一种测量水泥基试件开裂程度的方法及系统与流程

本发明涉及水泥基材料自修复技术领域，特别涉及一种测量水泥基试件开裂程度的方法及系统。

背景技术：

水泥基材料是现代建筑材料研究中使用最为广泛的材料之一，特别是混凝土材料。目前，水泥基材料自修复性能的研究是当前土木工程材料研究的热点，而裂缝的修复程度是评价自修复效率的指标之一。为了评价裂缝的修复程度，需要对裂缝的体积进行测量。传统的裂缝体积测量主要是通过混凝土裂缝面三维轮廓的重建与分析。若直接使用此类方法，则需要引进特定仪器设备、计算机程序编程，数据处理过程繁杂。并且，由于只是裂缝面的测量，其只能测量混凝土样品裂缝面的表面轮廓，大致求出裂缝总体积，并不能准确测量混凝土样品各裂缝的体积。

同时，现有测量方法主要有电学显微镜测量裂缝方法，然而其也只能粗略测量混凝土表面裂缝的平均宽度或裂缝口总面积。所以现有的这两种方法均难以实现混凝土样品裂缝体积的准确测量。

此外，在测试球状混凝土样品时，由于承板为光滑平面，导致样品存在发生偏移的可能性，测试实验的稳定性也会由此受到影响。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种测量水泥基试件开裂程度的方法及系统，可以方便简单的广泛应用于各种形状混凝土试样裂缝体积的测量，为混凝土自修复性能评价及其他耐久性试验研究提供实验基础。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种测量水泥基试件开裂程度的方法，包括如下步骤：

填充水泥基试件：将具有若干个裂缝区域的水泥基试件置于液态的填充物中，使液态的填充物充满水泥基试件的若干个裂缝区域的内部；

获取待测填充物：冷却液态的填充物并使其凝固，取出水泥基试件，对水泥基试件加热使得若干个裂缝区域的内部的填充物熔化流出；

求得裂缝区域体积：收集流出的填充物并称量其质量，通过预定的质量密度关系计算流出的填充物的体积，从而得出水泥基试件所有裂缝区域的总体积。

所述的测量水泥基试件开裂程度的方法中，在所述将具有若干个裂缝区域的水泥基试件置于液态的填充物中，使液态的填充物充满水泥基试件的若干个裂缝区域的内部的步骤之前，还包括步骤：

使用密封件将水泥基试件上若干个裂缝区域以外的部分包裹密封。

所述的测量水泥基试件开裂程度的方法中，在所述使用密封件将水泥基试件上若干个裂缝区域以外的部分包裹密封的步骤之前，还包括步骤:

标记水泥基试件的所有裂缝区域的位置。

所述的测量水泥基试件开裂程度的方法中，所述将具有若干个裂缝区域的水泥基试件置于液态的填充物中，使液态的填充物充满水泥基试件的若干个裂缝区域的内部的步骤具体包括：

将固态的填充物置于真空皿中，加热真空皿使填充物熔化为液态，再将具有若干个裂缝区域的水泥基试件置于液态的填充物中；

密封真空皿，使用真空泵对真空皿抽取空气，使液态的填充物完全充满水泥基试件的若干个裂缝区域的内部；

使真空泵停止工作。

所述的测量水泥基试件开裂程度的方法中，所述冷却液态的填充物并使其凝固，取出水泥基试件，对水泥基试件加热使得若干个裂缝区域的内部的填充物熔化流出的步骤具体包括：

冷却液态的填充物并使其凝固，取出填充后的水泥基试件并除去密封件和裂缝区域的表面的填充物；

将水泥基试件置于水中加热，使水泥基试件上若干个裂缝区域的内部的填充物熔化流出。

所述的测量水泥基试件开裂程度的方法中，所述填充物为蜡质填充物或脂质填充物。

一种测量水泥基试件开裂程度的系统，包括：

具有若干个裂缝区域的水泥基试件；

用于将液态的填充物充满水泥基试件的若干个裂缝区域的内部的填充装置；

用于对水泥基试件加热使得若干个裂缝区域的内部的填充物熔化流出的加热装置；

用于对流出的填充物的质量进行测量的称量装置。

所述的测量水泥基试件开裂程度的系统中，所述水泥基试件上若干个裂缝区域以外的部分粘贴有密封件。

所述的测量水泥基试件开裂程度的系统中，所述填充装置包括水浴锅、真空皿、真空泵、气管和填充物，所述真空皿设置于水浴锅的内部，所述填充物设置于真空皿的内部，所述真空泵通过气管连通真空皿的内部。

