复合结构管及其层间结合强度的测试方法与流程

1.本技术涉及建筑物的栏杆结构技术领域，具体涉及一种非金属复合扶手结构管及其层间结合强度的测试方法。


背景技术：

2.栏杆，作为现代建筑的配套设施，广泛应用于各类建筑中。栏杆的主要作为周界隔断或保护装置使用，其中金属栏杆又因造型多样、造价适中和安全可靠等因素大量应用。
3.现在市面上的栏杆的制作材料通常是使用单一材质的钢管、或者铝型材。而对建筑装饰景观要求较高的地方，特别是中高端的商场写字楼等，一般都会选择不锈钢或铝型材来做栏杆，尤其是单一材质的钢管其表面装饰效果和耐候性较差，在室外放置的栏杆容易腐蚀，引发安全事故。
4.复合管是由两种不同性能的材料构成，异种材质结合面层间通过各种焊接、粘合等连接技术形成紧密结合，使两种材料结合为一种新型复合管。复合管能最大限度地实现材料的优势互补，降低工程费用，在保证基管各项性能的基础上，提高管道综合性能；专利公开号：cn115654353a，专利名称：一种制管后表面轧花处理的可抑菌双金属复合扶手用结构管，其表面装饰效果、功能性、耐候性较好，满足户外使用的强度要求，但是，复合扶手管中基管和外衬覆层管均采用金属材质、其制造成本较高。
5.复合管层间结合强度试验是衡量复合管的一项重要技术指标，它表征了外衬覆层管与基管的结合强度。以钢塑复合管为例，其是以钢管为基管的钢塑复合产品，在钢管内表面或外表面粘接上塑料防腐层，其外部钢管一般为焊管制成，内部塑料多数为pvc材料。现有技术中有专用于对钢塑复合管内衬塑结合强度进行检测的检测装置，检测时，需先进行检测样品的制取，即从检测样品的两端各去除一段塑料内衬管，然后将检测样品品竖直放置于压力机的测试平台上，将垫铁的下圆柱部插入钢塑复合管中的塑料内衬管中，这样即可实现垫铁与钢塑复合管中塑料内衬管的定位，同时使得凹槽对准钢塑复合管的外钢管内壁上的焊道，这样即可避免试验过程中垫铁压在焊道上造成的数据误差。最后，使用夹具夹住垫铁的上端，即可启动压力机进行钢塑复合管内衬塑结合强度的检测试验。
6.使用现有检测装置对钢塑复合管内衬塑结合强度进行检测时，存在如下缺陷：检测前需对检测样品进行预制，即两端各去除一段塑料内衬管，这一预制操作不仅加重了检测人员的工作量，而且还需检测人员有一定的材料去除经验，否则去除过程中可能对检测样品的层间结合强度造成一定影响，进而导致检测结果不准确。
7.除此之外，发明人认识到，这种用于对钢塑复合管内衬塑结合强度进行检测的检测装置难以适应内外异种材质复合管的层间结合强度测试。比如，相对厚一些的非金属内基层复合嵌套较薄一些的金属外覆层。这种层状嵌套的非金属复合管，从产业到执行标准，目前国际、国内仍处于空白状态；具体涉及到相关测试方法，同样处于国际、国内的空白状态。对于主要依靠厚壁基管受力、薄覆层管可不参与受力验算的扶手用非金属复合结构管而言，测试覆管与基管层间复合的可靠性和结合强度，对检验金属复合管的产品品质具有
非常直观的参考价值。


技术实现要素：

8.为此，本技术提供一种非金属复合结构管及其层间结合强度的测试方法，以解决现有技术存在的单一材质扶手管的表面装饰效果、功能性、耐候性较差，双金属复合结构管制造成本高，层状嵌套非金属复合管层间结合强度难以检测的问题。
9.为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
10.第一方面：一种非金属复合结构管，所述复合结构管采用工厂模块化制造，所述复合结构管从内至外依次为紧密结合的基管和外衬覆层管，所述外衬覆层管为铜、铜合金、铝合金、不锈钢材质中的一种，其表面经过了轧花或拉丝、磨砂处理；
11.所述基管为玻璃钢或尼龙，则基管和外衬覆层管之间设置有胶粘填充层，所述胶粘填充层为厌氧型结构胶；
12.或者，所述基管为碳纤维、亚克力与氯化聚氯乙烯三种材质其中之一，则采用注塑成型工艺将基管和外衬覆层管结合，注塑成型工艺过程中将外衬覆层管作为注塑挤压的成型模具使用；
13.或者，所述基管为自流平混凝土，则通过灌注工艺与所述外衬覆层管紧密结合，所述自流平混凝土中胶结料用量不少于500kg/m3。
14.可选地，所述基管是采用pa6或pa66牌号的材料挤出成型尼龙管、或采用己内酰胺材料浇注成型的硬质尼龙管与所述外衬覆层管适配。
15.可选地，所述胶粘填充层的厚度为0.1mm—0.5mm，所述结构胶的耐温范围为-40℃—180℃区间，表干时间为20min—40min，实干时间为12h—24h，在无空气接触环境下固结。
16.可选地，所述自流平混凝土材质选用无机类的自流平混凝土材料或者包含有机高分子成分的环氧自流平砂浆材料，所述无机类的自流平混凝土材料包括：石膏系自流平混凝土材料和水泥系自流平混凝土材料；
17.所述石膏系自流平地坪材料由基材、骨料、混合材及助剂成分组成；
18.所述基材为以下材料的一种或多种混合：α-半水石膏和ⅱ型无水石膏；
