可避免加工损伤的大体积混凝土界面过渡区硬度测试方法与流程

本发明涉及混凝土性能测试方法，尤其涉及一种可避免加工损伤的大体积混凝土界面过渡区维氏显微硬度测试方法。

背景技术：

混凝土界面过渡区是混凝土中最为薄弱的区域，尤其对于大体积混凝土，它的力学性能性能直接影响到混凝土抗裂性，研究中多采用测试其显微硬度的方法表征其力学性能。其过程需要将混凝土试件加工至可进行维氏显微硬度测试的大小约(20mm×40mm×40mm)，随后将测试表面反复打磨直至光滑，然后采用显微硬度仪器进行测试，但是该方法存在以下不足：

1.加工过程(通常是切割)形成的振动过大，而界面过渡区性能薄弱，容易在加工过程产生微裂纹甚至是直接破坏，从而影响结果准确性

2.进行显微硬度测试需要测量显微硬度压痕大小，再计算硬度值，混凝土表面反光性较差，因此通常需采用金相砂纸对表面进行反复打磨至光滑反光，但由于骨料和砂浆浆体的硬度不同，打磨过程中易导致测试面骨料和浆体不在同一平面从而影响试验进行，且经打磨抛光后试件反光性依然比较差，将影响刻痕的观测，导致测试结果不准确。

3.大体积混凝土自浇筑后其内部将形成一个温度先升高后降低的温度历程，这对混凝土性能将产生较大影响，而常规方法进行试验时，试件均放入标准养护室进行标准养护，这与实际情况相差较大，从而导致现有常规方法无法准确表征其真实性能。

技术实现要素：

本方法克服上述不足，本发明提供一种可避免加工过程对界面过渡区造成损伤的测试方法。

本发明所采用的技术方案如下：一种可避免加工过程造成损伤的大体积混凝土界面过渡区硬度测试方法，该方法包括如下步骤：

(1)将骨料加工成立方体状骨料块体，立方体6个表面之一为骨料原状表面，将其余5个加工表面进行打磨抛光；

(2)在水泥胶砂强度模具中放入刷油薄片，在刷油薄片的一侧空间放入预制块，另一侧空间放入骨料块体后在剩余空间里填入新浇砂浆，骨料块体的骨料原状表面与新浇砂浆结合，采用振动台进行振实，其中新浇砂浆成型后为测试试件，测试试件与模具贴合的面作为测试面；

(3)将测试试件连同模具放入养护箱养护，养护24h后拿出拆除模具，将测试试件放回继续养护；

(4)到达测试龄期，将测试试件取出放入无水乙醇浸泡，试验前，烘干；

(5)将测试面进行喷金处理，喷金区域需横跨界面过渡区；

(6)垂直于界面过渡区方向在喷金区域布置测点，测点布置需横跨界面过渡区，且相邻测点上下错开布置；

(7)对测点进行试压测试，得到界面过渡区的硬度。

进一步的，所述振动台的振幅为0.3～0.6mm、频率2600r/min～3000r/min。

进一步的，所述养护箱可根据实际工程采集到的温度-时间曲线进行养护温度设置。

进一步的，所述烘干的温度为30～60℃。

进一步的，所述试压测试选取试验力大小10～200gf，施力时间10～15s。

进一步的，所述测点的个数为10～15个，该10～15个测点作为单组测试，相邻测点间隔10～15微米，选定单组测试结果中的最低值作为该单组试验的结果。

进一步的，进行5～10次单组测试，所得的测值去掉最大最小值后的平均值，作为该测试试件界面过渡区硬度值。

相对对于现有技术，本发明的有益效果如下：

1.本发明方法可避免切割加工测试试件时对界面过渡区造成损伤或破坏；

2.本发明方法可避开对测试面打磨、抛光的过程，同时还可增加测试面反光度；

3.本发明方法根据实际工程采集到的温度-时间曲线进行养护，可较为真实表征实际工程中大体积混凝土界面过渡区的性能。

附图说明

图1为测试试件成型示意图；

图2为加工过的立方体骨料块体示意图；

图3为测试面喷金区域示意图；

图4为显微硬度测试测点布置示意图；

其中：预制块1、新浇砂浆2、骨料块体3、骨料原状表面4、测试面5、界面过渡区6、显微硬度测点7、刷油薄片8、水泥胶砂强度模具9、喷金区域10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

