专利名称：一种水泥基材料塑性收缩应力的测定方法
技术领域：
本发明涉及水泥基材料的测定方法，尤指一种水泥基材料及其类似材料塑性状态下的塑性收缩应力的测试方法，可用于水泥基材料及其类似材料的研究、开发、生产、应用等方面，以测定材料的塑性收缩应力，评定材料的抗开裂等性能。
背景技术：
水泥混凝土材料是目前结构工程中广泛应用的最大宗人造建筑材料，其自身尚存在着一些缺陷，如易于塑性收缩开裂、抗拉强度低、韧性差等，限制了其在工程中更广泛的使用。针对水泥混凝土材料在硬化之前，由于塑性失水收缩造成的开裂现象，人们进行了改善水泥混凝土材料抗塑性收缩开裂性能的研究，如ParvizSorushian研究了在水泥基材料中掺加聚丙烯膜裂纤维，以及不同的表面修饰方法对材料塑性收缩开裂性能的影响；MiroslawGrzybowski和S.P.Shah采用圆环法研究了在混凝土中掺加钢纤维和聚丙烯纤维对塑性收缩裂缝宽度的影响；Youjiang Wang，VictorC.Li和Stanley Backer用直接拉伸法研究了在水泥基中掺加芳伦、聚乙烯和聚丙烯纤维对复合材料抗拉强度的影响，并用圆环法研究了纤维的抗塑性收缩开裂性能等，马一平等研究了水泥基体参数、纤维参数、实验条件参数对水泥基材料塑性收缩开裂性能的影响，并对其塑性收缩开裂机理进行了研究。
本发明人曾对水泥基材料的塑性收缩开裂机理进行初步探讨，认为水泥基材料浇注成型后，由于水与水泥基材料的亲润性，水分蒸发时表层材料毛细管中形成凹液面，其凹液面上表面张力的垂直分量形成了对管壁间材料的拉应力，此时材料处于塑性阶段，材料自身的塑性抗拉强度较低，若材料表层毛细管失水收缩产生的拉应力σ毛细管与材料塑性抗拉强度f塑满足式(1)σ毛细管＞f塑-------------------------------(1)则材料表层出现开裂现象。
当改变水泥基材料组成及其所处环境条件时，一方面可使材料抵抗开裂的塑性抗拉强度发生变化，另一方面也可使毛细管失水收缩形成的毛细管张力发生改变，从而使σ毛细管与f塑满足式(2)时σ毛细管≤f塑-------------------------------(2)材料表层的开裂状况得以减轻，甚至消失。
根据上述初步分析，若要搞清水泥基材料塑性收缩开裂的根本原因及其对策，一方面需要研究其不同组成条件下的塑性抗拉强度，另一方面需要了解其同条件下的毛细管收缩应力，然后对二者进行比较判断，从而对塑性收缩开裂现象采取针对性措施加以防止和消除。本发明人已自行设计塑性抗拉强度实验方法开展了前一方面的实验研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以测试水泥基材料及其类似材料塑性收缩应力的方法。
本发明解决水泥基材料及其类似材料塑性收缩应力的测试方法的技术方案如下1.实验器具砂浆试模采用内径为910×610×(5-20)mm的木模。
混凝土试模在砂浆试模的基础上，上面套一个内径为910×610×100mm的木框制成。
日光灯1Kw，实验时置于离地面约1.5m处。
风扇风速约5m/s。
测力计采用两台读数精度为0.1N、量程为100N的机械测力计。
2.实验方法塑性收缩应力测定采用914mm×610mm×(5-20)mm的木模上再嵌套一个同样容积的木模，嵌套好的两个木模放置在一个凹形木板中(凹形宽度略长于914mm)，使得嵌套好的木模不能在长边方向随意移动。然后在上面的木模前后两个短边方向的边框、距中心15cm处各钻两个5mm左右的小孔，用于引出导线。实验时先搅拌与实验砂浆配比相同仅多掺加了缓凝剂的水泥砂浆，浇注入下方的已铺垫了塑料薄膜的木模内，然后将一块较大的塑料薄膜平铺在缓凝砂浆上面，再将同样配比的水泥砂浆浇注在塑料薄膜上，让其自由下沉。