水泥基材料i-型試件約束收縮試驗模具及試驗方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種試驗模具及試驗方法，更具體的說，是涉及一種水泥基材料I-型 試件約束收縮試驗模具及試驗方法。
【背景技術】
[0002] 水泥基材料包括水泥混凝土、水泥基砂衆(zhòng)、水泥基凈衆(zhòng)，是土木工程和水利水電工 程使用最為廣泛的建筑材料之一。這類水泥基材料有個特點，就是容易開裂。水泥基材料一 旦出現(xiàn)裂縫，就會破壞結構的完整性，降低水泥基材料的耐久性，導致水泥基材料結構的服 務功能部分甚至全部喪失，這需要耗費大量的人力物力進行補強加固甚至重建。因此，如何 評估和抑制水泥基材料的開裂成為工程技術界亟待解決的一個問題。
[0003] 導致水泥基材料開裂的因素是多種多樣的，包括水泥基材料本身的性質(zhì)、施工質(zhì) 量、溫控措施、氣候條件等，其中干燥收縮、自收縮以及溫度收縮是引起水泥基材料開裂的 主要原因。正確地檢測與評價水泥基材料的收縮與開裂性能，是采取措施有效地抑制或避 免開裂的前提。目前國內(nèi)外研究水泥基材料約束收縮的試驗方法主要有平板法、圓環(huán)法和 單軸法。這類試驗方法操作復雜，結果離散性大，評價難度高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種水泥基材料I-型試件約束 收縮試驗模具及試驗方法，能夠更簡單方便地定型制得水泥基材料I-型試件，試驗方法簡 單，試驗時提供試件徑向約束，能夠直觀觀察試件裂縫的情況，方便測量裂縫寬度，以便更 準確地研究水泥基材料的約束收縮與開裂性能，為今后制定水泥基材料開裂性能試驗方法 規(guī)范提供依據(jù)。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。
[0006] 本發(fā)明的水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具，包括矩形底板，所述底板上表 面中部對稱設置有兩個相同的半圓板，所述半圓板的兩條圓弧邊位于兩條直徑邊之間，所 述兩個半圓板均沿與其直徑邊垂直的方向分割為兩個形狀相同的固定板和設置于兩個固 定板之間的拆卸板;所述兩個半圓板外沿設置有可拆卸的邊框，所述邊框的外表面與所述 底板的沿邊齊平，所述邊框內(nèi)表面緊貼兩個半圓板的直徑邊。
[0007] 所述兩個半圓板的圓弧邊之間的最小距離等于半圓板的厚度。
[0008] 所述邊框的高度等于所述半圓板的厚度。
[0009] 所述邊框由對稱的兩部分通過螺栓組裝構成。
[0010] 所述固定板和拆卸板均通過螺栓與所述底板固定連接。
[0011] 所述底板下表面固定設置有支座。
[0012 ]基于上述水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具的試驗方法，包括以下步驟：
[0013] (1)攪拌待試驗的水泥基材料并清理組裝模具，在模具內(nèi)表面涂上潤滑劑；
[0014] (2)將攪拌好的水泥基材料倒入模具內(nèi)，定型；
[0015] (3)將成型的I-型試件置于標準養(yǎng)護室（20±1°C、相對濕度95%以上）內(nèi)24h~ 48h，然后拆除邊框和兩個拆卸板，將試件放置室內(nèi)，每天記錄兩次溫度與相對濕度，觀察并 記錄試件縮開裂情況;重復上述步驟（1)~（3)制作一個以上的試件，得到一組以上的試驗 數(shù)據(jù)。
[0016] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案所帶來的有益效果是：
[0017] (1)本發(fā)明，通過底板、邊框和兩個半圓板的配合，可以很方便地制作定型出水泥 基材料I-型試件，為水泥基材料約束收縮試驗做準備；
[0018] (2)本發(fā)明中，通過底板、邊框和兩個半圓板的配合，制得的水泥基材料I-型試件 關于軸線對稱，且試件中間的截面最小，基本處于均勻受拉應力狀態(tài)；
[0019] (3)本發(fā)明制得水泥基材料I-型試件后，拆除邊框和兩個半圓板中的拆卸板，當試 件收縮時，每個半圓板中未拆除的兩個固定板給試件提供徑向約束；
