CN105759017A - 一种水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置及评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置及评价方法，包括模具和应变采集系统，所述模具包括正方形底板，所述底板内设置有偏心圆柱形内环，所述内环的内壁上设置有与所述应变采集系统相连接的应变片；所述底板边缘设置有可拆卸边框。步骤：确定最大骨料粒径，并设计模具；将水泥基材料浇筑至模具中，置于相同温湿度条件下；一天后拆模，在内环内壁上黏贴应变片，并将应变片与应变采集系统相连接，测得应变发生突变的时刻；在规定的时间内测量试件的裂缝宽度；对比各组材料的开裂时间和裂缝宽度，开裂时间久、裂缝宽度小的材料即为抗开裂性能好的材料。本发明解决了现有评价方法存在的试验周期长、不宜观察裂缝的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料性能评价，特别涉及一种水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置及评价方法。
背景技术
自从普遍使用泵送商品水泥基材料以来，水泥基材料结构的裂缝越来越严重，尤其是早期裂缝。水泥基材料的收缩是其固有属性，当水泥基材料由于收缩产生的变形大于其极限值时，就会导致材料开裂。据已有研究报道，由于水泥基材料收缩变形引起的裂缝约占总裂缝的80％。因此，评价水泥基材料的抗开裂性能已成为评价水泥基材料性能的重要指标。
考虑到评价方法的成本和难度，目前主要使用的水泥基材料抗开裂性能评价方法主要有两种：平板法和圆环法。平板法主要用于评价水泥基材料由于水化反应造成的开裂，与工程实际不相符；圆环法能同时评价水泥基材料由于水化反应和干燥失水造成的开裂，但是其存在试验周期长、开裂位置不确定造成裂缝观察困难等问题，影响了其推广使用。
因此，目前亟需一种新的水泥基材料抗开裂性能评价装置及评价方法，使其在符合工程实际的条件下，能缩短试验周期且方便裂缝观察。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置及评价方法，可解决现有评价方法存在的试验周期长、不宜观察裂缝的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置，包括模具和应变采集系统，所述模具包括正方形底板，所述底板内设置有偏心圆柱形内环，所述内环的内壁上设置有与所述应变采集系统相连接的应变片；所述底板边缘设置有可拆卸边框。
所述内环的轴线位置至所述模具一对边长的距离为1:1，至所述模具另一对边长的距离为5:3。
所述模具的边长为24倍试件最大骨料粒径。
所述模具的高度为3倍试件最大骨料粒径。
所述内环的外径为12倍试件最大骨料粒径。
所述底板由钢材制成，其厚度为3-5mm。
所述内环由钢材制成，其壁厚为1-2mm。
所述边框由钢材制成，其厚度为3-5mm。
所述底板下表面固定设置有支座。
本发明还提供一种基于所述水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置的评价方法，包括以下步骤：
(1)确定已有的N种水泥基材料中最大骨料粒径；
(2)依照最大骨料粒径设计上述模具；
(3)按照各组配合比搅拌水泥基材料，浇筑至模具中，振捣抹平后置于相同温湿度条件下；
(4)一天后拆模，在内环内壁上黏贴应变片，并将应变片与应变采集系统相连接，每15min采集一次应变数据，测得的应变发生突变的时刻即为试件的开裂时刻；
(5)在规定的时间内测量试件的裂缝宽度；
(6)对比各组材料的开裂时间和裂缝宽度，开裂时间久、裂缝宽度小的材料即为抗开裂性能好的材料。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过模具的底板、内环和边框的配合，可以方便地制作出水泥基材料外方内圆试件，所述试件内圆的偏心设置为水泥基材料抗开裂性能评价提供良好的评价基础；
2、本发明可缩短试验周期、提高装置的时效性：现有的评价方法存在试验周期长的问题，过长的试验周期增大了试验的时间成本，降低了其时效性；
3、本发明可确定试件开裂位置、提高装置的准确性：现有的评价方法存在试件的开裂位置具有随机性的问题，不利于裂缝发展的观察，降低了其准确性。
附图说明
图1：本发明模具俯视结构示意图；
图2：本发明A-A剖面结构示意图；
图3：本发明拆模后试件俯视结构示意图；
图4：本发明B-B剖面结构示意图；
图5：本发明C-C剖面结构示意图。
附图标注：1、边框；2、内环；3、底板；4、支座；5、应变片；6、水泥基材料；7、试件开裂位置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如附图1至图5所示，一种水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置，包括模具和应变采集系统，所述模具包括正方形底板3，所述底板3由钢材制成，其厚度为3-5mm；所述底板3内设置有偏心圆柱形内环2，所述内环2的内壁上设置有与应变采集系统相连接的应变片5，其中，所述内环2的轴线位置至所述模具一对边长的距离为1:1，至所述模具另一对边长的距离为5:3，并且，所述内环2由钢材制成，其壁厚为1-2mm；所述底板3边缘设置有可拆卸边框1，所述边框1由钢材制成，其厚度为3-5mm；所述底板3下表面固定设置有支座4。