19.所述骨料为以下材料的一种或多种混合：石英砂、河砂、海砂和矿渣砂；
20.所述混合材为以下材料的一种或多种混合：粉煤灰、矿渣；
21.所述助剂为以下材料的一种或多种混合：减水剂、增稠剂、缓凝剂、凝结膨胀减水剂、ph值调节剂、消泡剂和表面硬化剂；
22.所述环氧自流平砂浆材料包括，普硅水泥、高铝水泥、硅酸盐水泥和活性母料激发剂。
23.可选地，采用所述注塑成型工艺，还在注塑或挤压后进行温控处理用以消除残余内部应力；其中，对于亚克力材质，温控处理需要在70℃—80℃热风循环干燥箱内进行，处理时间为2h—6h；对于氯化聚氯乙烯材质，在注塑成型工艺过程中还加入增塑剂用于调整硬度、加入热稳定剂用于保证产品的耐热性能。
24.第二方面：一种非金属复合结构管在构建室内或室外栏杆方面的应用，所述非金属复合结构管装配于地铁楼梯栏杆结构、公共电梯轿厢内栏杆结构、医院走道栏杆结构、学
校、居民楼栏杆结构或交通工具的栏杆结构。
25.第三方面：一种非金属复合结构管层间结合强度测试装置，包括万能试验机，所述万能试验机包括数据处理系统、固定机架、测试平台，以及安装在固定机架上且位于测试平台上方的上横梁和中横梁；所述中横梁被驱动的靠近所述测试平台时，所述中横梁和测试平台之间形成压缩工位，且所述中横梁和上横梁之间形成拉伸工位；所述数据处理系统包括力传感器、处理器、显示器和存储器；
26.所述压缩工位上设置有承托环和压头，所述承托环为两端贯通的空心圆柱体，所述承托环的一端形成用以放置待测样管的安置槽，另一端与测试平台抵接；所述承托环的内环直径与待测样管的公称直径相适配；所述中横梁的下方可拆卸连接有所述压头，所述压头在中横梁的作用下与待测样管端部对接，用以对待测样管的层间结合面施加荷载；和/或，
27.可选地，所述拉伸工位上设置有两个夹持件，所述中横梁的上方以及上横梁的下方分别装设有一个所述夹持件，所述待测样管的外管向一端延伸形成外管待夹持端，所述待测样管的内管向另一端延伸形成内管待夹持端，所述外管待夹持端和内管待夹持端分别被一个所述夹持件夹持固定。
28.上述技术方案进一步的，所述待测样管包括从内至外依次紧密结合的内管、层间结合层和外管。
29.进一步的，所述待测样管的公称直径为层状嵌套复合管的层间结合处的直径。
30.进一步的，所述待测样管的长度大于等于100mm。
31.进一步的，所述承托环具有相对设置的第一端面和第二端面，所述第一端面与万能试验机的测试平台抵接，所述第二端面上形成有所述安置槽，所述安置槽为自承托环的内环面向外环面方向凹陷的一圈凹环，待测样管的一端适配插设在所述安置槽中。
32.进一步的，所述承托环的内环直径与待测样管的公称直径一致，当待测样管置于承托环的安置槽内时，待测样管的内管位于承托环的中空部分的上方。
33.进一步的，安置槽的内径与待测样管的外径一致。
34.进一步的，所述压头为与待测样管相适配的柱状结构件。
35.进一步的，当所述待测样管的内管为中空管体时，所述压头上形成定位凸起和作用凸缘，所述定位凸起为与待测样管的内管内径适配的柱状凸起，所述作用凸缘为设置在压头上的一圈凸缘，作用凸缘的外径与待测样管的公称直径相适配；所述定位凸起的外径与待测样管的内管内径适配。
36.进一步的，当所述压头随所述中横梁下移加压时，所述定位凸起插设在待测样管的内管中，且所述作用凸缘与待测样管的端面相抵，万能试验机持续加压，待测样管的内管在作用凸缘的压力作用下相对待测样管的外管发生错位移动。
37.进一步的，当所述待测样管的内管为实心棒材时，所述压头上形成定位凸起，所述定位凸起的端面与内管的端面相抵，所述定位凸起的外径与待测样管的公称直径相适配。
38.进一步的，所述承托环的中心轴线、压头上的定位凸起的中心轴线，以及待测样管的中心轴线重合。
39.进一步的，所述万能试验机内设置有液压驱动装置，所述液压驱动装置用以驱动中横梁竖直往复移动，当中横梁被驱动的下移时，安装在中横梁上的压头向待测样管施加
荷载。
40.进一步的，所述液压驱动装置的液压油路中设置有力传感器，所述力传感器实时监测作用在待测样管的层间结合面上的拉力信号；所述处理器用以接收所述拉力信号，并向所述显示器输出实时拉力值，所述显示器用以对实时拉力值进行显示，所述实时拉力值以曲线图形式显示在所述显示屏上。
41.进一步的，安装在拉伸工位上的待测样管的外管待夹持端的管内设置有金属承压件；和/或，安装在拉伸工位上的待测样管的内管待夹持端的管内设置有金属承压件。
42.进一步的，所述金属承压件与所述夹持件适配，用以实现对设置在金属承压件外部的管段的支撑。
43.进一步的，安装在拉伸工位上的待测样管的内管与外管的结合管段的长度大于等于100mm。
44.进一步的，所述万能试验机内设置有液压驱动装置，所述液压驱动装置用以驱动中横梁竖直往复移动；当中横梁被驱动的相对上横梁下移时，万能试验机通过两个夹持件向待测样管施加拉力。