[0020] (4)本發(fā)明制得的水泥基材料I-型試件兩端尺寸遠大于試件中間最小截面處，最 小截面處受到的應力最大，以便試驗時誘導試件在最小截面處開裂，預知開裂位置在試件 中間的最小截面處。
[0021] (5)本發(fā)明操作簡單、方便，能夠直觀地觀察記錄裂縫出現(xiàn)的時間、裂縫的數(shù)量和 寬度等，為以后分析水泥基材料的約束收縮與開裂性能提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的俯視圖。
[0023]圖2是本發(fā)明未加邊框的俯視圖。
[0024]圖3是圖2的主視圖。
[0025]圖4是圖1中半圓板的結構示意圖。
[0026]圖5是圖1中邊框的結構示意圖。
[0027] 附圖標記:1試件2底板3邊框4螺栓5支座6固定板7拆卸板
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0029] 如圖1至圖5所示，本發(fā)明的水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具，包括承載試 件的矩形底板2，所述底板2下表面固定設置有支座5，所述支座5至少設置為三個，所述底板 5上表面中部對稱設置有兩個相同的半圓板，所述半圓板的兩條圓弧邊位于兩條直徑邊之 間，所述兩個半圓板的圓弧邊之間的最小距離等于半圓板的厚度，所述兩個半圓板均沿與 其直徑邊垂直的方向分割為兩個形狀相同的固定板6和設置于兩個固定板6之間的拆卸板 7，所述兩個固定板6的底邊和拆卸板6的底邊共同構成一個半圓板的直徑邊，所述固定板6 和拆卸板7均通過螺栓4與所述底板2固定連接，試驗時，可根據(jù)需要拆除所述拆卸板7。所述 兩個半圓板外沿設置有一個可拆卸的邊框3,所述邊框3可由對稱的兩部分通過螺栓4組裝 構成，所述邊框3的高度等于所述半圓板的厚度，所述邊框3的外表面與所述底板2的沿邊齊 平，所述邊框3兩個相對邊的內(nèi)表面緊貼兩個半圓板的直徑邊，也就是說，所述邊框3的厚度 等于半圓板的直徑邊與底板2沿邊之間的距離。
[0030] 本發(fā)明中，各部件的材質(zhì)均可選用鋼、塑料或硬木等材料。在做不同材料的試驗 時，本發(fā)明的尺寸可以根據(jù)需要進行改動。
[0031 ]基于上述水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具的試驗方法，包括以下步驟： [0032]首先，攪拌準備待試驗的水泥基材料，可置于砂漿攪拌機內(nèi)攪拌均勻;清理組裝模 具，在干凈的模具內(nèi)表面涂上一薄層潤滑劑，如機油等，便于拆模以及保證固定板6對試件 提供徑向約束；
[0033]其次，將攪拌好的水泥基材料倒入準備好的模具內(nèi)，進行定型，可用小刀等插搗并 置于振動臺上振搗密實；
[0034]最后，將振搗成型的I-型試件置于標準養(yǎng)護室（20 ± 1°C、相對濕度95%以上）內(nèi) 24h~48h，然后拆除邊框3和兩個拆卸板7,將試件放置室內(nèi)，每天記錄兩次溫度與相對濕 度，觀察并記錄裂縫出現(xiàn)的時間、裂縫的數(shù)量和寬度等情況;根據(jù)需要可重復上述步驟制作 多個試件，得到多組試驗數(shù)據(jù)。
[0035]本發(fā)明的具體實施例：
[0036] 本發(fā)明中模具的各部件尺寸，底板2設置為長方形，長度為270mm，寬度為240mm，厚 度為10mm;半圓板的直徑邊與底板270mm長的沿邊接近且平行，半圓板的直徑為200mm，厚度 為20mm，固定板6的底邊長度為50mm，拆卸板7的底邊長度為100mm;邊框3的厚度為10mm;支 座5高度為45mm。
[0037] 水泥砂漿的配比，水:水泥:砂=1:2:5(質(zhì)量比），其中，水為普通自來水，水泥為天 津水泥股份有限公司水泥分公司生產(chǎn)的駱駝牌P.0 42.5級普通硅酸鹽水泥，砂為天然河 砂，連續(xù)級配，細度模數(shù)為2.0。