骨料选择工程实际使用骨料，为方便加工，宜选择粒径80mm～150mm骨料颗粒，将骨料加工成20*20*40(mm)的立方体骨料块体3(如图2所示)。须将骨料原状表面4保留作为骨料块体3的一个表面，该表面与新浇砂浆2结合可以最真实的还原工程实际中界面过渡区的性状。将其余5个加工表面进行打磨抛光，以便成型时紧密贴合模具，与模具的贴合面作为测试面5。

试件成型模具选用水泥胶砂强度模具9，该模具便于拆模，可以避免拆模时对试件的损伤，在模具中预先放入混凝土或预制块1，尺寸40*40*138(mm)，空余空间用于成型测试试件，为防止测试试件与预制件粘结，中间采用刷油薄片8隔开，刷油薄片尺寸为40*40*2mm，详细布置参见图1。

成型前将模具内部表面刷一层薄油，采用实际施工配合比进行混凝土拌制，将拌合物中＞5mm的骨料全部筛除，剩余的新浇砂浆2放入模具与骨料块体成型，用振幅0.3～0.6mm、频率2600r/min～3000r/min的振动台振动5s。

测试试件连同模具放入温度匹配养护箱，采用大体积混凝土内部埋设的传感器所采集到的各龄期混凝土温度数据(温度-时间曲线)对养护箱进行设置，使得养护箱内部的养护温度与混凝土内部温度变化相匹配，，养护箱湿度控制在95±5％，养护24h后拿出拆除模具，随后将测试试件放回养护箱继续养护。

到达测试龄期，将测试试件取出放入无水乙醇以终止其水化，待试验前，取出放入30～60℃的烘箱2h。随后对测试面进行喷金处理，喷金区域10需横跨界面过渡区，如图3所示。喷金厚度10～30nm，既不会对显微硬度值造成影响，也可大大增加表面反光度。

选取的测试力大小为10gf，施力时间为10s，大体积混凝土界面过渡区厚度一般在50～100um之间，过大的测试力将导致测点压痕尺寸过大，甚至大于过渡区厚度，当测试力为10gf时，测点压痕直径约在10～30um不等，刚好适合该测试。

测试时，于喷金区域沿垂直于界面方向布置显微硬度测点(部位7)，且相邻测点上下错开布置，相邻测点间隔约10到15微米，单组试验需连续测试10～15个点，测点分布需横跨界面过渡区，测定布置方式如图4所示。

单组试验中，10～15个测点的最低值作为该组所测得的界面过渡区硬度值，每个试件进行7次单组试验，7个测值去掉最大最小值，取剩下5个值的平均作为该试件界面过渡区的显微硬度值。

将骨料加工成约20*20*40(mm)的立方体骨料块体(如图2)，立方体骨料块体的6个面之一为骨料原状表面，将其余5个加工面进行打磨抛光以便跟模具紧密贴合，与模具贴合的面作为测试面。在水泥胶砂强模具中放入预制块，尺寸约40*40*138(mm)，在剩余的空间中放入骨料块体和水泥砂浆成型测试试件，测试试件与预制件中采用刷油薄片隔开，详细布置参见图1。测试试件连同模具放入温度匹配养护箱，采用项目实测的温度-时间曲线设定养护箱的养护温度，湿度控制在95±5％，养护24h后拿出拆除模具，测试试件放回继续养护。至测试龄期后将试件取出放入无水乙醇以终止其水化。试验前，取出放入40～60℃的烘箱烘干。随后对测试面进行喷金处理，如图3。显微硬度测试荷载为10-200gf，施力时间10s-15s，测试时，沿垂直于界面方向布置显微硬度测试测点，且相邻测点上下错开布置，相邻测点间隔约10到15微米，单组试验需连续测试10～15个点，测点分布需横跨界面过渡区，测定布置方式如图4所示。选定测试结果中的最低值作为该单组试验的结果。每个试件进行7次单组试验，去掉最大最小值，取剩下5个值的平均作为该试件界面过渡区的显微硬度值。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。