45.进一步的，所述液压驱动装置的液压油路中设置有力传感器，所述力传感器实时监测作用在待测样管的层间结合面上的压力信号；所述处理器用以接收所述压力信号，并向所述显示器输出实时压力值，所述显示器用以对实时压力值进行显示，所述实时压力值以曲线图形式显示在所述显示屏上。
46.第四方面：一种非金属复合结构管的层间结合强度的测试方法，包括如下步骤：
47.s1：根据非金属复合结构管的规格选择与其适配的承托环及压头；
48.s2：将非金属复合结构管放置在承托环的安装槽中，将承托环放置在万能试验机的测试平台上，将压头安装在万能试验机的中横梁上；
49.s3：启动万能试验机，中横梁带动压头竖直下移，压头上的定位凸起插设在非金属复合结构管的内管中，压头上的作用凸缘与非金属复合结构管的端面相抵，通过压头向非金属复合结构管的层间结合面持续加压，非金属复合结构管的内管与外管发生错位，万能试验机泄压卸载；
50.上述步骤s2中，承托环的中心轴线、压头的中心轴线，以及非金属复合结构管的中心轴线重合；
51.上述步骤s3中，万能试验机在持续加压过程中，对加载在非金属复合结构管的层间结合面上的压力数值实时监测、记录，且将实时压力值以曲线图形式显示在万能试验机的显示屏上。
52.另一种对所述的非金属复合结构管的层间结合强度的测试方法，包括如下步骤：
53.s1：根据非金属复合结构管的规格选择与其适配的两个夹持件，将一个夹持件安装在上横梁上，将另一个夹持件安装在中横梁上；
54.s2：根据非金属复合结构管的规格选择与其适配的金属承压件，将金属承压件安装在非金属复合结构管中，再将非金属复合结构管固定在两个夹持件上；
55.s3：启动万能试验机，中横梁带动其上的夹持件竖直下移，两个夹持件共同向非金属复合结构管的层间结合面上持续加载拉力，非金属复合结构管的内管与外管发生错位，万能试验机泄压卸载；
56.上述步骤s1中，一个夹持件对非金属复合结构管的外管待夹持端进行固定夹持，另一个夹持件对非金属复合结构管的内管待夹持端进行固定夹持；
57.上述步骤s2中，当所述金属承压件安装在外管待夹持端的管段内时，金属承压件的外径与非金属复合结构管的外管的内径适配；当所述金属承压件安装在内管待夹持端的管段内时，金属承压件的外径与非金属复合结构管的内管的内径适配；
58.上述步骤s3中，万能试验机在持续加载拉力的过程中，对加载在非金属复合结构管的层间结合面上的拉力数值实时监测、记录，且将实时拉力值以曲线图形式显示在万能试验机的显示屏上。
59.相比现有技术，本技术至少具有以下有益效果：
60.1、本技术提供一种非金属复合结构管，采用工厂模块化制造，具有结构简单、连接可靠、装拆方便、全方位连接、可提前预制和标准化作业的优势，利用具有良好强度的尼龙、碳纤维、亚克力和氯化聚氯乙烯(通常用于室内环境)或玻璃钢及自流平混凝土(通常用于室外环境)等作为基管并为非金属复合扶手用复合结构管提供强度支持，利用铜及铜合金、铝合金或不锈钢材质的外衬覆层薄壁管提升表面装饰效果、功能性、耐候性及耐蚀性，与现有行业通行的工艺相比其优点是碳钢扶手制管后也无需设置容易造成作业环境污染的表面喷漆工序，可以避免造成作业环境的污染及其对操作人员健康的损害，显著降低功耗和制造成本，对于不锈钢或铝合金扶手则能大幅减少单一材质不锈钢或铝合金等有色金属的使用量并有效降低综合造价，性价比较高，经济效益效益显著，相比于双金属复合结构管，使用非金属材料、特别是自流平混凝土结合强度较高、制造成本低、制作速度较快、使用寿命较长。
61.2、本技术提供一种非金属复合结构管层间结合强度测试装置，该测试装置包括万能试验机，其上形成压缩工位和拉伸工位，压缩工位上设置有承托环和压头，承托环上设有限位支撑待测样管的安置槽，承托环置于测试平台上；压头设置在承托环上方，万能试验机通过压头向待测样管的层间结合面加压，直至待测样管的内管与外管发生错位破环后泄压卸载；拉伸工位上设置有两个夹持件，待测样管的内管和外管分别向两端延伸，各自形成可被夹持件夹持的外管待夹持端、内管待夹持端；万能试验机通过两个夹持件向待测管件施加拉力，直至待测样管的内管与外管发生错位破环后泄压卸载。万能试验机在持续加压过程中，对加载在待测样管的层间结合面上的压力或者拉力数值实时监测、记录，且将实时压力值或拉力值以曲线图形式显示在万能试验机的显示屏上，工作人员可将该曲线图及拉、压力过程数据导出分析。因此，本技术提供的测试装置可以对非金属复合结构管层间结合强度进行准确测试，且测试方法简便可行、高效可靠，非常易于普及推广。
附图说明
62.为了更直观地说明现有技术以及本技术，下面给出示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本技术时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本技术揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。
