一种可施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种可施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法，其是：制作通水压的构件，将其与方形混凝土模具固定在一起，在模具中浇筑混凝土，振捣，养护，然后拆除模具，通水压的构件留在混凝土中，在混凝土试件中形成裂缝并提供向裂缝中通水压的通道。通过双轴实验机在混凝土试件上施加设定的双轴作用力；经由通水压的构件向混凝土试件内部施加水压，直至使得试件被劈裂；记录试件劈裂时的水压。本发明还提供该方法中的装置。本发明方法和其中使用的装置简单，制备的混凝土试件符合实验要求，能用来研究双轴应力状态下混凝土构件的水力劈裂问题。
【专利说明】一种可施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明属于涉水混凝土建筑物的模拟实验【技术领域】，提供一种模拟混凝土裂缝内有水压作用时裂缝扩展的方法，该方法可以在混凝土构件上施加双轴作用力。适用于研究复杂双轴应力状态下涉水混凝土结构上的裂缝在水压作用下扩展的机理和规律，也可用于探索减小这种扩展的方法。本发明还提供所述实验方法中使用的装置。
【背景技术】
[0002]混凝土是一种重要的建筑材料，国家基础设施建设中大多数为混凝土建筑物。然而混凝土有一个特点即容易产生裂缝，虽然在一般建筑物中混凝土带缝仍然可以正常工作，但涉水混凝土建筑物的裂缝会充斥水压力，如果裂缝在水压力作用下扩展，将威胁到建筑物的安全。例如，深海工程中的混凝土结构、高混凝土重力坝、高混凝土拱坝等，其裂缝在高水压作用下如果发生严重扩展，将破坏结构的连续性，大大折减混凝土间的胶合，致使建筑物丧失其设计功能，甚至造成透水、垮坝等严重的事故。
[0003]目前，已有学者采用混凝土楔形劈裂试件和圆柱形的混凝土试件对混凝土的水力劈裂问题进行研究。但是这些实验方法只能模拟试件不受预加作用力或只受预加单轴作用力时，裂缝在压力水作用下劈裂的问题，还不能模拟试件受双轴预加作用力时，裂缝的水力劈裂问题。实际工程中的涉水混凝土建筑物，其迎水面上的裂缝若不考虑对裂缝扩展影响很小的进深方向，则裂缝是处于一个二维平面空间，必然是处于平面二维复杂应力状态之下(既双轴应力状态)。因此，研究开展施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验，将更加贴近实际的工程状态，有助于进一步研究混凝土构件的水力劈裂问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种可施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法。
[0005]本发明另一个目的在于提供一种上述实验设计方法中制作试件所用的装置。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
本可施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法包括如下步骤:
步骤一:制作一套通水压的构件，用于在混凝土试件中形成裂缝并提供向裂缝中通水压的通道；将所述通水压的构件与方形混凝土模具固定在一起；
步骤二:在所述模具中浇筑混凝土，经振捣后，养护混凝土至初凝，然后将所述模具拆除，而通水压的构件则会留在混凝土中；测试通水压的装置是否畅通，如果测试不畅则返回步骤一，或者将通水压的构件周围的混凝土除去，疏通通水压的构件，重新进行模具中浇注混凝土、振捣和养护过程再测试；如果测试畅通则将通水压的构件的进、出水口密封保护，继续养护至设定龄期，例如7天、28天、90天等；
