1.本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种混凝土/砂浆试块实验预埋片及可控裂缝的制备方法。
背景技术：
2.混凝土在长期使用期内，不可避免地会产生因为温度变化、结构应力、基础沉降等因素导致的各种裂缝。这些裂缝，会使得建筑物混凝土结构对海水、雨水、地表水、地下水的防护作用减弱甚至失效，进而影响到建筑物结构安全性。尤其是沿海地区港口海岸工程方面，由于混凝土自身收缩开裂、抗渗性能差等因素，严重地影响了海工混凝土的耐久性。因此，对混凝土的耐久性研究，以及混凝土裂缝控制和修复，一直是国内外研究的重点。在混凝土裂缝控制和自修复性能相关的实验研究中，为评价混凝土的裂缝的危害及其自修复能力，大多数采用预压力劈裂法预制裂缝，即通过压力机人为劈裂制造一定宽度的裂缝，然后通过一定时间的养护条件下，观察裂缝的修复情况，包括修复完好的时间，用以检验试验材料对裂缝的自我修复能力。具体来说，是采取下面中间圆棒为支撑、上面两侧加压的劈裂方法，这样产生的裂缝宽度，往往是不可控的，且大多数是楔形的；即使通过更多试块的劈裂后精选样本，但由于混凝土内部微观因素，其劈裂结构，既不均一，也不唯一。表面显现的一条或者几条裂缝，而在混凝土内部产生、但是尚未在外部显现的裂缝也是客观存在的，进而影响修复效果的测试，也影响对修复性能计算的准确性。与此同时，预压力法还存在混凝土试块时间养护时间长，试件一旦操作失败，须重新制作的试件、耗时久的不足。近年来，一些研究者采用先进的图文工具、软件，通过算法对修复面积进行计算。然而，裂缝不可控的情况下，即使是算法再优化，但是裂缝的一致性性仍较差。
3.此外，其他类似科研实验中，还有内嵌法-即采用水泥钢钉插入微裂缝加压扩大得到裂缝；塑性收缩法，即在混凝土未凝结硬化前，通过吹风促使水分快速蒸发得到塑性收缩裂缝；劈裂复合法，即将混凝土试块压断为两段，然后将断截面控制一定间隙捆扎复合；或者混凝土试块制作过程中，插入钢片、塑料片制造裂缝。这些科研常用的内嵌法、塑性收缩法、劈裂复合法，其不足与预压力法类似，裂缝间隙、裂缝内部形状、走向均大不相同，而钢片插入法，其裂缝界面过于光滑，这都与混凝土裂缝实际表面情况有较大差异。上述不足，势必影响理论研究与实际应用的准确性、可靠性。
技术实现要素：
4.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种混凝土/砂浆试块实验用预埋片及利用其制备可控裂缝的方法，主要用于混凝土/砂浆自修复性能、抗氯离子性能等测试过程中可控裂缝制作。
5.本发明的技术方案为：第一方面，提供了一种醇溶性树脂陶瓷粉复合混凝土/砂浆试块实验用预埋片的制备方法，所述的混凝土/砂浆试块实验预埋片分为厚度不小于0.3mm的混凝土/砂浆试块
实验预埋片一和厚度小于0.3mm的混凝土/砂浆试块实验预埋片二；混凝土/砂浆试块实验预埋片一的制备方法如下：将醇溶树脂加热融化，加入陶瓷粉混合，搅拌均匀，冷却，通过辊压压制成预制片一，将预制片一裁切得到混凝土/砂浆试块实验预埋片一；混凝土/砂浆试块实验预埋片二的制备方法如下：将醇溶树脂溶于极性或者半极性溶剂，向其中加入无机微粉，搅拌混合均匀置于平底浅盘中，待溶剂挥发后得到预制片二，将预制片二裁切得到混凝土/砂浆试块实验预埋片二。
6.优选地，所述醇溶树脂与无机微粉的重量比为（1-9）：（9-1）。
7.优选地，所述极性或者半极性溶剂为苯类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂和醇类溶剂中的一种或几种。
8.优选地，所述溶剂为乙醇、甲醇、甲苯、乙酸乙酯和丙酮溶剂的一种或几种。