63.图1为本技术实施例一横截面结构示意图；
64.图2为本技术实施例三测试装置的结构原理示意简图；
65.图3为图2中a处的局部放大示意图；
66.图4为图2中b处的局部放大示意图；
67.图5为在一种测试实例中对待测样管的层间结合强度进行检测后，万能试验机的显示屏的界面展示图，界面展示图上记录了加载在待测样管层间结合面上的实时压力数据曲线，曲线上的峰值即为待测样管层间结合面的最大压力数值；
68.图6为本技术实施例四测试装置的结构原理示意简图；
69.图7为图2中m处的局部放大示意图；
70.图8为图2中n处的局部放大示意图；
71.附图标记说明：
72.1、固定机架；2、测试平台；3、中横梁；4、承托环；41、安置槽；5、压头；51、定位凸起；52、作用凸缘；6、待测样管；61、内管；62、层间结合层；63、外管；64、内管待夹持端；65、外管待夹持端；7、夹持件；8、金属承压件；9、上横梁；
73.d、待测样管的公称直径。
具体实施方式
74.以下结合附图，通过具体实施例对本技术作进一步详述。
75.在本技术的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本技术中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。
76.本技术中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本技术揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本技术表述的范畴。
77.实施例一
78.如图1所示，一种非金属复合结构管，复合结构管采用工厂模块化制造，复合结构管从内至外依次为紧密结合的基管和外衬覆层管，基管记为内管61外衬覆层管为铜、铜合金、铝合金、不锈钢材质中的一种，其表面经过了轧花或拉丝、磨砂处理，外衬覆层管记为外管63；
79.基管为玻璃钢或尼龙，则基管和外衬覆层管之间设置有胶粘填充层，胶粘填充层为厌氧型结构胶；
80.或者，基管为碳纤维、亚克力与氯化聚氯乙烯三种材质其中之一，则采用注塑成型工艺将基管和外衬覆层管结合，注塑成型工艺过程中将外衬覆层管作为注塑挤压的成型模具使用；
81.或者，基管为自流平混凝土，则通过灌注工艺与所述外衬覆层管紧密结合，自流平混凝土中胶结料用量不少于500kg/m3。新拌的混凝土，其分散体系中的剪切应力有多个方面:比如粗集料和砂浆相对流动产生的剪应力:粗集料因为自身重力作用而产生的剪应力，以及粗集料间相对移动而产生的剪应力。混凝土流动的前提和不离析的重要条件就是混凝土的屈服应力了，而粘滞系数，即分散体系进行塑性流动的时候应力和剪切速率之比则是代表了流体和平流层两者产生的和流动方向相左的粘滞阻力的大小，而这个程度也是拌合
物流动能力的支配者。所以拌合物流动性大小受制于剪应力，剪应力大小为分散体系中水灰比所决定。要想保证混凝土成型，就需要在胶结构用量上不低于500kg/m。为了将浆体的剪切应力减小，流动性增大，活性掺合料也能发挥作用，特别是细度小而且级配好的粉煤灰、矿渣等，都能够较好的去提高自流平混凝土的性能。
82.一种可选地实施方案：基管是采用pa6或pa66牌号的材料挤出成型尼龙管、或采用己内酰胺材料浇注成型的硬质尼龙管与外衬覆层管适配。
83.一种可选地实施方案：胶粘填充层的厚度为0.1mm—0.5mm，结构胶的耐温范围为-40℃—180℃区间，表干时间为20min—40min，实干时间为12h—24h，在无空气接触环境下固结。
84.一种可选地实施方案：自流平混凝土包括：水泥、矿粉、细骨料、粗骨料、膨胀剂、外加剂和水，其中水泥所占重量百分比为15％～18％，矿粉所占重量百分比为8％～11％，细骨料所占重量百分比为35％～38％，粗骨料所占重量百分比为27％～30％，膨胀剂所占重量百分比为2％～2.5％，外加剂所占重量百分比为0.33％～0，37％，水所占重量百分比为7％～7.5％。本发明具有高流动性，保证混凝土能自流密实成型；具有高粘聚性，保证混凝流动及停放过程中不发生离析现象；具有高保水性，保证混凝土硬化过程表面无泌水；硬化过程不收缩，具有微膨胀性能。
85.自流平混凝土材质选用无机类的自流平混凝土材料或者包含有机高分子成分的环氧自流平砂浆材料，所述无机类的自流平混凝土材料包括：石膏系自流平混凝土材料和水泥系自流平混凝土材料；
86.石膏系自流平地坪材料由基材、骨料、混合材及助剂成分组成；
87.基材为以下材料的一种或多种混合：α-半水石膏和ⅱ型无水石膏；
88.骨料为以下材料的一种或多种混合：石英砂、河砂、海砂和矿渣砂；
89.混合材为以下材料的一种或多种混合：粉煤灰、矿渣；
90.助剂为以下材料的一种或多种混合：减水剂、增稠剂、缓凝剂、凝结膨胀减水剂、ph值调节剂、消泡剂和表面硬化剂；