步骤三:将养护后的混凝土试件安装在双轴实验机上，通过双轴实验机在混凝土试件上施加设定的双轴作用力；
步骤四:经由通水压的构件向混凝土试件内部施加水压，直至使得所述试件被劈裂； 记录试件劈裂时的水压。
[0007]在制备带有通水压的构件的混凝土试件时，还需用出自同一搅拌机的混凝土浇筑一些测试混凝土力学性能的常规试件，用于测定混凝土的抗拉强度、抗压强度等力学参数。这些常规试件应与步骤二中所述的混凝土试件在相同的条件下养护相同的时间。所述力学参数的测定应与步骤四在同一天进行。测得的参数将用于进一步分析步骤四中所述混凝土试件发生水力劈裂的机理和规律。
[0008]在所述步骤三，将养护后的混凝土试件安装在双轴实验机上时，如果要通过双轴实验机在混凝土试件上施加拉力，则应采用胶粘剂将试件与实验机的动力臂粘接。
[0009]为了消除实验机对混凝土试件变形的紧箍作用，可在试件与实验机间加一副钢刷。例如，通过粘接方法连接该钢刷。所述粘接方法具体为，在方形混凝土试件的一个面上涂刷胶粘剂构成涂胶面，例如环氧树脂，将钢刷的有刷毛的一面与混凝土试件的所述涂胶面相互粘接；然后在所述钢刷的另一个面上涂刷胶粘剂，将实验机的动力臂的端面与钢刷的所述涂胶面相互粘接。
[0010]在所述步骤一中制作一套所述通水压的构件，其具体制作方法包括如下步骤:
(1)准备两根长度、内径、外径均相同的铜管；
为了便于表述，在此将两根所述铜管命名为“铜管A”和“铜管B”，并将所述铜管A的一端命名为“铜管A的a端”另一端命名为“铜管A的b端”，所述铜管B的两端也做类似的命名，分别命名为“铜管B的a端”和“铜管B的b端”；
(2)在离开铜管A的a端一设定距离例如45?50mm的铜管A的侧壁上钻孔，钻孔深度要求穿透铜管A的管壁厚度，然后将铜管A的a端封闭；对于铜管B，在离开铜管B的a端(T5mm距离的铜管B的侧壁上钻孔，钻孔深度要求穿透铜管B的管壁厚度；
(3)将铜管A和铜管B平行贴靠在一起，两铜管的a端在同一端，在长度方向上a端对齐，从a端起的一段，两铜管并排固定在一起，且铜管A侧壁上的所述钻孔和铜管B侧壁上的所述钻孔，相互背靠，且均指向外侧；
(4)还准备一正方形的框架，并被固定在所述铜管A和铜管B的a端，两铜管上的所述钻孔均位于该框架之内；
(5)再准备一个弹性密封袋；将所述弹性密封袋套在所述框架上，并将弹性密封袋的开口扎紧而构成密闭空间；
(6)两铜管并排固定的一端位于所述方形混凝土模具内，两铜管的b端口在混凝土模具之外，两个铜管的b端口与所述密闭空间连通。
[0011]所述铜管优选为其内径为2mm,外径为4mm的细铜管。
[0012]所述框架的所述正方形的边长可以为50mm。
[0013]所述框架可以由直径为0.5?1.0mm的铁丝做成。
[0014]所述弹性密封袋可以为气球，在非膨胀状态下最好是呈圆形。所述弹性密封袋的直径可以为3(T50mm。所述弹性密封袋壁厚可以为0.1、.3mm。所述模具的尺寸一般为150 X 150 X 150mm。
[0015]将所述弹性密封袋套在所述框架上，并将弹性密封袋的开口例如用铜丝扎紧，由正方形框架支撑着的弹性密封袋将来留在混凝土内部，形成了混凝土内部的裂缝，而且例如弹性密封袋的橡胶制材质柔软，在浇注混凝土时会被挤压，所形成的裂缝几乎没有开度，这种裂缝形式更贴近真实工程中的混凝土裂缝。由于弹性密封袋例如气球也包住了铜管A和铜管B侧壁上的两个钻孔，因此，所述的混凝土内部的裂缝可通过铜管A和铜管B与外界联通。
[0016]在所述步骤一中将一套通水压的构件与方形混凝土模具固定在一起，其具体安装方法包括如下步骤:
步骤A:在混凝土模具的开口安装有一个夹具，所述通水压的构件固定在该夹具上，使得所述通水压的构件固定在所述混凝土模具中，所述通水压的构件位于所述混凝土模具的中间位置，且其中的正方形框架平行于模具的侧壁面，所述框架也可以是不平行于模具的侧壁面。
