一种外圆内方的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：

混凝土材料因其具有可塑性和整体性好、耐火性和防水性能强且取材容易，经济效益优良的特点，成为了当今世界上在建筑工程和许多水利水电工程中使用最为普遍的建筑材料之一。但混凝土的抗拉强度仅为抗压强度的1/17~1/8，这就导致了混凝土容易开裂。混凝土裂缝一旦产生，就会导致结构完整性的丧失，这不但会使混凝土结构中的钢筋提前锈蚀，降低结构耐久性，还可能产生结构裂缝直接降低结构的承载力。因此，建立完善的混凝土开裂检测、评价、分析与预测体系，并利用这个体系尽量减少混凝土裂缝的出现，是混凝土在未来中应用需要解决的问题。

目前世界上应用比较广泛的水泥基材料的早期抗裂性能评估方法包括圆环约束收缩法和平板约束收缩法。平板法主要用于评价水泥基材料由于水化反应造成的开裂,与工程实际不相符，且试验可重复性差，精度不高；圆环约束试验法能够综合反映混凝土徐变、干缩以及弹性模量等内因对试件开裂的影响，与实际工程中混凝土受约束开裂情形比较接近且试验装置简单，试件体积较小，试验的影响远少于平板法，操作简单方便，混凝土环受力均匀，试验的可重复性和精确性都较好。但其存在试验周期长、开裂位置不确定造成裂缝观察困难等问题,影响了其推广使用。

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、操作容易、试验周期相对较短、裂缝明显、便于观测、与工程实际情形符合等要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新的水泥基材料抗开裂性能评价装置及测定方法，其具有操作简单、试验周期短、易于推广的特点，以克服目前混凝土抗裂性能评价方法试验周期长、裂缝难以预测和观察的缺点。

本方案的技术方案是：

一种外圆内方的水泥基材料抗裂性能快速测试装置，包括阶梯形底板，所述阶梯形底板上由外至内同心地设置有环形外模板和正方形内钢模，所述正方形内钢模外周壁上固定设置有诱导开裂构件，所述诱导开裂构件包括两根环形带肋钢筋，所述环形带肋钢筋上下平行地固定在正方形内钢模的外周壁上。

本方案通过所述方形内钢模的4个直角顶点和在内钢环外周壁设置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。其中方形内钢模的作用为使水泥基材料试件在4个直角顶点处产生形状突变，增加开裂敏感性并确定裂缝产生位置；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，所述阶梯形底板由钢材制成，其底面为正方形，顶面分别设置两个形心位置重叠的与所述环形外模板内径匹配的凸台和与正方形内钢模内孔尺寸相匹配的方形凸台。

进一步地，所述的环形外模板包括两个半圆PVC模板，两个半圆PVC模板通过分布于圆环两侧的两对对接螺栓连为一体，避免漏浆，便于水泥基材料的成型和模具的组装和拆除。

进一步地，所述的两根带肋钢筋沿周长方向分别焊接于所述正方形内钢模外周壁的三分之一和三分之二高度位置，以实现水泥基材料试件较为均匀的受约束状态。

进一步地，所述带肋钢筋直径为10-14mm，在保证水泥基材料试件具有足够约束状态的同时，又方便试件的浇筑和成型。

进一步地，所述的环形外模板和正方形内钢模的高度均为100±10mm，为肉眼可见的裂缝的产生提供足够的空间并判断裂缝在高度方向的走向和趋势。

进一步地，所述的正方形内钢模外边长为175±10mm，所述的环形外模板的内径为330±10mm，保证正方形内钢模与环形外模板之间最小距离为30mm左右，使水泥基材料在最薄处更易出现裂缝。

进一步地，所述的正方形内钢模厚度为25±5mm，保证内钢模具有足够的刚度以抵抗水泥基材料试件的收缩，为试件提供约束状态。

进一步地，所述的环形外模板的厚度为10±2mm，在保证试件成型质量的同时减轻模具的自重。

进一步地，所述的阶梯形底板由钢材制成，其厚度为30±2mm，使装置具有足够的底面刚度。

本实用新型通过将内钢模改为正方形，设置带肋钢筋构件诱以导水泥基材料开裂，克服了圆环实验中由于约束不足而导致开裂时间较长、开裂位置不确定、裂缝难以观测的缺点，增加圆环开裂敏感性，使裂缝出现的位置相对确定，大大缩短了试验进行时间。同时由于固定约束的存在，装置可产生肉眼可见的裂缝，只需肉眼观测或借助一些简单仪器即可测定开裂时间和裂缝长度，从而较简便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；

图中标号说明：1-阶梯形底板、2-半圆PVC模板、3-正方形内钢模、4-带肋钢筋、5-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，一种外圆内方的水泥基材料抗裂性能快速测试装置，包括阶梯型底板1、环形外模板、正方形内钢模3和诱导开裂构件，所述的正方形内钢模3边长为175mm，厚度为25mm，高度为100mm，所述诱导开裂构件由两根带肋钢筋4组合而成。所述环形外模板由两半圆PVC模板2通过对接螺栓5在接合处连接，所述的半圆PVC模板2的内径为330mm，高度为100mm。所述的阶梯型底板1由钢材制成，其底面为400mm 400mm的正方形，总高度为30mm，阶梯形底板1上具有两级阶梯，环形外模板卡在第一级圆形阶梯上，正方形内钢模3卡在第二级方形阶梯上。

所述正方形内钢模3外周壁设置有诱导开裂构件，包括两根带肋钢筋4，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4选用直径为10mm的HRB400钢筋，钢筋沿方形内钢模4外侧四个矩形平面焊接，且分别焊接于方形内钢模4外侧三分之一和三分之二高度位置处。

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PVC材料的环形外模板的内表面、正方形内钢模3的外表面和底板处均涂以机油,以防其和砂浆或混凝土粘结，以方便拆模并保证试件成型良好；

第二步：在环形外模板和正方形内钢模3之间浇筑砂浆或混凝土，经养护24h后拆除环形外模板，得到水泥基材料试件；

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：每隔一段固定的时间需用肉眼或便携式电子显微镜观测水泥基材料圆环外壁尤其是正方形内钢模3的4个顶点处的开裂情况，记录水泥基材料圆环的开裂时间，同时观测外表面的裂缝宽度、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。