91.环氧自流平砂浆材料包括，普硅水泥、高铝水泥、硅酸盐水泥和活性母料激发剂。
92.一种可选地实施方案：采用注塑成型工艺，还在注塑或挤压后进行温控处理用以消除残余内部应力；其中，对于亚克力材质，温控处理需要在70℃—80℃热风循环干燥箱内进行，处理时间为2h—6h；对于氯化聚氯乙烯材质，在注塑成型工艺过程中还加入增塑剂用于调整硬度、加入热稳定剂用于保证产品的耐热性能。
93.实施例二
94.一种非金属复合结构管在构建室内或室外栏杆方面的应用，非金属复合结构管装配于地铁楼梯栏杆结构、公共电梯轿厢内栏杆结构、医院走道栏杆结构、学校、居民楼栏杆结构或交通工具的栏杆结构。
95.实施例三
96.如图2所示，本技术提供的非金属复合结构管层间结合强度测试装置包括万能试验机、放置在万能试验机的测试平台2上的承托环4，以及安装在万能试验机的中横梁3上的压头5。
97.本技术提供的非金属复合结构管层间结合强度测试装置中使用的万能试验机可
以从市场上购置，该万能试验机主要是作为一个拉、压力加载设备，而上述的承托环4和压头5可以作为一种夹具或者定位件安装在万能试验机上。通常情况下，万能试验机通过液压油路提供动力，液压油路中设置有力传感器，该力传感器可对万能试验机加载的力的大小进行实时监测，且将监测得到的压力信号发送给处理器，处理器对该压力信号进行数据处理后将实时压力值以曲线图形式显示在显示屏上，测试图形及测试数据可同步存储于万能试验机的存储器中。
98.如图4所示，本技术提供的非金属复合结构管层间结合强度测试装置的承托环4可以是一个两端贯通的空心圆柱体，记承托环4的两个端面分别为第一端面和第二端面，第一端面与万能试验机的测试平台2抵接，第二端面上设置有安置槽41，所述安置槽41为自承托环4的内环面向外环面方向凹陷的一圈凹环，待检测的样管的一端插设在所述安置槽41中。
99.本技术提供的承托环4主要用于对待测样管6的支撑，所述承托环4的内环直径与待测样管6的公称直径(待测样管6的公称直径即为层状嵌套复合管的层间结合处的直径)一致，或略大于待测样管6的公称直径。这样的尺寸结构设计，可以使得当待测样管6置于承托环4的安置槽41内时，待测样管6的内管61悬空(即没有支撑，之后进行破坏性实验时可以保证检测数据的准确性，减小误差)。
100.为了实现支撑和定位，安置槽41的内径与待测样管6的外径一致，或略大于待测样管6的外径，以避免安置槽41对待测样管6的径向压力，保证测试实验数据的准确性。
101.如图3所示，本技术提供的压头5主要对待测样管6的层间结合面进行压力加载，以使得待测样管6的内管61与外管63出现滑动错位等破坏性结果。本技术提供的压头5为与待测样管6适配的柱状结构件。具体的，当待测样管的内管为中空管体时，压头5上形成定位凸起51和作用凸缘52，该定位凸起51为与待测样管6的内管61内径适配的柱状凸起，用于检测时，该定位凸起51插设在待测样管6的内管61中，可起到定位和导向作用。该作用凸缘52为设置在压头5上的一圈凸缘，作用凸缘52的外径与待测样管6的公称直径一致，或略小于待测样管6的公称直径。当压头5在万能试验机的带动下下移加压时，定位凸起51插设在待测样管6的内管61中，且作用凸缘52与待测样管6的端面相抵，万能试验机持续加压超出层间结合强度的临界值后，待测样管6的内管61在作用凸缘52的压力作用下相对待测样管6的外管63发生错位移动。作用凸缘52的外径略小于待测样管6的公称直径可以保证压力基本作用在层间结合面上，防止作用凸缘52的压力被待测样管6的外管63部分承担，从而影响检测结果的准确性。
102.当待测样管6的内管61为实心棒材时，压头上形成定位凸起，定位凸起的端面与内管的端面相抵，定位凸起的外径与待测样管的公称直径相适配。承托环的中心轴线、压头上的定位凸起的中心轴线，以及待测样管的中心轴线重合，如此可确保压头将测试压力直接垂直传导至基棒中心区域。
103.本技术提供的万能试验机具有测试平台2和中横梁3，测试平台2上可以放置承托环4，承托环4支撑待测样管6，待测样管6正上方设置压头5，压头5设置在中横梁3上。启动万能试验机后，中横梁3在液压驱动装置的驱动作用下，带动压头5竖直下移，使得压头5与待测样管6对接，压头5持续均匀的向待测样管6加压，直至待测样管6的内管61与外管63发生错位等破坏，过程中，万能试验机实时监测压力数值并输出实时压力图表，通过实时压力图表中的最大压力值即可确定层间结合面的结合强度。
104.本技术提供的非金属复合结构管层间结合强度测试装置中，承托环4的中心轴线、压头5的中心轴线，以及待测样管6的中心轴线重合。
105.实施例四
106.本实施例提供另一种非金属复合结构管层间结合强度测试装置，包括万能试验机，万能试验机包括数据处理系统、固定机架1、测试平台2，以及安装在固定机架1上且位于测试平台2上方的上横梁9和中横梁3，中横梁3被驱动的靠近测试平台2时，中横梁3和测试平台2之间形成压缩工位，且中横梁3和上横梁9之间形成拉伸工位。