9.优选地，所述醇溶树脂为丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、紫胶树脂、达玛树脂、松香改性醇酸树脂、热塑性酚醛树脂和聚乙烯醇缩丁醛树脂的一种或几种。
10.优选地，所述的无机微粉为陶瓷粉、红砖粉和混凝土微粉中的一种或者几种的混合物，粒径为0.001mm-0.5mm。
11.第二方面，提供了利用预埋片一制备可控裂缝的方法，具体如下：1）将水泥、石英砂/标准级配的集料和水，以预定的比例混合搅拌，配制混凝土/砂浆，倒入模具中；2）将混凝土/砂浆试块实验预埋片一插入模具中的混凝土/砂浆中，用振动台振实，得到混凝土试块一；3）将混凝土试块一移入标准养护室养护1d后脱模，在标准养护条件下继续养护7d或28d或56d；4）将养护至规定龄期的混凝土/砂浆试块一浸泡入极性或者半极性溶剂中，并用同种溶剂反复冲洗预期裂缝处，得到带有可控裂缝的混凝土/砂浆试块一。。
12.第三方面，提供了利用预埋片二制备可控裂缝的方法，具体如下：1）将水泥、石英砂/标准级配的集料和水，以预定的比例混合搅拌，配制砂浆/混凝土；2）预先测量混凝土/砂浆试块所需实验预埋片尺寸，裁切好实验预埋片，将实验预埋片两端固定于试模中间，向试模中加入混合好的混凝土，混凝土分两次加，用振动台振实，得到混凝土试块二；3）将混凝土试块二移入标准养护室养护1d后脱模，在标准养护条件下继续养护7d或28d或56d；4）将养护至规定龄期后的混凝土/砂浆试块二浸泡入极性或者半极性溶剂中，并用同种溶剂反复冲洗预期裂缝处，得到带有可控裂缝的混凝土试块二。
13.优选地，所述溶剂为乙醇、甲醇、甲苯、乙酸乙酯、丙酮等溶剂一种或几种；所述醇溶树脂为丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、紫胶树脂、达玛树脂、松香改性醇酸树脂、热塑性酚醛树脂和聚乙烯醇缩丁醛等树脂的一种或几种。
14.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明操作方法便捷，实验用预埋片制作方法无需高温、高压等特殊工艺操作，安全、稳定、可靠；2.制备的可控裂缝结构端面表面性状与混凝土/砂浆类似，且优选规格的无机微粉具有一定活性，更有助于对混凝土修复效果检测的稳定性；3.制备的混凝土裂缝宽度完全可控，重复性好，一致性好；4.可以通过对实验预埋片的预先测量得知混凝土裂缝的宽度、长度乃至裂缝的容积，有助于对修复性能的检测和定量研究；5.实验预埋片材料厚度可调。实验预埋片一可以向上增加厚度，实验预埋片二可以较为轻松地实现细观力学常用的0.05mm及以上宽度的裂缝（尽管理论上其厚度可以无限趋近于0mm），有助于更细观乃至微观的研究；6.实验预埋片硬度可调。这有助于制造平面、曲面等各种形状、走向的可控裂缝，有助于更好地模拟混凝土裂缝实际情况做深度研究。
具体实施方式
15.实施例1本实施例提供了一种厚度在0.30mm的混凝土试块实验预埋片一的制备方法，具体如下：将100g聚酰胺醇溶树脂加热至融化，加入100 g陶瓷粉混合，搅拌均匀，冷却，通过辊压压制成0.30mm预制片一，将预制片一裁切得到混凝土/砂浆试块实验预埋片一；利用上述混凝土/砂浆试块实验预埋片一制备混凝土可控裂缝，具体如下，以c30混凝土为例：1）按照水泥：砂：石子：水=360：650：1200：190的比例，混合搅拌，配制混凝土，采用150mm
×
150mm
×
150mm的三联模，将混凝土装入模具中（参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（gb/t 50081-2016）），得到混凝土试块；2）将混凝土试块实验预埋片一插入混凝土中，振动台振实，得到混凝土试块一；3）将混凝土试块一移入温度（20
±
2）℃，相对湿度大于95%的标准养护室养护1d后脱模，继续在标准养护条件下养护7d。