[0017]具体的，所述夹具由两个铁架构成，两个所述铁架中，其中一个铁架A长度大于所述模具的开口相应尺寸，其两端与模具可拆卸地固连，另一个铁架B长度较短，其与所述框架的长度相匹配；铁架B可拆卸地固定在铁架A上，铁架A和铁架B的相接触的侧面至少其一上设置凹槽，将所述通水压的构件中的两个管子放在所述凹槽中，固定铁架B与铁架A，即实现所述夹具对所述通水压的构件的固定。
[0018]进一步地，所述铁架A与模具的固定结构可以是:所述铁架A横跨所述模具的开口，所述铁架A的一端用螺丝固定在所述模具开口的一条边的中点处，所述铁架A的另一端则用螺丝固定在相对的另一条边的中点处。
[0019]在步骤A中，铁架B与铁架A将通水压的构件夹固前，应调整通水压的构件被夹固的位置至一个合适的地方，以使得通水压的构件是安装了所述正方形框架的那一端进入所述混凝土模具的里面，并且所述正方形框架位于所述模具的中心，且所述正方形框架平行于所述模具的侧壁面。
[0020]本发明提供的可施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法中制造试件的装置，包括一个方形模具、一个夹具和一套通水压的构件；
所述通水压的构件，其包括一个设定尺寸的二维框架，该二维框架外面设置弹性密封袋构成一密闭空间，两根管子的一端密封地插设在该密闭空间中，两根管子插设在该密闭空间中的管段上分别设置一孔，两个管段的孔分别设置在该密封空间的底部和顶部，作为两个管子的唯一连通密闭空间和外界的通孔，底部设孔的管子为进水管，顶部设孔的管子为出水管；
所述模具为一正方体顶部开口的容器，内部尺寸为150X150 X 150mm ；
所述夹具设置在所述模具的所述开口上，夹住所述通水压的构件中的两根管子，使得所述密闭空间置于模具中，而两根管子伸出在模具之外地固定在所述模具上，使得所述通水压的构件在模具中间定位。
[0021]优选地，所述通水压的构件中的两根管子为尺寸相同的铜管，两根所述铜管在所述模具之内的部分并排焊接在一起。
[0022]所述框架为正方形框架，所述正方形框架固定在管子的一端。
[0023]更具体地，所述正方形框架的中间再设置一根架杆，构成“日”字形框架。
[0024]所述框架由直径为0.5^1.0mm的铁丝构成。
[0025]优选地，所述弹性密封袋为气球。
[0026]弹性密封袋的厚度优选为0.Γ0.3mm。所述管子的内管径优选为2mm，外管径优选为 4mm。
[0027]所述弹性密封袋将正方形框架套住，扎紧所述弹性密封袋开口。
[0028]所述夹具将所述通水压的构件固定在所述方形模具中且所述正方形框架平行于所述模具的侧壁面，所述框架也可以是不平行于模具的侧壁面。
[0029]优选地，所述正方形模具为一面敞口其余五面封闭，内部尺寸为150X150X 150mm
的容器。
[0030]优选地，所述夹具由两个铁架构成，两个铁架中，其中一个长度大于所述模具的开口相应尺寸，其两端与模具可拆卸地固连，另一个长度较短，其与所述框架的长度相匹配，与长度较长的铁架的中部可拆地固连，两所述铁架相接触的侧面至少其一上设凹槽，供所述通水压的构件中的两个管子置于该凹槽中并被夹紧固定。
[0031]具体地，较长的所述铁架横跨所述模具的开口，其一端用螺丝固定在所述模具开口的一条边的中点处，其另一端则用螺丝固定在所述开口相对的另一条边的中点处。
[0032]较短的所述铁架可通过螺丝固定在较长所述铁架的中部。
[0033]具体地，所述模具为150X 150X 150mm的开口容器，所述框架为边长50X 50mm的日字形的正方形框架，弹性密封袋为气球，套设在框架上，两根管子与框架固定，管子从气球口伸出，气球口被扎紧密封，伸出气球口的管子被两个铁架夹持固定，较长的铁架横跨固定在模具的开口上，使得框架定位于模具的中心位置。