[0038]試驗前，將本發(fā)明的模具內(nèi)表面清理干凈，抹油。將水泥砂漿置于砂漿攪拌機內(nèi)攪 拌均勻，然后澆筑于本發(fā)明的模具內(nèi)，標準養(yǎng)護室(20 ± 1 °C、相對濕度95 %以上）內(nèi)養(yǎng)護24h 后拆除邊框3和兩個拆卸板7，即可得到試驗所需要的I-型試件，將試件放置室內(nèi)，每天記錄 兩次溫度與相對濕度，記錄結果見表1所示。觀察試件的收縮開裂情況，重復上述步驟制作 六個試件，觀查記錄六組數(shù)據(jù)如表1所示：（預期開裂位置為試件中間的最窄截面處）
[0039] 表 1
[0040]
[0043]注:裂縫最大偏移距離是指實際裂縫距離預期開裂位置垂直距離最大值。
【主權項】
1. 一種水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具，包括矩形底板，其特征在于，所述底板 上表面中部對稱設置有兩個相同的半圓板，所述半圓板的兩條圓弧邊位于兩條直徑邊之 間，所述兩個半圓板均沿與其直徑邊垂直的方向分割為兩個形狀相同的固定板和設置于兩 個固定板之間的拆卸板;所述兩個半圓板外沿設置有可拆卸的邊框，所述邊框的外表面與 所述底板的沿邊齊平，所述邊框內(nèi)表面緊貼兩個半圓板的直徑邊。2. 根據(jù)權利要求1所述的水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具，其特征在于，所述兩 個半圓板的圓弧邊之間的最小距離等于半圓板的厚度。3. 根據(jù)權利要求1所述的水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具，其特征在于，所述邊 框的高度等于所述半圓板的厚度。4. 根據(jù)權利要求1所述的水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具，其特征在于，所述邊 框由對稱的兩部分通過螺栓組裝構成。5. 根據(jù)權利要求1所述的水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具，其特征在于，所述固 定板和拆卸板均通過螺栓與所述底板固定連接。6. 根據(jù)權利要求1所述的水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具，其特征在于，所述底 板下表面固定設置有支座。7. -種基于上述權利要求1所述的水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具的試驗方 法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 攪拌待試驗的水泥基材料并清理組裝模具，在模具內(nèi)表面涂上潤滑劑； (2) 將攪拌好的水泥基材料倒入模具內(nèi)，定型； (3) 將成型的I-型試件置于標準養(yǎng)護室（20±1°C、相對濕度95%以上）內(nèi)24h~48h，然 后拆除邊框和兩個拆卸板，將試件放置室內(nèi)，每天記錄兩次溫度與相對濕度，觀察并記錄試 件縮開裂情況;重復上述步驟(1)~(3)制作一個以上的試件，得到一組以上的試驗數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水泥基材料I-型試件約束收縮試驗模具及試驗方法，包括底板，所述底板上表面設置有兩個半圓板，所述兩個半圓板均沿與其直徑邊垂直的方向分割為兩個固定板和拆卸板；所述兩個半圓板外沿設置有可拆卸的邊框，所述邊框的外表面與所述底板的沿邊齊平，所述邊框內(nèi)表面緊貼兩個半圓板的直徑邊。步驟：模具內(nèi)表面涂潤滑劑；水泥基材料倒入模具內(nèi)，定型；將成型的I-型試件置于標準養(yǎng)護室內(nèi)24h～48h，拆除邊框和兩個拆卸板，將試件放置室內(nèi)，每天記錄兩次溫度與相對濕度，觀察并記錄試件縮開裂情況。本發(fā)明操作簡單、方便，能夠直觀地觀察記錄裂縫情況，適用于水泥基材料的約束收縮與開裂試驗。
【IPC分類】G01N1/28, G01N33/38
【公開號】CN105466745
【申請?zhí)枴緾N201610019150
【發(fā)明人】朱涵, 劉乾利, 李威, 劉昂
【申請人】天津大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2016年1月13日