107.上述实施例三即是在压缩工位上通过施加压力完成测试的，而本实施例在拉伸工位上通过施加拉力完成测试。
108.具体的，如图6—图8所示，拉伸工位上设置有两个夹持件，中横梁3的上方以及上横梁9的下方分别装设有一个夹持件，待测样管6的外管63向一端延伸形成外管待夹持端65，待测样管的内管61向另一端延伸形成内管待夹持端64，外管待夹持端65和内管待夹持端64分别被一个夹持件夹持固定。安装在拉伸工位上的待测样管的外管待夹持端的管内设置有金属承压件8；或者，在另一种情况下，安装在拉伸工位上的待测样管的内管待夹持端的管内设置有金属承压件；金属承压件主要用以支撑待测样管上较薄的内管或者外管，防止较薄的管段被夹持的变形太大导致夹持失效，该金属承压件可以起到一定的支撑作用，保证夹持可靠。因此，在实际操作中，工作人员可根据待测样管的内管或外管的厚度选择是否使用金属承压件、使用几个金属承压件，以及将金属承压件安装在外管内还是内管内。
109.本实施例中优选的，安装在拉伸工位上的待测样管的内管与外管的结合管段的长度大于等于100mm。
110.本实施例提供的万能试验机内设置有液压驱动装置，液压驱动装置用以驱动中横梁竖直往复移动；当中横梁被驱动的相对上横梁下移时，万能试验机通过两个夹持件向待测样管施加拉力；液压驱动装置的液压油路中设置有力传感器，力传感器实时监测作用在待测样管的层间结合面上的拉力信号；处理器用以接收拉力信号，并向显示器输出实时拉力值，显示器用以对实时拉力值进行显示，实时拉力值以曲线图形式显示在显示屏上。
111.因此，本实施例通过拉伸工位对待测样管的层间结合面施加拉力，进而测试待测样管的层间结合面的最大拉力以及层间结合面压强，可实现薄覆层的拉脱测试。
112.实施例五
113.本实施例提供一种使用上述实施例三提供的非金属复合结构管层间结合强度测试装置对待测样管6进行测试的测试方法，该测试方法可概述如下：
114.1、根据待测样管6的规格选择与其适配的承托环4及压头5；
115.2、将压头5安装在万能试验机的中横梁3上，将承托环4放置在万能试验机的测试平台2上，将待测样管6放置在承托环4的安装槽中，安装好后需保证承托环4的中心轴线、压头5的中心轴线，以及待测样管6的中心轴线重合；
116.3、启动万能试验机，中横梁3带动压头5竖直下移，压头5上的定位凸起51插设在待测样管6的内管61中，压头5上的作用凸缘52与待测样管6的端面相抵，通过压头5向待测样管6的层间结合面持续加压，直至待测样管6的内管61与外管63发生错位，万能试验机泄压卸载。
117.通过以上步骤即完成了待测样管6的层间结合强度测试，测试过程中万能试验机
实时记录压力值变化趋势，并以曲线图的形式将实时压力值记录输出，工作人员通过该曲线图即可得出待测样管6的层间结合强度。
118.需说明的是，本技术提供的测试装置可对非金属复合结构管层间结合强度进行检测，即相对厚一些的非金属内基层复合嵌套较薄一些的金属外覆层；
119.实施例六
120.本实施例提供一种测试实例，即通过实施例三提供的非金属复合结构管层间结合强度测试装置对待测样管的层间结合强度进行测试。
121.为了便于测试结果间的相互比较，统一规定待测样管的层间结合面的公称直径为25mm，长度统一为100mm，这保证了每个待测样管的尺寸规格一致，作为变量的就是材质和生产批次等客观因素了。比如，不同生产批次制作的相同规格且相同材质的样管，每个批次的样管都采用公称直径为25mm，长度统一为100mm的样管进行测试，可实现测试结果间的前后对照。再比如，两种不同材质的样管进行层间结合强度对比时，采用控制变量的思想，两个样管的公称直径均为25mm，长度统一为100mm，在同一种尺寸规格下检测那种材质的样管的层间结合强度更高。
122.本技术提供的测试方法中，待测样管的标准尺寸优选公称直径为25mm，长度为100mm，当然，也可以使用其他规格的尺寸作为标准尺寸，但发明人认为，长度小于100mm的管子在实际使用中很少出现，且其尺寸规格小，就算使用了基本也不作为主要的承压工件，基本不存在使用隐患也就没有检测的必要了。
123.进一步的，该标准规格(公称直径为25mm，长度为100mm)的样管的最大压力数据≥1kn即102kg可判定为合格。那么其他长度的样管的最大压力数据可以是该标准规格样管的倍数，若标准规格的待测样管的层间结合强度合格，那同规格的样管的层间结合强度必然合格。
124.本实施例选择的待测样管的公称直径为25mm、标准长度为100mm，内基管的材质为不锈钢，层间结合层为环氧酯型厌氧结构胶，外覆管的材质为铝合金。
125.在具体的测试实例中，检测人员随机抽取了一根样管，将该样管放置在实施例一提供的测试装置的承托环上，然后按照实施例三提供的测试方法对该待测样管进行测试。测试过程中，试验荷载完全加载到内基管与外覆管之间的结合面上，在测试时通过万能试验机的力传感器传到到万能试验机电脑测试软件中进行数据捕捉和数据记录，完整的数据曲线和过程数据将被实时记录，测试结束后以结合面被破坏时的最大压力数据作为判断依据，对待测样管的层间结合强度进行合格性判定。
