专利名称：一种硬化水泥基材料干缩开裂测定方法
技术领域：
本发明涉及一种测定硬化水泥基材料(水泥净浆、砂浆、混凝土及其复合材料)干燥失水收缩开裂性能的方法，属于材料科学与工程科学技术领域。
背景技术：
水泥基材料中的水泥混凝土材料是全球用量最大、使用最广泛的人造建筑材料之一。目前我国水泥年产量已达8.6亿吨，年水泥混凝土用量已达几十亿立方米。在今后相当长的一段时间内，水泥混凝土仍将是我国现代工程建设的主要建筑材料。并且，由于其具有适用范围广，价格便宜，易浇注成型，比较耐久，还可有效利用一些工业固体废料制作节能环保型建筑材料等优点，而在众多建筑工程领域中发挥其它材料无法替代的作用。
但是水泥混凝土也具有抗拉强度低，极限拉应变小，抗冲击强度差，易于失水收缩开裂等缺点，尤其是由于干燥失水造成混凝土收缩开裂使工程外观、使用功能、使用寿命等受到很大影响，其一旦失水收缩开裂，将极大地影响其抗渗、抗冻、抗化学介质侵蚀、抗钢筋锈蚀等性能，造成使用寿命大大缩短，维修费用大量上升，据有关资料记载，美国每年用于混凝土修复费用高达上千亿美元，我国也将在数千亿元。若开裂问题得不到妥善的解决，用于维修的费用将随着混凝土的广泛使用而进一步增加。
至今为止，国内外均没有测定水泥混凝土材料干缩开裂性能统一方法。现在的方法是在工程现场测量干缩后的开裂，或者将材料另外制作成试块，等干缩后用仪器测量和计算试块的开裂性能。但是因为水泥混凝土材料干缩开裂需要长达3～6个月甚至更长的时间，因此测量结果对工程施工的指导意义不大，充其量只能作为施工质量验收。能否在较短时间内测定混凝土长期干燥产生的收缩开裂性能，从而调正配方，使得混凝土的开裂问题及时得到解决，克服工程界认为没有不裂的混凝土的偏见，真真解决混凝土的开裂问题这个工程中的大难题，通过建立测定干缩开裂方法，使防止干缩开裂的施工技术得到突破。
发明内容
本发明的目的在于公开一种测试硬化水泥基材料失水干燥收缩开裂性能的方法，用该干燥失水收缩开裂性能的方法可以在3～20天内的短时间中获得结果，从而指导配方的调正，解决水泥混凝土的开裂问题。
本发明针对硬化水泥基材料干燥失水收缩开裂问题现状，首先从对硬化水泥基材料的干燥失水收缩开裂机理分析探讨入手，在分析搞清其机理的基础上，自行设计出了测定水泥混凝土材料硬化后干缩开裂性能的实验装置，并探索出一套加速干缩开裂的工艺，达到较短时间内可以获得其干缩开裂基本性能数据，为采取有效措施解决干缩开裂问题提供了测定方法，为解决工程中的开裂问题创造了有利条件。具体测试方法如下首先按工程使用要求制备测试用的硬化水泥基材料水泥基材料按工程要求的配比计量后，加入搅拌机搅拌(对于其它水泥基材料则同时加入其它材料)，将混匀制备好的水泥基材料倒入试模的内外模之间，试模是由外模、内模(限制收缩体)和底盘组装而成的钢制园筒形试模。在内、外模之间成型后的试件经标准养护1～14天后取出，放入温度可调控范围在20-100℃之间、湿度可调控范围在5-90％之间的恒温恒湿箱内，于5％-20％相对湿度条件下，以2℃/h-10℃/h的升温速度升温至最高温度(40℃-80℃)，然后进行6h-48h恒温，通过称量加速干缩前、后试件的质量，以失水速度降至大致稳定结束实验。最后采用读数显微镜(读数精度为0.01mm)确定园筒形硬化水泥基材料试件外壁裂缝宽度，并按裂缝宽度d分段测量裂缝长度Li，以表1列出的裂缝宽度权值Ai，采用式W＝∑(Ai×Li)计算开裂权重值W，以此作为硬化水泥基材料干缩开裂性能的表征。整个测试在3～20天内获得结果。
表1裂缝宽度权值Ai表
本发明具有如下优点1.由于本发明探索出一套加速干缩开裂的工艺在恒温恒湿箱内，5～20％相对湿度，2～10℃/h的升温速度升温至最高温度40～80℃，6～48h恒温，因此能在3～20天内的短时间中获得测试结果，比现有方法缩短8～60倍时间。
2.由于本发明制备硬化水泥基材料的试模分砂浆试模和混凝土试模的两种不同要求进行，因此，本发明可以广泛用于测试水泥净浆、砂浆、混凝土及其复合材料的干燥失水收缩开裂性能。
3.本发明工艺简单，操作方便，为解决混凝土的开裂问题提供有力的证据，具有很大的实际应用价值和社会价值。
具体实施例方式
实施例1外径为150mm、高为150mm、厚度为30mm的钢制圆筒体作为内模并作为水泥砂浆干缩约束体，以内径190mm、高为150mm、厚度为10mm的半圆钢筒体对拼作为外模，底部以直径为250mm、高为20mm钢盘作为底板，拼装成在内、外模之间浇注砂浆材料的园筒形硬化水泥基材料砂浆试模。