[0034]本发明提供的可施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法，可在混凝土试件上施加各种组合的双轴作用力，例如双轴压压、双轴拉压、双轴拉拉等；可实现向混凝土试件内部的裂缝中通压力水，直至混凝土试件被劈裂的劈裂实验。通过对双轴应力状态下的混凝土试件进行注水加压实验，能够得到复杂应力状态下混凝土中的裂缝受压力水作用而发生劈裂的水压数据，实验方法简单，但却能用来研究双轴应力状态下混凝土构件的水力劈裂问题。更进一步的，能为涉水混凝土建筑物，如深海建筑物、高混凝土坝等，提供避免水力劈裂发生的合理建议，保证这些涉水混凝土建筑物更安全和设计结构更合理。本发明提供的所述实验方法中使用的装置，结构简单，制备的混凝土试件符合实验要求。
[0035]下面结合附图对本发明作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1为进行施加双轴压压作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验的示意图。
[0037]图2为本发明提供的一种可施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法中使用的试件制作装置的结构示意图。
[0038]图3为本发明提供的制作装置中所述的通水压的构件的侧视结构示意图。
[0039]图3a为图3的俯视结构示意图。
[0040]图4为本发明提供的制作装置中用于固定通水压构件到模具上的夹具的结构示意图。
[0041]图4a为图4的A-A剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0042]如图1所示为本发明提供的施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法的示意图，在一 150X 150X 150mm的正方形混凝土试件I内固设一通水压的构件，其包括在混凝土试件I中设置的为构成一个正方形二维裂缝2的套设弹性密封袋的正方形框架，在该套设了弹性密封袋的正方形框架中伸出两根管子3构成向裂缝中注水施加水压的通道。在模拟实验中，可以在正方形混凝土试件I的竖直相对平面和水平相对平面上施加双向设定压力4，然后通过管子3向裂缝2中注水，直至试件破裂。
[0043]下面通过图2、图3、图3a、图4以及图4a描述可施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法和该方法所用装置及该装置制造方法。
[0044]( I)混凝土试件的制备
包括步骤一:制作一套通水压的构件，用于在混凝土试件中形成裂缝并提供向裂缝中通水压的通道；将所述通水压的构件与方形混凝土模具固定在一起；
步骤二:在所述模具中浇筑混凝土，经振捣后，养护混凝土至初凝，然后将所述模具拆除，而通水压的构件则会留在混凝土中；测试通水压的装置是否畅通，如果测试不畅则返回步骤一，或者将通水压的构件周围的混凝土除去，疏通通水压的构件，重新进行模具中浇注混凝土、振捣和养护过程再测试；如果测试畅通则将通水压的构件的进、出水口密封保护，继续养护至设定龄期；
具体地，制备150 X 150 X 150mm的正方体混凝土试件I，试件中间设置一个正方形裂缝2 (见图1)，裂缝面与混凝土试件的表面平行，裂缝的尺寸为50X50mm。实验原理图如图1所示。
[0045]制作试件的装置包括内部尺寸为150X150X150mm的方形模具8、一套通水压的构件和夹具，如图2、图3、图3a、图4、图4a所示。通水压的构件包括两根细铜管5、6和正方形框架7以及弹性密封袋，具体为气球11。如图4和图4a所示，夹具包括铁架9和铁架16以及螺栓10。