16.4）将该养护之7d龄期的混凝土试块一浸泡入无水乙醇，反复冲洗预埋片处，得到带有可控裂缝的混凝土试块一。
17.实施例2本实施例提供了一种厚度在0.30mm的混凝土试块实验预埋片一的制备方法，具体如下：将20g聚酰胺醇溶树脂加热至融化，加入80 g陶瓷粉混合，搅拌均匀，冷却，通过辊压压制成0.30mm预制片一，将预制片一裁切得到混凝土/砂浆试块实验预埋片一；利用上述混凝土/砂浆试块实验预埋片一制备混凝土可控裂缝，具体如下，以c30混凝土为例：1）按照水泥：砂：石子：水=360：650：1200：190的比例，混合搅拌，配制混凝土，采用150mm
×
150mm
×
150mm的三联模，将混凝土装入模具中（参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（gb/t 50081-2016））；2）将混凝土/砂浆试块实验预埋片一插入混凝土中，振动台振实，得到混凝土试块一；3）将混凝土试块一移入温度（20
±
2）℃，相对湿度大于95%的标准养护室养护1d后脱模，继续在标准养护条件下养护7d。
18.4）将该养护之7d龄期的混凝土试块一浸泡入无水乙醇，反复冲洗预埋片处，得到
带有可控裂缝的混凝土试块一。
19.实施例3本实施例提供了一种厚度在0.20mm的混凝土试块实验预埋片一的制备方法，具体如下：将50g醇溶性聚酰胺树脂溶于100g乙醇，向其中加入50g陶瓷粉，搅拌混合均匀置于平底浅盘中，待乙醇挥发后得到预制片二，将预制片二裁切得到混凝土/砂浆试块实验预埋片二。
20.利用混凝土/砂浆试块实验预埋片一制备可控砂浆裂缝，具体如下：1）按照水泥：中砂：水=320：1450：300（单位：kg/m
³
）的比例，混合搅拌，配制砂浆；2）预先测量好、并裁切好砂浆试块实验用预埋片二的尺寸，将实验预埋片二两端分别用环氧黏胶垂直固定于试模中间（模具采用40mm
×ꢀ
40mm
×ꢀ
160mm三联模，《水泥胶砂强度试验》（gb／t 17671-1999）），然后向试模中加入混合好的砂浆，砂浆分两次加入，用振动台振实，得到混凝土试块二；3）将混凝土试块二移入温度（20
±
2）℃，相对湿度大于95%的标准养护室养护1d后脱模，在标准养护条件下继续养护28d。
21.4）将养护至28d龄期的混凝土试块二浸泡入无水乙醇中，并用洗液瓶将无水乙醇反复冲洗实验预埋片二处，得到带有可控裂缝的混凝土试块二。
22.对比例1按照实施例1步骤1）方法，制备一组无预埋片的混凝土试块，随机取1/4做极限抗压强度p0，将p0作为参照值，其余试块分别加载至参照值的80%，稳载20s后卸载得到预压试件，挑选裂缝宽度为0.3mm左右的试块，即为预压力劈裂法试块组b。
23.利用实施例1方法制备的带有0.3mm可控裂缝的混凝土试块组a（混凝土试块一）和对比例1制备的试块组b探究混凝土多次自修复后抗渗性能，具体如下：将该混凝土试块组a和b浸泡于水中，浸泡深度不超过试块高度的1/5，保持水位相对稳定。标准养护条件下，养护至28d。依据gb/t 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中抗水渗试验方法中的逐级加压法进行试验，将抗渗试块加压试验进行到全部渗水。然后将试块继续件标准养护至56 d，进行第2次抗渗压力试验。两组实验分别采用三个试块做平行试验结果分别如表1和表2所示。
24.表11#试块渗水压力/mpa2#试块渗水压力/mpa3#试块渗水压力/mpa0.30.40.30.30.30.40.40.50.50.40.50.40.40.60.50.50.50.40.50.50.60.40.50.5表2：