本发明中，所述模具的边长为24倍试件最大骨料粒径，即L＝24Dmax；所述模具的高度为3倍试件最大骨料粒径，即H＝3Dmax；所述内环2的外径为12倍试件最大骨料粒径，即D0＝12Dmax，并且，由于所述内环2的偏心设置，图2中，偏心尺寸D1＝3Dmax，D2＝9Dmax。
基于上述水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置的评价方法，包括以下步骤：
首先，对于已有的几种(假设为N种)水泥基材料6，确定N种材料中最大骨料粒径为Dmax，并依照最大骨料粒径Dmax设计上述模具；
其次，按照各组配合比搅拌水泥基材料6，浇筑至模具(所述边框1和内环2之间)中，振捣抹平后置于相同温湿度(推荐温度20±2℃，相对湿度60±5％)条件下，一天后拆模，拆模后试件如图3至图5所示；拆模后，在内环2内壁上、如图5所示的位置处黏贴应变片5，并将应变片5与应变采集系统相连接，每15min采集一次应变数据，测得的应变发生突变(通常突变量为30-70με)的时刻即为试件的开裂时刻t；
此时，试件开裂位置7如图3所示，在规定的时间(通常选用试件浇筑完成28天、60天或90天)测量试件的裂缝宽度ω；
最后，对比各组材料的开裂时间t和裂缝宽度ω，开裂时间久、裂缝宽度小的材料即为抗开裂性能好的材料。
本发明的具体实施例：
对比两组水泥砂浆配合比A和B的抗开裂性能。砂浆A和B的配合比如下表1所示。所用水为自来水；水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥；砂为中砂，细度模数2.65，最大粒径Dmax＝5mm。
评价前，根据最大粒径Dmax＝5mm得出本实施例模具的尺寸参数分别为：模具的边长L＝120mm，模具高度H＝15mm，内环2外径D0＝60mm，内环2偏心尺寸D1＝15mm，D2＝45mm。每组配合比使用三个模具，共需六个模具。然后，按照表1所示的配合比浇筑试件，将浇筑完成的试件置于温度20±2℃，相对湿度60±5％的条件下养护一天后拆模。
表1水泥砂浆配合比(kg/m3)
拆模后，在内环2内壁上、如图5所示的位置处黏贴应变片5，并将应变片5与应变采集系统相连接，每15min采集一次应变数据。记录应变发生突变的时刻，各试件开裂时间t如表2所示。
表2试件开裂时间(h)
在试件浇筑完成28天后，测量各试件的裂缝宽度ω，如表3所示。
表3试件裂缝宽度(mm)
对比表2和表3的试验结果，B组配合比材料的开裂时间较A组配合比材料的开裂时间久，62.92(h)＞51.25(h)；B组配合比材料的裂缝宽度较A组配合比材料的裂缝宽度小，1.77(mm)＜2.17(mm)。
最后得出结论：B组材料的抗开裂性能优于A组材料。
Claims (10)
1.一种水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置，包括模具和应变采集系统，其特征在于，所述模具包括正方形底板，所述底板内设置有偏心圆柱形内环，所述内环的内壁上设置有与所述应变采集系统相连接的应变片；所述底板边缘设置有可拆卸边框。
2.根据权利要求1所述的水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置，其特征在于，所述内环的轴线位置至所述模具一对边长的距离为1:1，至所述模具另一对边长的距离为5:3。
3.根据权利要求1所述的水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置，其特征在于，所述模具的边长为24倍试件最大骨料粒径。
4.根据权利要求1所述的水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置，其特征在于，所述模具的高度为3倍试件最大骨料粒径。
5.根据权利要求1所述的水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置，其特征在于，所述内环的外径为12倍试件最大骨料粒径。
6.根据权利要求1所述的水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置，其特征在于，所述底板下表面固定设置有支座。
7.根据权利要求1所述的水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置，其特征在于，所述底板由钢材制成，其厚度为3-5mm。
8.根据权利要求1所述的水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置，其特征在于，所述内环由钢材制成，其壁厚为1-2mm。
9.根据权利要求1所述的水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置，其特征在于，所述边框由钢材制成，其厚度为3-5mm。
10.一种基于上述权利要求1所述水泥基材料外方内圆抗开裂性能评价装置的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定已有的N种水泥基材料中最大骨料粒径；
(2)依照最大骨料粒径设计上述权利要求1-9所述的模具；
(3)按照各组配合比搅拌水泥基材料，浇筑至模具中，振捣抹平后置于相同温湿度条件下；
(4)一天后拆模，在内环内壁上黏贴应变片，并将应变片与应变采集系统相连接，每15min采集一次应变数据，测得的应变发生突变的时刻即为试件的开裂时刻；
(5)在规定的时间内测量试件的裂缝宽度；
(6)对比各组材料的开裂时间和裂缝宽度，开裂时间久、裂缝宽度小的材料即为抗开裂性能好的材料。
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