水泥基材料i-型试件约束收缩试验模具及试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种试验模具及试验方法，更具体的说，是涉及一种水泥基材料I-型 试件约束收缩试验模具及试验方法。
【背景技术】
[0002] 水泥基材料包括水泥混凝土、水泥基砂衆、水泥基净衆，是土木工程和水利水电工 程使用最为广泛的建筑材料之一。这类水泥基材料有个特点，就是容易开裂。水泥基材料一 旦出现裂缝，就会破坏结构的完整性，降低水泥基材料的耐久性，导致水泥基材料结构的服 务功能部分甚至全部丧失，这需要耗费大量的人力物力进行补强加固甚至重建。因此，如何 评估和抑制水泥基材料的开裂成为工程技术界亟待解决的一个问题。
[0003] 导致水泥基材料开裂的因素是多种多样的，包括水泥基材料本身的性质、施工质 量、温控措施、气候条件等，其中干燥收缩、自收缩以及温度收缩是引起水泥基材料开裂的 主要原因。正确地检测与评价水泥基材料的收缩与开裂性能，是采取措施有效地抑制或避 免开裂的前提。目前国内外研究水泥基材料约束收缩的试验方法主要有平板法、圆环法和 单轴法。这类试验方法操作复杂，结果离散性大，评价难度高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种水泥基材料I-型试件约束 收缩试验模具及试验方法，能够更简单方便地定型制得水泥基材料I-型试件，试验方法简 单，试验时提供试件径向约束，能够直观观察试件裂缝的情况，方便测量裂缝宽度，以便更 准确地研究水泥基材料的约束收缩与开裂性能，为今后制定水泥基材料开裂性能试验方法 规范提供依据。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0006] 本发明的水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具，包括矩形底板，所述底板上表 面中部对称设置有两个相同的半圆板，所述半圆板的两条圆弧边位于两条直径边之间，所 述两个半圆板均沿与其直径边垂直的方向分割为两个形状相同的固定板和设置于两个固 定板之间的拆卸板;所述两个半圆板外沿设置有可拆卸的边框，所述边框的外表面与所述 底板的沿边齐平，所述边框内表面紧贴两个半圆板的直径边。
[0007] 所述两个半圆板的圆弧边之间的最小距离等于半圆板的厚度。
[0008] 所述边框的高度等于所述半圆板的厚度。
[0009] 所述边框由对称的两部分通过螺栓组装构成。
[0010] 所述固定板和拆卸板均通过螺栓与所述底板固定连接。
[0011] 所述底板下表面固定设置有支座。
[0012 ]基于上述水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具的试验方法，包括以下步骤：
[0013] (1)搅拌待试验的水泥基材料并清理组装模具，在模具内表面涂上润滑剂；
[0014] (2)将搅拌好的水泥基材料倒入模具内，定型；
[0015] (3)将成型的I-型试件置于标准养护室（20±1°C、相对湿度95%以上）内24h~ 48h，然后拆除边框和两个拆卸板，将试件放置室内，每天记录两次温度与相对湿度，观察并 记录试件缩开裂情况;重复上述步骤（1)~（3)制作一个以上的试件，得到一组以上的试验 数据。
[0016] 与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
[0017] (1)本发明，通过底板、边框和两个半圆板的配合，可以很方便地制作定型出水泥 基材料I-型试件，为水泥基材料约束收缩试验做准备；
[0018] (2)本发明中，通过底板、边框和两个半圆板的配合，制得的水泥基材料I-型试件 关于轴线对称，且试件中间的截面最小，基本处于均匀受拉应力状态；
[0019] (3)本发明制得水泥基材料I-型试件后，拆除边框和两个半圆板中的拆卸板，当试 件收缩时，每个半圆板中未拆除的两个固定板给试件提供径向约束；
[0020] (4)本发明制得的水泥基材料I-型试件两端尺寸远大于试件中间最小截面处，最 小截面处受到的应力最大，以便试验时诱导试件在最小截面处开裂，预知开裂位置在试件 中间的最小截面处。
[0021] (5)本发明操作简单、方便，能够直观地观察记录裂缝出现的时间、裂缝的数量和 宽度等，为以后分析水泥基材料的约束收缩与开裂性能提供依据。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的俯视图。
[0023]图2是本发明未加边框的俯视图。
[0024]图3是图2的主视图。
[0025]图4是图1中半圆板的结构示意图。
[0026]图5是图1中边框的结构示意图。
[0027] 附图标记:1试件2底板3边框4螺栓5支座6固定板7拆卸板
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0029] 如图1至图5所示，本发明的水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具，包括承载试 件的矩形底板2，所述底板2下表面固定设置有支座5，所述支座5至少设置为三个，所述底板 5上表面中部对称设置有两个相同的半圆板，所述半圆板的两条圆弧边位于两条直径边之 间，所述两个半圆板的圆弧边之间的最小距离等于半圆板的厚度，所述两个半圆板均沿与 其直径边垂直的方向分割为两个形状相同的固定板6和设置于两个固定板6之间的拆卸板 7，所述两个固定板6的底边和拆卸板6的底边共同构成一个半圆板的直径边，所述固定板6 和拆卸板7均通过螺栓4与所述底板2固定连接，试验时，可根据需要拆除所述拆卸板7。所述 两个半圆板外沿设置有一个可拆卸的边框3,所述边框3可由对称的两部分通过螺栓4组装 构成，所述边框3的高度等于所述半圆板的厚度，所述边框3的外表面与所述底板2的沿边齐 平，所述边框3两个相对边的内表面紧贴两个半圆板的直径边，也就是说，所述边框3的厚度 等于半圆板的直径边与底板2沿边之间的距离。