126.如图5所示，为一种测试实例中对待测样管的层间结合强度进行检测后，万能试验机的显示屏的界面展示图，界面展示图上记录了实时压力数据曲线。
127.实施例七
128.本实施例提供一种使用上述实施例四提供的非金属复合结构管层间结合强度测试装置对待测样管6进行测试的测试方法，该测试方法可概述如下：
129.1、根据待测样管的规格选择与其适配的两个夹持件，将一个夹持件安装在上横梁9上，将另一个夹持件安装在中横梁3上；一个夹持件对待测样管6的外管待夹持端65进行固定夹持，另一个夹持件对待测样管的内管待夹持端64进行固定夹持；
130.2、根据待测样管6的规格选择与其适配的金属承压件8，将金属承压件8安装在待
测样管6中，再将待测样管固定在两个夹持件上；当金属承压件安装在外管待夹持端的管段内时，金属承压件的外径与待测样管的外管的内径适配；当金属承压件安装在内管待夹持端的管段内时，金属承压件的外径与待测样管的内管的内径适配；
131.3、启动万能试验机，中横梁3带动其上的夹持件竖直下移，两个夹持件共同向待测样管的层间结合面上持续加载拉力，待测样管的内管与外管发生错位，万能试验机泄压卸载。
132.通过以上步骤即完成了待测样管6的层间结合强度测试，测试过程中万能试验机实时记录压力值变化趋势，并以曲线图的形式将实时压力值记录输出，工作人员通过该曲线图即可得出待测样管6的层间结合强度。
133.综上所述，本技术提供的一种非金属复合结构管层间结合强度测试装置可直观判定非金属复合管结合面的结合强度大小及其有效性，该测试装置根据试样规格和尺寸制作相应的承托环和压头，即可实现对各种规格的非金属复合结构管的层间结合强度的测试，测试方法简便可行、高效可靠，非常易于普及推广。
134.本技术还提供一种使用非金属复合结构管层间结合强度测试装置对待测样管进行层间强度测试的测试方法，测试时首先将待测样管置于承托环的安置槽中，并将承托环放置于万能试验机(压力试验机)的测试平台上，其后将压头的定位凸起垂直放置于待测样管的内管中，启动万能试验机(压力试验机)采集测试数据并记录测试结果。该测试方法填补了国际、国内对于判定层状结构的金属复合管覆管与基管之间结合强度大小及其有效性的测试方法的空白。
135.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
136.上文中通过一般性说明及具体实施例对本技术作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本技术的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本技术的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本技术的权利要求保护范围。

技术特征：
1.一种非金属复合结构管，所述复合结构管采用工厂模块化制造，其特征在于，所述复合结构管从内至外依次为紧密结合的基管和外衬覆层管，所述外衬覆层管为铜、铜合金、铝合金、不锈钢材质中的一种，其表面经过了轧花或拉丝、磨砂处理；所述基管为玻璃钢或尼龙，则基管和外衬覆层管之间设置有胶粘填充层，所述胶粘填充层为厌氧型结构胶；或者，所述基管为碳纤维、亚克力与氯化聚氯乙烯三种材质其中之一，则采用注塑成型工艺将基管和外衬覆层管结合，注塑成型工艺过程中将外衬覆层管作为注塑挤压的成型模具使用；或者，所述基管为自流平混凝土，则通过灌注工艺与所述外衬覆层管紧密结合，所述自流平混凝土中胶结料用量不少于500kg/m3。2.根据权利要求1所述的一种非金属复合结构管，其特征在于，所述基管是采用pa6或pa66牌号的材料挤出成型尼龙管、或采用己内酰胺材料浇注成型的硬质尼龙管与所述外衬覆层管适配。3.根据权利要求1所述的一种非金属复合结构管，其特征在于，所述胶粘填充层的厚度为0.1mm—0.5mm，所述结构胶的耐温范围为-40℃—180℃区间，表干时间为20min—40min，实干时间为12h—24h，在无空气接触环境下固结。4.根据权利要求1所述的一种非金属复合结构管，其特征在于，所述自流平混凝土材质选用无机类的自流平混凝土材料或者包含有机高分子成分的环氧自流平砂浆材料，所述无机类的自流平混凝土材料包括：石膏系自流平混凝土材料和水泥系自流平混凝土材料；所述石膏系自流平地坪材料由基材、骨料、混合材及助剂成分组成；所述基材为以下材料的一种或多种混合：α-半水石膏和ⅱ型无水石膏；所述骨料为以下材料的一种或多种混合：石英砂、河砂、海砂和矿渣砂；所述混合材为以下材料的一种或多种混合：粉煤灰、矿渣；所述助剂为以下材料的一种或多种混合：减水剂、增稠剂、缓凝剂、凝结膨胀减水剂、ph值调节剂、消泡剂和表面硬化剂；所述环氧自流平砂浆材料包括，普硅水泥、高铝水泥、硅酸盐水泥和活性母料激发剂。