与此同时，将两个用以传递应力的钢筋笼(采用Φ4mm的钢丝制成长500mm×宽40mm×高(10-20)mm的长方体框架或长方形框架，并在其长度方向和宽度方向分别均匀增加2根和1根同样直径的钢丝)传力装置放入木模中，其长度方向为木模宽度方向。在一个传力装置距中心15cm处分别用导线(Φ20μm铜丝)引出，穿过木模两端的小孔分别与两个同样的测力计(量程为100N，测量精度为0.1N)连接，或直接用Φ4mm的钢丝引出与测力计连接，而在另一个传力装置距中心15cm处同样分别用导线(铜丝)引出，穿过木模两端的小孔分别与固定在底板上的固定柱连接。实验前先适度张紧导线，使测力计有一定的读数，保证导线处于受拉状态。随后，立即用已经润湿的铝板或木条沿试模长边快速刮平试件表面。在以上工作完成后立即打开位于试模长边的风速约为5m/s的电风扇，并开启位于试模上方约1.5m处的1000W碘钨灯。每隔一定时间间隔(15min或5min)读取一次测力计的读数，以两个测力计的读数和，按式(3)计算塑性收缩应力。
σ毛细管＝∑Pi/A------------------------(3)式中，Pi…--测力计读数，N；A-----试件断面积，mm2σ毛细管-----毛细管收缩应力，MPa.
实验时温度为22-23℃，相对湿度为5 5-60％。
具体实施例方式
下面通过实施例对作本发明进一步描述。
实施例1采用砂浆试模，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，然后浇注于模具内，按上述实验方法用自制收缩应力测量装置测得其塑性收缩应力约为0.008MPa。
实施例2 采用砂浆试模，按32.5普通硅酸盐水泥∶砂∶水＝1∶1∶0.5的比例(质量比)，同时掺入砂浆体积0.10％的聚丙烯纤维材料，于砂浆搅拌机内搅拌，然后浇注于模具内，按上述实验方法用自制收缩应力测量装置测得其塑性收缩应力约为0.007MPa。
实施例3采用混凝土试模，按32.5普通硅酸盐水泥∶砂∶石∶水＝1∶0.5∶0.5∶0.5的比例(质量比)于混凝土搅拌机内搅拌，然后浇注于模具内，按上述实验方法用自制收缩应力测量装置测得其塑性收缩应力约为0.005MPa。
实施例4 采用混凝土试模，按32.5普通硅酸盐水泥∶砂∶石∶水＝1∶0.5∶0.5∶0.5的比例(质量比)，同时掺入混凝土体积0.10％的聚丙烯纤维材料，于混凝土搅拌机内搅拌，然后浇注于模具内，按上述实验方法用自制收缩应力测量装置测得其塑性收缩应力约为0.
权利要求
1.一种水泥基材料塑性收缩应力的测定方法，其特征在于采用塑性收缩应力测量装置测量水泥基材料的收缩应力，以两个传力框架，其底部和周边均为准自由状态，以两个测力计的读数和按σ毛细管＝∑Pi/A计算塑性收缩应力。
2.一种水泥基材料塑性收缩应力的测定装置，其特征在于所述的塑性收缩应力测量装置，由两台读数精度为0.1N的测力计、两个传力框架、一个水泥基材料模具构成。
全文摘要
本发明公开了一种水泥基材料塑性收缩应力的测定方法，可用于水泥基材料及其类似材料，如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料、粘土等，塑性状态下的塑性收缩应力的测试方法。本发明采用塑性收缩应力测量装置，其中水泥基材料的收缩应力，以两个传力框架，其底部和周边均为自由状态，一个水泥基材料模具以两个测力计的读数和按σ
文档编号G01N33/38GK1588060SQ20041006705
公开日2005年3月2日 申请日期2004年10月11日 优先权日2004年10月11日
发明者马一平, 王培铭, 杨全兵, 孙振平, 蒋正武 申请人:同济大学