[0046]作为一个具体实施例，通水压的构件的制作有以下①?③个要点:
①.准备两根长度、内径、外径均相同的细铜管5、6，长度约为200_，内直经为2_，夕卜直径为4mm。在离开细铜管5 —端47mm长度的侧壁上钻孔13，然后再将细铜管5的此端口用堵头15封堵，如图3所示。在离开细铜管6—端3mm长度的侧壁上钻孔14。将细铜管5、6平行贴靠在一起，有钻孔的一端对齐，钻孔13和钻孔14的开口方向呈180°角，均指向外侧，如图3a所示。然后将细铜管5、6焊接在一起。
[0047]②.用直径为Imm的细铁丝做一个“日”字形的正方形框架7，外围尺寸为50 X 50mm。框架7被固定在已焊接好的细铜管5、6上，固定位置如图3所示，固定方式为焊接。
[0048]③.准备一个气球11,所述气球在非膨胀状态下应呈圆形，圆形的气球在实践中具有良好的对方形框架的适应性，气球口扎紧后也不会在绑扎口产生很多赘余。气球的直径应为3(T50mm，气球壁厚应为0.Γθ.3mm。将气球11套在正方形框架7上，并将气球的开口用铜丝12扎紧。由正方形框架7支撑着的气球11将来留在混凝土内部，形成了混凝土内部的裂缝2，并且气球11也包住了细铜管上的两个钻孔13、14，因此，混凝土内部的裂缝2可通过钻孔13、14以及细铜管5、6与外界联通。
[0049]具体的，夹具的制作有以下要点:
夹具如图4和图4a所示，其由铁架9、铁架16和螺栓10构成，铁架9长200mm，两端各为一段水平方向较竖直方向宽的连接薄片段，中间为一段竖直方向较水平方向宽的夹持薄片段，两个连接薄片段和夹持薄片段之间为锥形过渡段。在连接薄片段上打孔穿设螺栓10，用于与模具8的上部开口相对的两个边缘固定(见图2)。在夹持薄片段上铁架9的垂直面上设置有凹槽与细铜管5、6对应，在夹持薄片段位于凹槽的外侧，设置螺栓孔。铁架16的长度为50mm，其形状与铁架9的夹持薄片段的竖直方向的形状相匹配，铁架16上设置凹槽与铁架9上的凹槽对应、设置螺栓孔与铁架9夹持薄片段上的螺栓孔对应，通过在螺栓孔中穿设螺栓10将铁架9和铁架16固连，并将夹持于凹槽中的细铜管5、6固紧。所述两个铁架的尺寸见图4和图4a中的尺寸标注。按图4和图4a的尺寸和形状制作铁架9、铁架16。
[0050]安装通水压的构件、夹具和方形模具，如图2所示。较长的所述铁架9横跨所述模具的开口，其一端用螺丝10固定在所述模具8开口的一条边的中点处，其另一端则用螺栓10固定在所述开口相对的另一条边的中点处；较短的所述铁架16通过螺栓10固定在较长所述铁架9的中部，夹住两根铜管，在夹住铜管的过程中，调整通水压的构件被夹固的位置至一个合适的地方，以使得正方形框架7位于模具8的中心，且正方形框架7平行于模具8的侧壁面。将细铜管5、6的开口 3用油纸包裹保护。
[0051]在模具8的内面涂油，然后在模具8内填注混凝土。混凝土填注过程中应注意在框架7的两侧等量对称填注，从而尽量减小对框架7的侧推力，降低构件走位的风险。混凝土浇注满后，将模具8放在震动台上震动至混凝土表面泛浆。
[0052]在浇注现场，还要用出自同一搅拌机的混凝土制备一些常规的混凝土力学性能测试试件。
[0053]将所有混凝土试件运至养护室，在相同的条件下养护。一周后，进行拆模。拆模应先卸下螺栓10，将铁架9和铁架16拆除，然后拆除模具8。紧接着，测试细铜管5、6的开口3是否能顺畅的进、出水。
[0054]如果测试不畅则返工，重新制作；或者将通水压的构件周围的混凝土除去，疏通通水压的构件，重新进行模具中浇注混凝土、振捣和养护过程再测试。
[0055]确定通水顺畅后，将开口 3用油纸包裹保护。继续养护混凝土试件至设定的龄期，例如7天、28天、90天等。
[0056](2)实验安装过程
即步骤三:将养护后的混凝土试件安装在双轴实验机上，通过双轴实验机在混凝土试件上施加设定的双轴作用力。