[0030] 本发明中，各部件的材质均可选用钢、塑料或硬木等材料。在做不同材料的试验 时，本发明的尺寸可以根据需要进行改动。
[0031 ]基于上述水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具的试验方法，包括以下步骤： [0032]首先，搅拌准备待试验的水泥基材料，可置于砂浆搅拌机内搅拌均匀;清理组装模 具，在干净的模具内表面涂上一薄层润滑剂，如机油等，便于拆模以及保证固定板6对试件 提供径向约束；
[0033]其次，将搅拌好的水泥基材料倒入准备好的模具内，进行定型，可用小刀等插捣并 置于振动台上振捣密实；
[0034]最后，将振捣成型的I-型试件置于标准养护室（20 ± 1°C、相对湿度95%以上）内 24h~48h，然后拆除边框3和两个拆卸板7,将试件放置室内，每天记录两次温度与相对湿 度，观察并记录裂缝出现的时间、裂缝的数量和宽度等情况;根据需要可重复上述步骤制作 多个试件，得到多组试验数据。
[0035]本发明的具体实施例：
[0036] 本发明中模具的各部件尺寸，底板2设置为长方形，长度为270mm，宽度为240mm，厚 度为10mm;半圆板的直径边与底板270mm长的沿边接近且平行，半圆板的直径为200mm，厚度 为20mm，固定板6的底边长度为50mm，拆卸板7的底边长度为100mm;边框3的厚度为10mm;支 座5高度为45mm。
[0037] 水泥砂浆的配比，水:水泥:砂=1:2:5(质量比），其中，水为普通自来水，水泥为天 津水泥股份有限公司水泥分公司生产的骆驼牌P.0 42.5级普通硅酸盐水泥，砂为天然河 砂，连续级配，细度模数为2.0。
[0038]试验前，将本发明的模具内表面清理干净，抹油。将水泥砂浆置于砂浆搅拌机内搅 拌均匀，然后浇筑于本发明的模具内，标准养护室(20 ± 1 °C、相对湿度95 %以上）内养护24h 后拆除边框3和两个拆卸板7，即可得到试验所需要的I-型试件，将试件放置室内，每天记录 两次温度与相对湿度，记录结果见表1所示。观察试件的收缩开裂情况，重复上述步骤制作 六个试件，观查记录六组数据如表1所示：（预期开裂位置为试件中间的最窄截面处）
[0039] 表 1
[0040]
[0043]注:裂缝最大偏移距离是指实际裂缝距离预期开裂位置垂直距离最大值。
【主权项】
1. 一种水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具，包括矩形底板，其特征在于，所述底板 上表面中部对称设置有两个相同的半圆板，所述半圆板的两条圆弧边位于两条直径边之 间，所述两个半圆板均沿与其直径边垂直的方向分割为两个形状相同的固定板和设置于两 个固定板之间的拆卸板;所述两个半圆板外沿设置有可拆卸的边框，所述边框的外表面与 所述底板的沿边齐平，所述边框内表面紧贴两个半圆板的直径边。2. 根据权利要求1所述的水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具，其特征在于，所述两 个半圆板的圆弧边之间的最小距离等于半圆板的厚度。3. 根据权利要求1所述的水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具，其特征在于，所述边 框的高度等于所述半圆板的厚度。4. 根据权利要求1所述的水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具，其特征在于，所述边 框由对称的两部分通过螺栓组装构成。5. 根据权利要求1所述的水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具，其特征在于，所述固 定板和拆卸板均通过螺栓与所述底板固定连接。6. 根据权利要求1所述的水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具，其特征在于，所述底 板下表面固定设置有支座。7. -种基于上述权利要求1所述的水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具的试验方 法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 搅拌待试验的水泥基材料并清理组装模具，在模具内表面涂上润滑剂； (2) 将搅拌好的水泥基材料倒入模具内，定型； (3) 将成型的I-型试件置于标准养护室（20±1°C、相对湿度95%以上）内24h~48h，然 后拆除边框和两个拆卸板，将试件放置室内，每天记录两次温度与相对湿度，观察并记录试 件缩开裂情况;重复上述步骤(1)~(3)制作一个以上的试件，得到一组以上的试验数据。
【专利摘要】本发明公开了一种水泥基材料I-型试件约束收缩试验模具及试验方法，包括底板，所述底板上表面设置有两个半圆板，所述两个半圆板均沿与其直径边垂直的方向分割为两个固定板和拆卸板；所述两个半圆板外沿设置有可拆卸的边框，所述边框的外表面与所述底板的沿边齐平，所述边框内表面紧贴两个半圆板的直径边。步骤：模具内表面涂润滑剂；水泥基材料倒入模具内，定型；将成型的I-型试件置于标准养护室内24h～48h，拆除边框和两个拆卸板，将试件放置室内，每天记录两次温度与相对湿度，观察并记录试件缩开裂情况。本发明操作简单、方便，能够直观地观察记录裂缝情况，适用于水泥基材料的约束收缩与开裂试验。
【IPC分类】G01N1/28, G01N33/38
【公开号】CN105466745
【申请号】CN201610019150
【发明人】朱涵, 刘乾利, 李威, 刘昂
【申请人】天津大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2016年1月13日