砂浆试模按32.5普通硅酸盐水泥∶砂∶水＝1∶1∶0.5的比例(质量比)于砂浆搅拌机内搅拌3min，浇注在砂浆试模的内、外模之间，试件成型后经标准养护1天后取出，于湿度为5％的箱体内进行加速干燥失水收缩开裂实验，以升温2℃/h、恒温0.5h，再升温直至40℃，然后进行6h恒温。采用读数显微镜确定裂缝宽度，按裂缝宽度d分段测量裂缝长度Li，以表1列出的裂缝宽度权值Ai，采用W＝∑(Ai×Li)计算开裂权重值W为0.436cm。
实施例2采用如实施例1的砂浆试模，按42.5普通硅酸盐水泥∶砂∶水＝1∶1∶0.5的比例(质量比)于砂浆搅拌机内搅拌3min，浇注在砂浆试模的内、外模之间，试件成型后经标准养护3天后取出，于湿度为10％的箱体内进行加速干燥失水收缩开裂实验，以升温5℃/h、恒温1h升温制度升温直至50℃，然后进行12h恒温。采用读数显微镜确定裂缝宽度，按裂缝宽度d分段测量裂缝长度Li，以表1列出的裂缝宽度权值Ai，采用W＝∑(Ai×Li)计算开裂权重值W为0.713cm。
实施例3采用如实施例1的砂浆试模，按32.5普通硅酸盐水泥∶砂∶水∶MH-1纤维＝1∶1∶0.5∶0.0017的比例(质量比)于砂浆搅拌机内搅拌3min，浇注在砂浆干缩开裂试模中，试件成型后经标准养护7天后取出，于湿度为20％的箱体内进行加速干燥失水收缩开裂实验，以升温10℃/h、恒温2h升温制度升温直至70℃，然后进行24h恒温。采用读数显微镜确定裂缝宽度，按裂缝宽度d分段测量裂缝长度Li，以表1列出的裂缝宽度权值Ai，采用W＝∑(Ai×Li)计算开裂权重值W为0.092cm。
实施例4混凝土试模的制作外径为150mm、高为150mm、厚度为30mm的钢制圆筒体作为内模并作为水泥混凝土干缩约束体，以内径350mm、高为150mm、厚度为10mm的半圆钢筒体对拼作为外模，底部以直径为450mm、高为20mm钢盘作为底板，拼装成在内、外模之间浇注混凝土材料的混凝土试模。
水泥混凝土按42.5普通硅酸盐水泥∶砂∶石∶水∶MPH-1纤维＝1∶1.85∶2.98∶0.46∶0.002的比例(质量比)于混凝土搅拌机内搅拌3min，浇注在混凝土试模的内、外模之间，试件成型后经标准养护14天后取出，于湿度为5％的箱体内进行加速干燥失水收缩开裂实验，以升温2℃/h、恒温0.5h升温制度升温直至80℃，然后进行48h恒温。采用读数显微镜确定裂缝宽度，按裂缝宽度d分段测量裂缝长度Li，以表1列出的裂缝宽度权值Ai，采用W＝∑(Ai×Li)计算开裂权重值W为0.037cm。
权利要求
1.一种硬化水泥基材料干缩开裂测定方法，其特征在于首先按工程使用要求制备测试用的硬化水泥基材料，水泥基材料按工程要求的配比计量后，加入搅拌机搅拌混匀后将制备好的水泥基材料倒入试模的内外模之间；试模是由外模、内模和底盘组装而成的钢制园筒形试模；在内、外模之间成型后的试件经标准养护1～14天后取出，放入温度可调控范围在20-100℃之间；湿度可调控范围在5-90％之间的恒温恒湿箱内，于5～20％相对湿度条件下，以2～10℃/h的升温速度升温至最高温度40～80℃，然后进行6～48h恒温，最后采用读数显微镜确定试件外壁裂缝宽度，并按裂缝宽度d分段测量裂缝长度Li，以裂缝宽度权值Ai表列出的裂缝宽度权值Ai，采用式W＝∑(Ai×Li)计算开裂权重值W，以此作为硬化水泥基材料干缩开裂性能的表征；整个测试在3～20天内获得结果。
全文摘要
一种硬化水泥基材料干缩开裂测定方法，涉及一种测定硬化水泥基材料干缩开裂性能的工艺。先制备测试用的硬化水泥基材料，并将其倒入由外模、内模和底盘组装而成的钢制圆筒试模的内外模之间，成型后养护1～14天，于5～20％相对湿度下，以2～10℃/h升温至最高温度40～80℃，再经6～48h恒温，最后采用读数显微镜确定试件外壁裂缝宽度，并按裂缝宽度d分段测量裂缝长度Li，以裂缝宽度权值Ai表，采用W＝∑(Ai×Li)计算开裂权重值W，以此作为硬化水泥基材料干缩开裂性能的表征。本发明在3～20天内获得结果，比现有方法缩短8～60倍时间。可广泛用于测定工程中水泥净浆、砂浆、混凝土及其复合材料的水泥基材料干缩开裂性能，使干缩开裂的施工技术得到突破，具有明显经济和社会价值。
文档编号G01N25/00GK1773280SQ20051011000
公开日2006年5月17日 申请日期2005年11月3日 优先权日2005年11月3日
发明者马一平, 王培铭 申请人:同济大学