[0057]将混凝土试件安装在双轴实验机上后，选择铜管6的开口 3与水压加压装置连接，作为进水口，另一个口则作为出水口。启动水压加压装置，向试件内的裂缝充水，待裂缝内的空气排完后，停止充水，密封出水口。开始进行混凝土构件水力劈裂模拟实验。
[0058](4)水压加压过程
双轴实验机在四个方向对试件施加恒压力4，如图1所示，压力值按实验的要求给定。通过水压加压装置向裂缝内施加高水压，水压采用梯级加压方式，直至混凝土被压力水劈裂为止。整个过程仔细观察试件表面有无漏水，以及压力表的读数有无骤降，压力表所能达到的最高值既是劈裂水压，记录试件劈裂时的水压。
[0059](5)测量混凝土试件的常规力学性能
在进行上述实验的同一天，还要对常规的混凝土力学性能测试试件进行测量，从而取得混凝土的抗拉、抗压等强度值，用于混凝土构件水力劈裂模拟实验的后续分析。
[0060]如果双轴作用力中有拉力，则在施加拉力作用的实验机动力臂和试件之间加一副钢刷。所述钢刷与所述试件粘接固定，粘接方法具体为，在方形混凝土所述试件的一个面上涂刷胶粘剂构成涂胶面，将钢刷的有刷毛的一面与混凝土试件的所述涂胶面相互粘接；然后在所述钢刷的另一个面上涂刷胶粘剂，将实验机的动力臂的端面与钢刷的所述涂胶面相互粘接。
[0061]现有技术中有对混凝土试件中的裂缝进行单轴应力状态下的水力劈裂实验，本发明在现有技术的基础上，提出了对混凝土试件中的裂缝进行双轴应力状态下的水力劈裂实验。对于实际工程中的涉水混凝土建筑物，其迎水面上裂缝的扩展除受缝内水压力控制外，还受到裂缝所处的平面二维复杂应力状态的控制(既双轴应力状态)，因此，研究可施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验有重要意义。这种实验将能够模拟更加贴近实际的应力状态，有助于更深入的研究混凝土构件的水力劈裂问题。
[0062]另外，本发明提供的装置，与现有技术，例如施加单轴作用力的实验装置相比较，试件的尺寸可大大减小。现有技术中的试件需要达到I米见方，而本试件可以小到0.2米见方。这是因为在成缝方面原来的方法与本发明本质不同，本发明采用了弹性密封袋的方式形成裂缝，例如，利用很轻巧的气球即形成了一个密闭空腔。本发明所设计的在试件中构成裂缝所采用的橡胶气球包裹方框的方法和结构，是前人没有尝试的，因为一般人认为弹性密封袋阻断了水压与混凝土的接触令实验不真实，也因此没有人想出如此小型化的成缝构件。但实践表明，弹性密封袋例如气球在混凝土中没有扩展的空间，在早期即被水压力击穿，之后的水力力劈裂实验将真实的模拟水压对裂缝的劈裂作用。
[0063]现有技术由于没认识到上述原理，所以为了形成密闭空腔，采用许多复杂的构件来密封，且构件尺寸较大，无法在150mm正方体混凝土试件中施展，从而也就无法用现有技术对试件施加双轴作用力。本发明中通水压的构件(即成缝构件)简单，体积小，置入在150mm正方体混凝土试件中占比小，所以对混凝土试件的整体性能影响小，实验得以进行。如果对混凝土试件影响很大，则得出的实验结果没有意义。
[0064]在试验中，为了消除实验机对混凝土试件变形的紧箍作用，可在试件与实验机间加一副钢刷。例如，通过粘接方法连接该钢刷。所述粘接方法具体为，在方形混凝土试件的一个面上涂刷胶粘剂构成涂胶面，例如环氧树脂，将钢刷的有刷毛的一面与混凝土试件的所述涂胶面相互粘接；然后在所述钢刷的另一个面上涂刷胶粘剂，将实验机的动力臂的端面与钢刷的所述涂胶面相互粘接。
【权利要求】