所述的测量水泥基试件开裂程度的系统中，还包括用于对填充物进行干燥的干燥装置。

相较于现有技术，本发明提供一种测量水泥基试件开裂程度的方法及系统，其中，所述方法包括包括如下步骤：填充水泥基试件：将具有若干个裂缝区域的水泥基试件置于液态的填充物中，使液态的填充物充满水泥基试件的若干个裂缝区域的内部；获取待测填充物：冷却液态的填充物并使其凝固，取出水泥基试件，对水泥基试件加热使得若干个裂缝区域的内部的填充物熔化流出；求得裂缝区域体积：收集流出的填充物并称量其质量，通过预定的质量密度关系计算流出的填充物的体积，从而得出水泥基试件所有裂缝区域的总体积。通过本发明中的测量水泥基试件开裂程度的方法及系统，不仅操作简单，可重复性高，不需要引入特定设备，而且成本较低，便于广泛应用于各种形状混凝土试样裂缝体积的测量，从而可方便的为混凝土自修复性能评价及其他耐久性试验研究提供实验基础。

附图说明

图1为本发明提供的测量水泥基试件开裂程度的系统中水泥基试件的较佳实施例的结构示意图。

图2为本发明提供的测量水泥基试件开裂程度的系统中填充装置的较佳实施例的结构示意图。

图3为本发明提供的测量水泥基试件开裂程度的方法的流程图。

图4为本发明提供的测量水泥基试件开裂程度的方法中步骤S100的流程图。

图5为本发明提供的测量水泥基试件开裂程度的方法中步骤S200的流程图。

图中，10、水泥基试件；11、裂缝区域；12、密封件；20、水浴锅；30、真空皿；40、真空泵； 50、气管；60、填充物。

具体实施方式

本发明提供一种测量水泥基试件开裂程度的方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中的测量水泥基试件开裂程度的系统包括待测量的水泥基试件，请参阅图1,其为本发明提供的水泥基试件的较佳实施例的结构示意图，所述水泥基试件10的形状一般为圆柱状，其具有若干个裂缝区域11（图中仅表示出其中一处），且在所述水泥基试件上若干个裂缝区域以外的部分粘贴有密封件12，使得在水泥基试件10上只有裂缝区域11暴露于空气中。此时本发明通过填充裂缝区域暴露于空气中的部分，再算出填充部分的体积，可得出若干个裂缝区域的总体积。

在本发明提供的测量水泥基试件开裂程度的系统中，还包括用于将液态的填充物充满水泥基试件的若干个裂缝区域的内部的填充装置。请继续参阅图2，为本发明提供的填充装置的较佳实施例的结构示意图，所述填充装置（图中未标号）包括水浴锅20、真空皿30、真空泵40、气管50和填充物60，所述真空皿30设置于水浴锅20的内部，所述填充物60设置于真空皿30的内部，所述真空泵40通过气管50连通真空皿30的内部。首先常温下真空皿内的填充物为固态，当水浴锅对真空皿进行持续加热使得真空皿内的填充物完全熔化为液态后，此时可将水泥基试件放入真空皿中进行填充，并通过使用真空泵对真空皿抽真空，可以加速液态的填充物完全的进入试样的裂缝区域中。

值得一体的是，本发明中的填充物选择为常温下为固态，加热后可熔化为液态的物质，具体选择为在-18～25℃时为固态，35～80℃时为液态且不溶于水的物质，如蜡、脂等，本实施例采用熔点在58℃左右的颗粒蜡。且当采用如蜡、脂等物质作为蜡质填充物或脂质填充物时，其熔化后流动性较好，既不溶于水又不与混凝土试样反应，从而可避免造成测量误差。

本发明中的密封件可为包裹性良好的密封胶带，通过使用包裹性良好的密封胶带密封包裹水泥基试件上若干个裂缝区域以外的部分，可在水泥基试件填充后，通过撕下胶带轻松除去多余的填充物，即避免了后期难以完全刮去水泥基试样其余表面凝固蜡的繁琐，以及去除试样缺陷所带来的影响。

在本发明提供的测量水泥基试件开裂程度的系统中，还包括用于对水泥基试件加热使得若干个裂缝区域的内部的填充物融化流出的加热装置。所述加热装置具体可为与填充装置中同样的水浴锅，通过水浴加热使得填充物流出并浮于水面，再进行打捞收集。

此外，本发明提供的测量水泥基试件开裂程度的系统中，还包括用于对填充物进行干燥的干燥装置以及用于对流出的填充物的质量进行测量的称量装置。所述干燥装置具体可为吸水抹布或风扇等。例如，当填充物流出并被收集完毕后，可通过风扇产生气流带走填充物表面的水蒸气，加速填充物中残留水分的蒸发。之后，通过称量装置，如天平、电子称等，对干燥后的填充物的质量进行测量，根据填充物的质量密度关系计算出收集到的填充物的体积，即可得出裂缝区域的总体积。