5.根据权利要求1所述的一种非金属复合结构管，其特征在于，采用所述注塑成型工艺，还在注塑或挤压后进行温控处理用以消除残余内部应力；其中，对于亚克力材质，温控处理需要在70℃—80℃热风循环干燥箱内进行，处理时间为2h—6h；对于氯化聚氯乙烯材质，在注塑成型工艺过程中还加入增塑剂用于调整硬度、加入热稳定剂用于保证产品的耐热性能。6.权利要求1-5中任意一项所述的一种非金属复合结构管在构建室内或室外栏杆方面的应用。7.一种非金属复合结构管层间结合强度测试装置，其特征在于，包括万能试验机，所述万能试验机包括数据处理系统、固定机架、测试平台，以及安装在固定机架上且位于测试平台上方的上横梁和中横梁；所述中横梁被驱动的靠近所述测试平台时，所述中横梁和测试平台之间形成压缩工位，且所述中横梁和上横梁之间形成拉伸工位；所述数据处理系统包括力传感器、处理器、显示器和存储器；所述压缩工位上设置有承托环和压头，所述承托环为两端贯通的空心圆柱体，所述承
托环的一端形成用以放置待测样管的安置槽，另一端与测试平台抵接；所述承托环的内环直径与待测样管的公称直径相适配；所述中横梁的下方可拆卸连接有所述压头，所述压头在中横梁的作用下与待测样管端部对接，用以对待测样管的层间结合面施加荷载；和/或，所述拉伸工位上设置有两个夹持件，所述中横梁的上方以及上横梁的下方分别装设有一个所述夹持件，所述待测样管的外管向一端延伸形成外管待夹持端，所述待测样管的内管向另一端延伸形成内管待夹持端，所述外管待夹持端和内管待夹持端分别被一个所述夹持件夹持固定。8.权利要求1-5任一所述的非金属复合结构管的层间结合强度的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：根据非金属复合结构管的规格选择与其适配的承托环及压头；s2：将非金属复合结构管放置在承托环的安装槽中，将承托环放置在万能试验机的测试平台上，将压头安装在万能试验机的中横梁上；s3：启动万能试验机，中横梁带动压头竖直下移，压头上的定位凸起插设在非金属复合结构管的内管中，压头上的作用凸缘与非金属复合结构管的端面相抵，通过压头向非金属复合结构管的层间结合面持续加压，非金属复合结构管的内管与外管发生错位，万能试验机泄压卸载；上述步骤s2中，承托环的中心轴线、压头的中心轴线，以及非金属复合结构管的中心轴线重合；上述步骤s3中，万能试验机在持续加压过程中，对加载在非金属复合结构管的层间结合面上的压力数值实时监测、记录，且将实时压力值以曲线图形式显示在万能试验机的显示屏上。9.权利要求1-5任一所述的非金属复合结构管的层间结合强度的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：根据非金属复合结构管的规格选择与其适配的两个夹持件，将一个夹持件安装在上横梁上，将另一个夹持件安装在中横梁上；s2：根据非金属复合结构管的规格选择与其适配的金属承压件，将金属承压件安装在非金属复合结构管中，再将非金属复合结构管固定在两个夹持件上；s3：启动万能试验机，中横梁带动其上的夹持件竖直下移，两个夹持件共同向非金属复合结构管的层间结合面上持续加载拉力，非金属复合结构管的内管与外管发生错位，万能试验机泄压卸载；上述步骤s1中，一个夹持件对非金属复合结构管的外管待夹持端进行固定夹持，另一个夹持件对非金属复合结构管的内管待夹持端进行固定夹持；上述步骤s2中，当所述金属承压件安装在外管待夹持端的管段内时，金属承压件的外径与非金属复合结构管的外管的内径适配；当所述金属承压件安装在内管待夹持端的管段内时，金属承压件的外径与非金属复合结构管的内管的内径适配；上述步骤s3中，万能试验机在持续加载拉力的过程中，对加载在非金属复合结构管的层间结合面上的拉力数值实时监测、记录，且将实时拉力值以曲线图形式显示在万能试验机的显示屏上。

技术总结
本申请公开了一种非金属复合结构管及其层间结合强度的测试方法，用以解决单一材质扶手管的表面装饰效果、功能性、耐候性较差，双金属复合结构管制造成本高，或复合管层间结合强度难以检测的问题。本申请包括从内至外依次为紧密结合的基管和外衬覆层管，外衬覆层管为铜、铜合金、铝合金、不锈钢材质中的一种；基管为玻璃钢或尼龙，则基管和外衬覆层管之间设置有胶粘填充层，胶粘填充层为厌氧型结构胶；基管为碳纤维、亚克力与氯化聚氯乙烯三种材质其中之一，则采用注塑成型工艺将基管和外衬覆层管结合，基管为自流平混凝土，则通过灌注工艺与外衬覆层管紧密结合，自流平混凝土中胶结料用量不少于500kg/m3。。。


技术研发人员：陈亚西 薛正忠 钱锋 侯铁乱 李林
受保护的技术使用者：南通汇錱新材料科技有限公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/7/11