1.一种可施加双轴作用力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法，其特征在于包括如下步骤: 步骤一:制作一套通水压的构件，用于在混凝土试件中形成裂缝并提供向裂缝中通水压的通道；将所述通水压的构件与方形混凝土模具固定在一起； 步骤二:在所述模具中浇筑混凝土，经振捣后，养护混凝土至初凝，然后将所述模具拆除，而通水压的构件则会留在混凝土中；测试通水压的装置是否畅通，如果测试不畅则返回步骤一，或者将通水压的构件周围的混凝土除去，疏通通水压的构件，重新进行模具中浇注混凝土、振捣和养护过程再测试；如果测试畅通则将通水压的构件的进、出水口密封保护，继续养护至设定龄期； 步骤三:将养护后的混凝土试件安装在双轴实验机上，通过双轴实验机在混凝土试件上施加设定的双轴作用力； 步骤四:经由通水压的构件向混凝土试件内部施加水压，直至使得所述试件被劈裂； 记录试件劈裂时的水压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:在所述步骤三，将养护后的混凝土试件安装在双轴实验机上时，如果要通过双轴实验机在混凝土试件上施加拉力，则应采用胶粘剂将试件与实验机的动力臂粘接。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:在所述试件与实验机的动力臂之间加一畐O钢刷。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:所述钢刷与所述试件粘接固定，粘接方法具体为，在方形混凝土所述试件的一个面上涂刷胶粘剂构成涂胶面，将钢刷的有刷毛的一面与混凝土试件的所述涂胶面相互粘接；然后在所述钢刷的另一个面上涂刷胶粘剂，将实验机的动力臂的端面与钢刷的所述涂胶面相互粘接。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于:在所述步骤一中制作一套所述通水压的构件，其具体制作方法包括如下步骤: (1)准备两根长度、内径、外径均相同的铜管:铜管A和铜管B; (2)在离开铜管A的a端45飞Omm长度的铜管A的侧壁上钻孔，钻孔深度要求穿透铜管A的管壁厚度，然后将铜管A的a端封闭；对于铜管B，在离开铜管B的a端O飞mm长度的铜管B的侧壁上钻孔，钻孔深度要求穿透铜管B的管壁厚度； (3)将铜管A和铜管B平行贴靠在一起，两铜管的a端在同一端，在长度方向上a端对齐，从a端起的一段，两铜管并排固定在一起，且铜管A侧壁上的所述钻孔和铜管B侧壁上的所述钻孔，相互背靠，且均指向外侧； (4)还准备一正方形的框架，并被固定在所述铜管A和铜管B的a端，两铜管上的所述钻孔均位于该框架之内； (5)再准备一个弹性密封袋；将所述弹性密封袋套在所述框架上，并将弹性密封袋的开口扎紧而构成密闭空间； (6)两铜管并排固定的一端位于所述方形混凝土模具内，两铜管的b端口在混凝土模具之外，两个铜管的b端口与所述密闭空间连通。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于:所述框架的所述正方形的边长为50mm；和/或，所述框架由直径为0.5^1.0mm的铁丝做成；和/或，所述弹性密封袋为气球，在非膨胀状态下呈圆形；和/或，所述弹性密封袋的直径为3(T50mm ;和/或，所述弹性密封袋壁厚为0.Γ0.3mm ;和/或，所述模具的尺寸为150X 150X 150mm ;和/或，所述铜管为其内径为2mm,外径为4mm的细铜管；和/或， 混凝土模具的开口上安装有一个夹具，所述通水压的构件固定在该夹具上，使得所述通水压的构件固定在所述混凝土模具中；和/或， 所述通水压的构件位于所述混凝土模具的中间位置且其中的正方形框架平行于模具的侧壁面；和/或， 所述夹具由两个铁架构成，两个所述铁架中，其中一个铁架A长度大于所述模具的开口相应尺寸，其两端与模具可拆卸地固连，另一个铁架B长度较短，其与所述框架的长度相匹配；铁架B可拆卸地固定在铁架A上，铁架A和铁架B的相接触的侧面至少其一上设置凹槽，将所述通水压的构件中的两个与外界连通的管子放在所述凹槽中，固定铁架B与铁架A，即实现所述夹具对所述通水压的构件的固定。