基于上述测量水泥基试件开裂程度的系统，请参阅图3，本发明还提供一种测量水泥基试件开裂程度的方法，其包括以下步骤：

S100、填充水泥基试件：将具有若干个裂缝区域的水泥基试件置于液态的填充物中，使液态的填充物充满水泥基试件的若干个裂缝区域的内部；

S200、获取待测填充物：冷却液态的填充物并使其凝固，取出水泥基试件，对水泥基试件加热使得若干个裂缝区域的内部的填充物熔化流出；

S300、求得裂缝区域体积：收集流出的填充物并称量其质量，通过预定的质量密度关系计算流出的填充物的体积，从而得出水泥基试件所有裂缝区域的总体积。

进一步的，在所述步骤S100之前，还包括步骤：

S101、使用密封件将水泥基试件上若干个裂缝区域以外的部分包裹密封。

更进一步的，在步骤S1001之前，还包括步骤：

S102、标记水泥基试件的所有裂缝区域的位置。具体可将已经产生并具有若干个裂缝区域的混凝土样品置于可观察到微小裂缝的仪器下，如光学显微镜下观察所有表面裂缝区域的位置，并标记裂缝位置。从而方便后续对非裂缝区域的表面采用密封胶布进行密封的步骤，提高密封的准确度。

具体的，请参阅图4，所述步骤S100具体包括：

S110、将固态的填充物置于真空皿中，加热真空皿使填充物熔化为液态，再将具有若干个裂缝区域的水泥基试件置于液态的填充物中；

S120、密封真空皿，使用真空泵对真空皿抽取空气，使液态的填充物完全充满水泥基试件的若干个裂缝区域的内部；

S130、使真空泵停止工作。

更具体的，请参阅图5，所述步骤S200具体包括:

S210、冷却液态的填充物并使其凝固，取出填充后的水泥基试件并除去密封件和裂缝区域的表面的填充物；

S220、将水泥基试件置于水中加热，使水泥基试件上若干个裂缝区域的内部的填充物熔化流出。

为了更好的理解本发明，以下结合图1～图5对本发明提供的测量水泥基试件开裂程度的方法进行详细的说明：

密封包裹开裂试件：取一尺寸为φ100mm×50mm的混凝土试样，将试样置于压力试验机上加载制造裂缝。将已产生裂缝的试样置于光学显微镜下观察裂缝位置，并标记下并用密封胶布包裹裂缝邻面。

液态蜡浸入裂缝：本实施例采用熔点约为58℃的颗粒蜡。将颗粒蜡置于真空皿中并置于用水浴锅中，加热至70℃使得固态颗粒蜡完全熔化。此时将上步骤包裹好的试样置于真空皿中，完全浸泡在液态蜡中。用真空泵抽真空约30min以加速液态蜡进入试样裂缝中。

清理试样表面蜡：待完成上步骤后，将水浴温度逐渐降低，当液态蜡完全凝固时，将试样取出，用小刀将覆盖在胶布上和裂缝口处多余的蜡刮去以重复使用，并将胶布撕掉，得到只有裂缝中充满蜡的混凝土试样。

取出试样裂缝中蜡：将3步骤中最后得到的试样浸泡于温度在70℃左右的热水中约30min，待蜡完全熔化且从裂缝中流出。此时将热水降至常温，蜡凝固且漂浮于水面上，用密筛子将蜡捞出，待蜡面干燥后，将蜡置于天平上称量质量，根据蜡的质量密度关系计算出收集到的蜡的体积，最后得出裂缝总体积。

本实施例避免了特定设备的引入，测量步骤简便，经济性能好，采用如颗粒蜡等作为测量介质不与混凝土样品反应并可重复使用，测量的总裂缝体积结果较为精确。

综上所述，本发明提供的测量水泥基试件开裂程度的方法及系统，其中，所述方法包括包括如下步骤：填充水泥基试件：将具有若干个裂缝区域的水泥基试件置于液态的填充物中，使液态的填充物充满水泥基试件的若干个裂缝区域的内部；获取待测填充物：冷却液态的填充物并使其凝固，取出水泥基试件，对水泥基试件加热使得若干个裂缝区域的内部的填充物熔化流出； 求得裂缝区域体积：收集流出的填充物并称量其质量，通过预定的质量密度关系计算流出的填充物的体积，从而得出水泥基试件所有裂缝区域的总体积。通过本发明中的测量水泥基试件开裂程度的方法及系统，不仅操作简单，可重复性高，不需要引入特定设备，而且成本较低，便于广泛应用于各种形状混凝土试样裂缝体积的测量，从而可方便的为混凝土自修复性能评价及其他耐久性试验研究提供实验基础。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。