專(zhuān)利名稱(chēng)：一種水泥基材料開(kāi)裂及收縮性能的測(cè)試裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)試水泥基材料在約束條件下收縮及開(kāi)裂性能的裝置和方法。
背景技術(shù)：
硅酸鹽水泥為滿(mǎn)足現(xiàn)代施工要求而不斷改進(jìn)其高強(qiáng)和早強(qiáng)性能，但水泥固有的弱點(diǎn)——收縮與開(kāi)裂問(wèn)題卻更加嚴(yán)重。工程中頻繁出現(xiàn)的相關(guān)事故，尤其是重大工程中多次出現(xiàn)的收縮與開(kāi)裂問(wèn)題，使得有關(guān)研究成為目前水泥基材料研究中最重要的課題之一。研究水泥基材料在約束狀態(tài)下的第一開(kāi)裂時(shí)間和收縮性能對(duì)解決上述問(wèn)題具有重要意義，因此出現(xiàn)了大量的相關(guān)研究方法和測(cè)試裝置。但現(xiàn)有裝置和方法存在相對(duì)不足，主要表現(xiàn)在測(cè)試與評(píng)價(jià)方法的相互割裂，操作復(fù)雜而使結(jié)果的可靠性降低，有些測(cè)試和評(píng)價(jià)方法存在較大局限性。
現(xiàn)有研究水泥基材料第一開(kāi)裂時(shí)間的裝置主要有橢圓環(huán)測(cè)試裝置、偏芯環(huán)測(cè)試裝置、混凝土開(kāi)裂架測(cè)試裝置，以及更早出現(xiàn)的圓環(huán)測(cè)試裝置等。其缺陷主要是裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測(cè)試結(jié)果規(guī)律性不強(qiáng)、誤差大、與其他相關(guān)測(cè)試結(jié)果的可比性差以及測(cè)試操作不便等。
現(xiàn)有的水泥收縮性能研究方法及裝置主要有JC/T453、JC/T603、JC 313等規(guī)定的自由線(xiàn)收縮測(cè)試及評(píng)價(jià)方法，該方法研究水泥自身的理論收縮性能，脫離實(shí)際的水泥應(yīng)用環(huán)境。而實(shí)際上，水泥基材料的開(kāi)裂與收縮性能受到環(huán)境中存在的各種限制力的作用，因此，通常按照國(guó)標(biāo)方法得出的自由線(xiàn)收縮性能并不能與實(shí)際工程所關(guān)心的開(kāi)裂性能準(zhǔn)確地聯(lián)系起來(lái)。同時(shí)，按照J(rèn)C/T453測(cè)試并計(jì)算的只是在經(jīng)向限制條件下的結(jié)構(gòu)應(yīng)變性能，與水泥實(shí)際應(yīng)用條件下的開(kāi)裂性能存在差距。到目前為止，尚未見(jiàn)到在切向及垂直方向共同約束狀態(tài)下研究收縮性能的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種的可以同時(shí)檢測(cè)水泥基材料的第一開(kāi)裂時(shí)間和收縮性能的裝置和方法，該裝置可以同時(shí)檢測(cè)在切向及垂直方向共同約束條件下水泥基材料的第一開(kāi)裂時(shí)間和收縮性能，能夠在相同條件下評(píng)價(jià)兩者性能的關(guān)系，更全面地了解水泥基材料自身的收縮性與其在硬化過(guò)程中開(kāi)裂敏感性的相互作用。
本發(fā)明的一種水泥基材料開(kāi)裂及收縮性能的測(cè)試裝置，由安置在同一底板上的模具A及測(cè)試電路、模具B及測(cè)量卡尺組成，見(jiàn)附圖1；模具A由限制內(nèi)圓環(huán)和可拆裝的外圓環(huán)組成，其內(nèi)圓環(huán)的外側(cè)設(shè)置有一個(gè)突出尖劈，見(jiàn)附圖2；測(cè)試電路由漆包細(xì)銅線(xiàn)、電源、計(jì)時(shí)器和連接導(dǎo)線(xiàn)組成串聯(lián)回路；模具B由限制內(nèi)圓環(huán)和可拆裝外環(huán)組成，在限制內(nèi)圓環(huán)和可拆裝外環(huán)之間設(shè)置有兩片垂直擋板，每片擋板的正中位置安置著測(cè)頭，見(jiàn)附圖3；測(cè)頭形狀見(jiàn)附圖5；測(cè)量卡尺由千分表、卡尺和彈簧組成，卡尺卡在兩測(cè)頭頂端，見(jiàn)附圖4。
所述的水泥基材料開(kāi)裂及收縮性能的測(cè)試裝置，其模具B的內(nèi)外環(huán)直徑比模具A的內(nèi)外環(huán)直徑大，且通過(guò)模具B成型的缺口圓環(huán)試樣弧長(zhǎng)與通過(guò)模具A成型的圓環(huán)試樣周長(zhǎng)相等。