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述铁架A与模具的固定结构是:所述铁架A横跨所述模具的开口，铁架A的一端用螺丝固定在所述模具开口的一条边的中点处，所述铁架A的另一端则用螺丝固定在相对的另一条边的中点处；和/或， 所述铁架B与铁架A将通水压的构件夹固前，应调整通水压的构件被夹固的位置至一个合适的地方，以使得通水压的构件是安装了所述正方形框架的那一端进入所述混凝土模具的里面，并且所述正方形框架位于所述模具的中心，且所述正方形框架平行于所述模具的侧壁面。
8.—种可施加双轴应力的混凝土构件水力劈裂模拟实验设计方法中制造试件的装置，其特征在于:包括一套通水压的构件、一个方形模具和一个夹具； 所述通水压的构件，其包括一个设定尺寸的二维框架，该二维框架外面设置弹性密封袋构成一密闭空间，两根管子的一端密封地插设在该密闭空间中，两根管子插设在该密闭空间中的管段上分别设置一孔，两个管段的孔分别设置在该密封空间的底部和顶部，作为两个管子的唯一连通密闭空间和外界的通孔，底部设孔的管子为进水管，顶部设孔的管子为出水管； 所述模具为一正方体顶部开口的容器； 所述夹具设置在所述模具的所述开口上，夹住所述通水压的构件中的两根管子，使得所述密闭空间置于模具中，而两根管子伸出在模具之外地固定在所述模具上，使得所述通水压的构件在模具中间定位。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于:所述通水压的构件中的两根管子为尺寸相同的铜管，两根所述铜管在所述模具之内的部分并排焊接在一起；和/或， 所述框架为正方形框架，所述正方形框架固定在所述铜管的一端；和/或， 所述正方形框架的中间再设置一根架杆，构成“日”字形框架；和/或， 所述框架为直径为0.5^1.0mm的铁丝制成；和/或， 所述弹性密封袋为气球；和/或， 弹性密封袋为气球，气球皮的厚度为0.Γ0.3mm ;和/或， 所述管子的内径为2mm外管径为4mm ;和/或， 所述弹性密封袋将正方形框架套住，扎紧所述弹性密封袋开口 ；和/或， 所述夹具将所述通水压的构件固定在所述方形模具上；和/或， 所述正方形模具为一面敞口其余五面封闭，内部尺寸为150X 150X 150mm的容器；和/或， 所述夹具由两个铁架构成，两个铁架中，其中一个长度大于所述模具的开口相应尺寸，其两端与模具可拆卸地固连，另一个长度较短，其与所述框架的长度相匹配，与长度较长的铁架的中部可拆地固连，两所述铁架相接触的侧面至少其一上设凹槽，供所述通水压的构件中的两个管子置于该凹槽中并被夹紧固定；和/或， 所述模具为150 X 150 X 150mm的开口容器，所述框架为边长50 X 50mm的日字形的正方形框架，所述弹性密封袋为气球，套设在框架上，两根管子与框架固定，管子从气球口伸出，气球口被扎紧密封，伸出弹性密封袋或气球口的管子被两个铁架夹持固定，较长的铁架横跨固定在模具的开口上，使得框架定位于模具的中心位置。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于:较长的所述铁架横跨所述模具的开口，其一端用螺丝固定在所述模具开口的一条边的中点处，其另一端则用螺丝固定在所述开口相对的另一条边的中点处； 较短的所述铁架通过螺丝固定在较长所述铁架的中部。
【文档编号】G01N1/28GK104237021SQ201410469587
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】贾金生, 汪洋, 冯炜, 常凊睿, 郑璀莹, 杨会臣 申请人:中国水利水电科学研究院, 清华大学