1#试块渗水压力/mpa2#试块渗水压力/mpa3#试块渗水压力/mpa0.30.20.40.20.20.30.30.30.40.50.40.50.30.20.40.40.40.80.40.50.50.50.40.4对比表1和表2数据，方差分析如表3和表4所示。
25.表3方差分析a差异源ssdfmsfp-valuefcrit组间0.1116666770.01595243.8285714290.0124121372.657197组内0.06666667160.0041667总计0.1783333323 表4方差分析b差异源ssdfmsfp-valuefcrit组间0.2333333370.033332.9629629630.034102972.657197组内0.1800000160.01125总计0.4133333323从表3和表4中可以看出，在显著性水平α=0.05的情况下，p-value（试块组a）= 0.0124，p-value（试块组b）= 0.0341，对同一条件下的试块组a和试块组b的测试数据，其0.05≥p》0.01，均具有统计学意义。
26.表1和表2中，ms（a）均小于ms（b），表明试块组a实验中采取的可控裂缝法得到的数据实验随机误差项比预压力劈裂法得到的数据随机误差更小，实验精度更高。亦即本发明所采取的预埋片制备具有可控裂缝的试块得到的实验结果更加均一、稳定。
27.对比例2按照实施例2步骤1）的方法制作混凝土试块，并按照前述对比例1中预压力劈裂法制作带有裂缝的混凝土试块，挑选裂缝宽度范围为0.3mm左右的试块，标记为试块组d。
28.利用实施例2制备的带有0.3mm可控裂缝的混凝土试块组c和对比例2制备的试块组d探究混凝土自修复后抗渗性能，具体如下：将试块组c和试块组d在标准养护条件下，继续养护至28d。依据gb/t 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中抗水渗试验方法中的逐级加压法进行试验，将抗渗试块加压试验进行到全部渗水。两组实验均采用6组试块最平行试验，结果如表5所示。
29.表5
抗渗压力/mpa1#试块/mpa2#试块/mpa3#试块/mpa4#试块/mpa5#试块/mpa6#试块/mpa
试块组c预埋片法0.30.40.30.30.40.3试块组d预压力劈裂法0.30.20.30.50.40.5
对表5的数据，进行方差分析，如表6所示，表6组观测数求和平均方差行1620.3333330.002666667行262.20.3666670.014666667差异源ssdfmsfp-valuefcrit组间0.00333310.0033330.3846153850.5490144.964603组内0.086667100.008667总计0.0911从表6中可以看出，试块组c的组内方差为0.00267，试块组d的组内方差为0.01467，预埋片法结果更具一致性。
30.本发明操作方法便捷，实验用预埋片制作方法无需高温、高压等特殊工艺操作，安全、稳定、可靠；制备的可控裂缝结构端面表面性状与混凝土类似，且优选规格的陶瓷粉具有一定活性，更有助于对混凝土修复效果检测的稳定性；制备的混凝土裂缝厚度完全可控，重复性好，一致性好；可以通过对实验预埋片的预先测量得知混凝土裂缝的宽度、长度乃至裂缝的容积，有助于对修复性能的检测和定量研究；实验预埋片材料厚度可调。实验预埋片一可以向上增加厚度，实验预埋片二可以较为轻松地实现细观力学常用的0.05mm及以上宽度的裂缝（尽管理论上其厚度可以无限趋近于0mm），有助于更细观乃至微观的研究；实验预埋片硬度可调，这有助于制造平面、曲面等各种形状、走向的可控裂缝，有助于更好地模拟混凝土裂缝实际情况以做深度研究。
31.尽管本说明书中已经用一般性说明并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。