所述的模具A的限制內(nèi)圓環(huán)的直徑為26.65cm、可拆裝外圓環(huán)的直徑為34.65cm，內(nèi)、外環(huán)之間的距離為4cm，在內(nèi)環(huán)外側(cè)設(shè)置的一個(gè)突出尖劈的側(cè)面底邊長(zhǎng)和高均為0.3cm的等腰三角形。
所述的模具B的限制內(nèi)圓環(huán)7的直徑為27.65cm、可拆裝外圓環(huán)8的直徑為35.65cm，內(nèi)外環(huán)之間的距離為4cm，在兩環(huán)之間設(shè)置有兩片厚度為0.5cm的垂直擋板，兩擋板中心之間的弧線(xiàn)(以?xún)蓤A環(huán)之間的中環(huán)弧線(xiàn)弧度)凈距離為2.15cm，每片擋板的正中位置開(kāi)有一個(gè)直徑0.6cm的小孔。
本測(cè)試裝置的模具A和模具B均由不銹鋼制成，其限制內(nèi)圓環(huán)均固定在不銹鋼底板上，測(cè)頭為銅質(zhì)本發(fā)明的裝置使用方法是通過(guò)模具A成型水泥凈漿或砂漿試樣，當(dāng)試樣硬化后拆除外圓環(huán)，并采用測(cè)試電路測(cè)試試樣的第一開(kāi)裂時(shí)間，具體方法是，采用膠水將細(xì)銅線(xiàn)粘貼在環(huán)形試樣外側(cè)面對(duì)應(yīng)尖劈處，連接銅線(xiàn)兩端并與電源、計(jì)時(shí)器形成串聯(lián)回路，并組成測(cè)試電路，當(dāng)試樣開(kāi)裂時(shí)，細(xì)銅線(xiàn)斷開(kāi)，回路也斷開(kāi)，計(jì)時(shí)器記錄下試樣的開(kāi)裂時(shí)間；同時(shí)，通過(guò)模具B成型試樣，并采用測(cè)量卡尺測(cè)試試樣在約束條件下的收縮性能，首先將兩個(gè)測(cè)頭分別安置在兩檔板的小孔中，然后成型水泥凈漿或砂漿試樣，當(dāng)試樣硬化后拆除外圓環(huán)和擋板，得到缺口的圓環(huán)形試樣，采用測(cè)量卡尺卡在兩測(cè)頭頂端，卡尺上的千分表測(cè)試出兩測(cè)頭之間的距離變化，彈簧可以保證測(cè)試精度。


圖1是本發(fā)明整體裝置的俯視示意圖；圖2是成型模具A的立體示意圖；
圖3是成型模具B的立體示意圖；圖4是測(cè)量卡尺9的平面示意圖；圖5是測(cè)頭的立體示意圖。
圖中1模具A的限制內(nèi)圓環(huán)；2模具A的可拆裝外環(huán)；3電源；4計(jì)時(shí)器；5尖劈；6細(xì)銅線(xiàn)；7模具B的限制內(nèi)圓環(huán)；8模具B的可拆裝外環(huán)；9測(cè)量卡尺；10測(cè)頭；11擋板；12底板；13千分表；14彈簧。
具體實(shí)施例方式
1、水泥基材料開(kāi)裂及收縮性能的測(cè)試裝置的制作水泥基材料開(kāi)裂的測(cè)試裝置如附圖2，模具A的限制內(nèi)圓環(huán)1的直徑設(shè)計(jì)為26.65cm、可拆裝外圓環(huán)2的直徑設(shè)計(jì)為34.65cm，內(nèi)、外環(huán)之間的距離為4cm，在內(nèi)環(huán)外側(cè)設(shè)置一個(gè)側(cè)面底邊長(zhǎng)和高均為0.3cm的等腰三角形突出尖劈5；測(cè)試電路由漆包細(xì)銅線(xiàn)、電源、計(jì)時(shí)器和連接導(dǎo)線(xiàn)組成，漆包銅線(xiàn)可采用普通的多股銅芯電線(xiàn)中的細(xì)銅線(xiàn)；水泥基材料收縮性能的測(cè)試裝置如附圖3，模具B的限制內(nèi)圓環(huán)7直徑設(shè)計(jì)為27.65cm、可拆裝外圓環(huán)8的直徑設(shè)計(jì)為35.65cm，內(nèi)外環(huán)之間的距離為4cm，在兩環(huán)之間設(shè)置兩片厚度為0.5cm的垂直擋板11，兩擋板中心之間的弧線(xiàn)(以?xún)蓤A環(huán)之間的中環(huán)弧線(xiàn)弧度)凈距離為2.15cm，每片擋板的正中位置開(kāi)有一個(gè)直徑0.6cm的小孔；兩組模具均由不銹鋼制成，其限制內(nèi)圓環(huán)均固定在不銹鋼底板12上，測(cè)頭為銅質(zhì)。
