一种水泥基材料抗裂性能快速测试装置的制作方法

本实用新型涉及建筑材料性能测试，特别涉及一种水泥基材料抗裂性能快速测试装置。

背景技术：

砂浆和混凝土等水泥基材料是建筑工程领域最常用的建筑材料，其优越的性能得到业界人士的普遍认可。随着我国基础建设进程大幅加快，大批量的砂浆和混凝土等水泥基材料被广泛投入使用，与此同时，水泥砂浆或混凝土在实际工程中易开裂的特征也暴露出来。工程结构中裂缝的出现，一方面影响了建筑物的美观，另一方面裂缝的出现极大地降低了建筑结构的承载力，甚至为有害物质进入腐蚀钢筋提供了通道，降低了结构的耐久性。因此采用正确的方法简单、快速检测和评价水泥砂浆和混凝土的开裂性能，对防范和处置建筑物的开裂问题具有重要意义。

目前环形约束收缩抗裂方法被较为广泛地应用于水泥基材料的早期抗裂性能评估，实验时用钢制圆环同时给水泥基材料提供径向和切向的均匀约束，使其不能自由收缩，利用该方法能检测不同配合比的水泥基材料、不同温度湿度条件养护的水泥基材料以及掺入不同外加剂下水泥基材料的开裂行为。但这种圆环约束测试方法具有一定的局限性，对于某些抗裂性较强的混凝土，限制混凝土收缩的圆环提供的约束程度不足，导致水泥基材料开裂时间较长，裂缝难以观测，甚至在整个实验过程中无肉眼可见的裂缝。因此，目前亟需一种新的水泥基材料抗开裂性能评价装置及测定方法，它应当满足检测装置简单、试验周期相对较短、裂缝明显、便于观测等要求，用于检测水泥基材料的抗裂性能，从而实现工程应用推广。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足,提供一种较快测定水泥基材料抗裂性能的评价装置，可解决现有评价方法存在的试验周期长、不宜观察裂缝的问题。

本实用新型采用以下的方案实现：

一种水泥基材料抗裂性能快速测试装置，包括抗裂装置、若干和计算机电路连接的应变片，所述的抗裂装置包括阶梯型底板、由外至内同心地设置在所述阶梯型底板上的环形外模板和内钢环，所述应变片沿周向均匀设置在所述内钢环内周壁上，所述内钢环外周壁上设置有诱导开裂构件，所述诱导开裂构件包括环形带肋钢筋、若干角钢，所述角钢沿周向均匀设置在所述内钢环外周壁，所述环形带肋钢筋固定在内钢环外周壁上。

本方案通过在所述内钢环外周壁设置角钢和带肋钢筋诱导水泥基材料开裂，克服了圆环实验中由于约束不足而导致开裂时间较长的缺点，增加圆环开裂敏感性，大大缩短了试验进行时间。其中带肋钢筋其作用主要是用于增强水泥基材料收缩过程中约束程度，增加开裂敏感性。

进一步地，所述的阶梯型底板由钢材制成，其底面为正方形，顶面同心地设置有两个分别与所述环形外模板和内钢环的内径相匹配的圆形凸台。

进一步地，所述的环形外模板包括两个半圆塑料模板，两个半圆塑料模板通过对接螺栓连为一体，方便安装和拆除。

进一步地，所述的带肋钢筋沿圆周方向焊接于所述内钢环外周壁的二分之一高度位置。该处试件易出现裂缝，所述带肋钢筋通过自身较大刚度约束以及螺纹凸起引发的应力集中，诱导水泥基材料快速开裂。

进一步地，所述角钢沿周向分别焊接设置在所述内钢环外周壁的四等分线处，同时沿内钢环轴向从顶部焊至二分之一高度处，可以保证水泥基材料的约束均匀分布，并在角钢肢背处形成应力集中，便于观察混凝土的抗裂性能。

进一步地，所述带肋钢筋选用直径为10-16mm，为水泥基材料提供足够诱导作用。

进一步地，所述应变片沿周向分别设置在所述内钢环内周壁的四等分线处，且均位于所述内钢环的二分之一高度位置。在诱导开裂构件作用下，水泥基材料在此处最易出现裂缝，所述应变片设置于此可以快速得到水泥基材料在约束条件下的开裂数据。