2、水泥基材料開(kāi)裂及收縮性能的測(cè)試裝置使用方法采用模具A成型水泥凈漿或砂漿試樣，當(dāng)試樣硬化后拆除外圓環(huán)，如附圖1。采用防水的強(qiáng)力膠水將細(xì)銅線(xiàn)6粘貼在環(huán)形試樣外側(cè)面對(duì)應(yīng)尖劈5處，連接銅線(xiàn)兩端并與電源3、計(jì)時(shí)器4形成串聯(lián)回路，并組成測(cè)試電路，銅線(xiàn)兩端接頭處用砂紙打磨，去掉絕緣層，電子計(jì)時(shí)器可利用電子表、石英表改裝，方法是將電源取出，用導(dǎo)線(xiàn)將表中原來(lái)接電源的一個(gè)電極(正極或負(fù)極)與測(cè)試銅線(xiàn)的一端相連，將另一個(gè)電極與電源串聯(lián)后與測(cè)試銅線(xiàn)的另一端相連，當(dāng)銅線(xiàn)被拉斷時(shí)，回路斷開(kāi)，計(jì)時(shí)器停止走時(shí)并顯示出開(kāi)裂的時(shí)間。
同時(shí)，將兩個(gè)測(cè)頭10分別安置在兩檔板11的小孔中，然后采用模具B成型試樣，當(dāng)試樣硬化后拆除外圓環(huán)和擋板，得到缺口的圓環(huán)形試樣，采用測(cè)量卡尺9卡在兩測(cè)頭10頂端，千分表13測(cè)試出兩測(cè)頭之間的距離變化，彈簧14可以保證測(cè)試精度。
本發(fā)明裝置由于細(xì)銅線(xiàn)的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于水泥基材料的膨脹應(yīng)力，所以當(dāng)水泥基硬化體開(kāi)裂并拉斷銅線(xiàn)時(shí)，銅線(xiàn)不會(huì)對(duì)開(kāi)裂時(shí)間產(chǎn)生影響。
雖然模具B的圓環(huán)直徑比模具A的圓環(huán)直徑大，但在B上設(shè)置有兩塊隔斷擋板，所以通過(guò)B成型的缺口圓環(huán)形試樣弧長(zhǎng)與通過(guò)A成型的圓環(huán)試樣周長(zhǎng)相等，這樣便于對(duì)比兩種測(cè)試結(jié)果；兩試樣中心的圓周長(zhǎng)度和圓弧長(zhǎng)度均為90cm，為JC 453等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)試自由線(xiàn)膨脹率試樣長(zhǎng)度的5倍，這樣也便于將該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與JC 453等方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作對(duì)比；模具A上設(shè)置的突出尖劈可以保證試樣在此處開(kāi)裂，并加快開(kāi)裂速度、提高測(cè)試效率；約束條件下的收縮性能、即試樣在不同齡期的體積變化通過(guò)兩測(cè)頭傳遞至卡尺，并由卡尺上固定的千分表測(cè)得。
將測(cè)試開(kāi)裂和收縮性的兩套裝置放在一起，可以在相同應(yīng)用環(huán)境中比較兩種性能的相互關(guān)系，使測(cè)試結(jié)果的可靠性更強(qiáng)；同時(shí)，利用收縮性能的測(cè)試結(jié)果可以對(duì)第一開(kāi)裂時(shí)間作出預(yù)測(cè)，因?yàn)榈谝婚_(kāi)裂時(shí)間通常出現(xiàn)在幾十小時(shí)至幾十天的較長(zhǎng)期間，因此這種預(yù)測(cè)可以使第一開(kāi)裂時(shí)間的測(cè)試更加簡(jiǎn)便。
權(quán)利要求
1.一種水泥基材料開(kāi)裂及收縮性能的測(cè)試裝置，其特征是裝置由安置在同一底板(12)上的模具(A)及測(cè)試電路、模具(B)及測(cè)量卡尺組成，模具(A)包括模具(A)的限制內(nèi)圓環(huán)(1)，模具(A)的可拆裝外環(huán)(，2)，內(nèi)環(huán)(1)的外側(cè)設(shè)置有一個(gè)突出尖劈(5)；測(cè)試電路是由細(xì)銅線(xiàn)(6)、電源(3)、計(jì)時(shí)器(4)和連接導(dǎo)線(xiàn)組成的串聯(lián)回路；模具(B)包括模具(B)的限制內(nèi)圓環(huán)(7)，模具(B)的可拆裝外環(huán)(8)，在限制內(nèi)圓環(huán)(7)和可拆裝外環(huán)(8)之間設(shè)置有兩片垂直擋板(11)，每片擋板(11)的正中位置安置著測(cè)頭(10)；測(cè)量卡尺由千分表(13)、卡尺(9)和彈簧(14)組成，卡尺(9)卡在兩測(cè)頭(10)頂端測(cè)試兩個(gè)測(cè)頭之間的距離變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)裂及收縮性能測(cè)試裝置，其特征是模具(B)的內(nèi)外環(huán)直徑比模具(A)的內(nèi)外環(huán)直徑大，且通過(guò)模具(B)成型的缺口圓環(huán)試樣弧長(zhǎng)與通過(guò)模具(A)成型的圓環(huán)試樣周長(zhǎng)相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)裂及收縮性能測(cè)試裝置，其特征是模具(A)的約束內(nèi)圓環(huán)(1)的直徑為26.65cm、可拆裝外圓環(huán)(2)的直徑為34.65cm，內(nèi)、外環(huán)之間的距離為4cm，在內(nèi)環(huán)外側(cè)設(shè)置的一個(gè)突出尖劈(5)的側(cè)面底邊長(zhǎng)和高均為0.3cm的等腰三角形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)裂及收縮性能測(cè)試裝置，其特征是模具(B)的限制內(nèi)圓環(huán)(7)的直徑為27.65cm、可拆裝外圓環(huán)(8)的直徑為35.65cm，內(nèi)外環(huán)之間的距離為4cm，在兩環(huán)之間設(shè)置有兩片厚度為0.5cm的垂直擋板(11)，兩擋板中心之間的弧線(xiàn)凈距離為2.15cm，每片擋板的正中位置開(kāi)有一個(gè)直徑0.6cm的小孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)裂及收縮性能測(cè)試裝置，其特征是模具(A)和模具(B)均由不銹鋼制成，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開(kāi)裂及收縮性能測(cè)試裝置，其特征是所述的測(cè)頭為銅質(zhì)測(cè)頭(10)為銅質(zhì)。
7.用權(quán)利要求1所述的裝置測(cè)試水泥基材料在約束條件下第一開(kāi)裂時(shí)間的方法，其特征是采用模具(A)成型水泥凈漿或砂漿試樣，當(dāng)試樣硬化后拆除外圓環(huán)，采用防水的強(qiáng)力膠水將細(xì)銅線(xiàn)(6)粘貼在環(huán)形試樣外側(cè)面對(duì)應(yīng)尖劈(5)處，連接銅線(xiàn)兩端并與電源(3)、計(jì)時(shí)器(4)形成串聯(lián)回路，并組成測(cè)試電路，計(jì)時(shí)器采用具有秒表功能的電子計(jì)時(shí)器，用導(dǎo)線(xiàn)將表中接電源的正極或負(fù)極與測(cè)試銅線(xiàn)的一端相連，將另一個(gè)電極與電源串聯(lián)后與測(cè)試銅線(xiàn)的另一端相連。
8.用權(quán)利要求1所述的裝置測(cè)試水泥基材料在約束條件下收縮性能的方法，其特征是首先將兩個(gè)測(cè)頭(10)分別安置在兩檔板(11)的小孔中，然后采用模具(B)成型水泥凈漿或砂漿試樣，當(dāng)試樣硬化后拆除外圓環(huán)(8)和擋板(11)，得到缺口的圓環(huán)形試樣，采用測(cè)量卡尺測(cè)試兩測(cè)頭的距離變化。
全文摘要
一種測(cè)試水泥基材料在約束條件下開(kāi)裂及收縮性能的裝置和方法，通過(guò)模具A成型試樣并通過(guò)測(cè)試電路測(cè)試試樣在約束狀態(tài)下的第一開(kāi)裂時(shí)間，通過(guò)模具B成型試樣并通過(guò)測(cè)量卡尺測(cè)試試樣在約束狀態(tài)下的收縮性能，A上設(shè)置的尖劈可以保證開(kāi)裂發(fā)生在此處并加速開(kāi)裂，收縮性能通過(guò)測(cè)頭傳遞至卡尺，并由卡尺上固定的千分尺測(cè)得。該裝置同時(shí)測(cè)試開(kāi)裂和收縮性能，可以更有效地評(píng)價(jià)兩者之間的關(guān)系，使測(cè)試結(jié)果互為印證，并具有裝置制作簡(jiǎn)單、操作便利，測(cè)試結(jié)果可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N27/00GK1645138SQ20051001813
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2005年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月12日
發(fā)明者朱洪波, 馬保國(guó), 董榮珍 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)