进一步地，所述的内钢环内径为140-150mm，厚度为20-30mm，高度为80-120mm。所述的内钢环在该尺寸下，可以对混凝土内侧面提供足够刚度的环向变形约束，使水泥基材料快速开裂；同时确保其内侧面应变片可以检测出应变的突变。

进一步地，所述的半圆塑料模板的半径为200-220mm，高度为80-120mm。该尺寸的设置在减少实验材料用量的基础之上同时保证所述的内钢环和所述的外塑料模板间距大于水泥基材料的骨料最大粒径。

与现有技术相比，该实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过设置角钢、带肋钢筋构件诱导水泥基材料开裂，克服了圆环实验中由于约束不足而导致开裂时间较长的缺点，增加圆环开裂敏感性，大大缩短了试验进行时间。配套设置的应变片和计算机检测装置，可以通过内环的应变变化实时监测水泥基材料在开裂中的变形情况，准确测定开裂时间，较精确地测定水泥基材料的抗裂性能。

附图说明

图1是本实用新型模具俯视结构示意图；

图2是本实用新型模具的A-A剖面结构示意图；

图3a是诱导开裂构件中带肋钢筋的轴向示意图；

图3b是诱导开裂构件中带肋钢筋的截面示意图；

图4是诱导开裂构件中角钢的截面示意图。

图中标号说明：1-阶梯型底板、2-半圆塑料模板、3-带肋钢筋、4-内钢环、5-应变片、6-角钢、7-对接螺栓。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚，以下将通过具体实施方式和相关附图，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1~2所示，一种水泥基材料抗裂性能快速测试装置，包括抗裂装置、工作应变片5和计算机，其中，抗裂装置包括阶梯型底板1、内钢环4、环形外模板和诱导开裂构件，所述的内钢环内径为150mm，厚度为25mm，高度为100mm，所述诱导开裂构件由带肋钢筋3和角钢6组合而成。所述环形外模板由两半圆塑料模板2通过对接螺栓7在接合处连接，所述的半圆塑料模板2的半径为210mm，高度为100mm。所述的阶梯型底板由钢材制成，其底面为500mm×500mm的正方形，总高度为50mm，阶梯形底板1上同心设置的圆形凸台具有两级阶梯，环形外模板卡在第一级阶梯上，内钢环4卡在第二级阶梯上。

所述内钢环4外周壁设置有诱导开裂构件，包括带肋钢筋3和角钢6，用于增强水泥基材料收缩过程中约束程度，增加开裂敏感性。如图3a和图3b所示，所述带肋钢筋3选用直径为12mm的HPB400钢筋，钢筋沿内钢环4外侧圆周面焊接，且焊接于内钢环4外侧二分之一高度位置处；如图4所示，所述角钢6钢材选用Q235钢，规格为L30×30×4，所述角钢6两边缘焊接于内钢环4外周壁，沿内钢环4轴向从顶部焊至内钢环4的二分之一高度处。所述内钢环4内周壁设置有应变片5，所述应变片5分别设置在内钢环4内周壁四等分线处，且均位于所述内钢环4高度方向二分之一的位置，用于感应记录内钢环4微小变形，通过应变记录反映约束混凝土的开裂时间。

采用所述装置的水泥基材料抗裂性能快速测定方法，包括步骤：

第一步：在装置组装完成后，在环形外模板的内表面处涂以机油,以防其和砂浆或混凝土粘结；

第二步：在环形外模板和内钢环4之间浇筑砂浆或混凝土，经养护24h后拆除外环形外模板，得到水泥基材料环；

第二步：采用防水材料如环氧树脂密封所述水泥基材料环的上表面，并将其置于温度为20±2℃和湿度为40%-70%的环境中养护；

第三步：观测记录内钢环上的应变，若发生突变即表示该高度处的砂浆或混凝土开裂，记录水泥基材料环的开裂时间，同时观测水泥基材料环外表面的裂缝宽度、长度，以开裂时间和裂缝的开展情况评价水泥基材料环的早龄期抗裂性能。

本实施方式对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步地详细说明，所应说明的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。