CN110618092A - 一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置及使用方法，步骤一：通过成套成型装置得到两个混凝土基体试件；步骤二：通过步骤一中得到的两个混凝土基体制作修复试件；步骤三：重复步骤一和步骤二，直至得到三种混凝土基体粘结面倾角不同的修复试件，以三种混凝土粘结面角度之间的关系为依据，设计出三种成型装置的内径尺寸；步骤四：通过三种修复试件的修复界面性能评价。本发明解决斜剪试验中混凝土具有一定倾斜角度粘结面成型困难，精度低，生产效率低问题。

Description

一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置及使用 方法

技术领域

本发明涉及一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置及使用方法，属于水泥基材料技术领域。

背景技术

目前，我国土木工程领域取得了举世瞩目的成就，但是，随着既有混凝土结构的服役，往往面临着承载能力和耐久性能不足的问题，通常需要进行加固处理，水泥基修复材料和原有混凝土结构协同作用是修复效果的决定因素，这就要求水泥基修复材料和原有混凝土结构有良好的界面粘结性能，为了验证水泥基修复材料和原有混凝土有良好的界面性能，通常采用斜剪试验，将混凝土基体做成一定倾斜角度的棱柱体，然后就行修复成一个完整的棱柱体，进行棱柱体受压，从而使其破坏，通过破坏荷载和界面失效模式从而验证水泥基修复材料和混凝土基体的粘结性能。对于斜剪试验，目前没有成熟的试件成型技术，通常采用预先加工一个混凝土棱柱体按指定角度切成一定倾斜角度的棱柱体，然后放置棱柱体模具中，浇筑混凝土从而得到一个有一定倾斜角度的混凝土基体，这种做法使得试验费时费力，效率低，且切割的倾斜角度精确度很难保证。目前，评价水泥基修复材料界面性能多采用国际规范评估树脂基修复材料和混凝土基材粘合试验，即采用30°倾斜角度斜剪试验，该方法容易弱化不同修复材料的差异性。因此设计了一种基于摩尔库伦圆失效包络线理论的评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置以及使用方法。

发明内容

本发明提出了一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置及使用方法，其目的是解决斜剪试验中混凝土具有一定倾斜角度粘结面成型困难，精度低，生产效率低问题，使用单一的倾斜角度粘结面评价水泥基修复材料界面性能容易弱化不同工况之间的差异性。因此提供了一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置及使用方法，采用多种角度斜剪试验。该方法在理解摩尔库伦圆失效包络线理论的基础上，结合水泥基材料特点得到的。具有成型有一定倾斜角度粘结面混凝土基体精度高，生产效率高，重复利用率高，使用多种角度斜剪试验能够充分认识修复材料的修复效果。

本发明通过以下技术方案实现：一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置，包括：底板、两个侧板、两个端板、隔板、两个第一双头螺纹螺栓杆，四个第一蝴蝶螺母、两个第二双头螺纹螺栓杆和两个第二蝴蝶螺母，所述两个侧板垂直于所述底板且相对设置，且每个侧板的两端内外均设置有端部凹槽，两个侧板的端部凹槽位置对应，所述两个端板分别安插在两个侧板两端的端部凹槽中，与所述底板和两个侧板共同形成混凝土浇筑空间，所述两个第一双头螺纹螺栓杆分别穿插安装于所述两个端板和两个侧板端头之间，并通过所述四个第一蝴蝶螺母分别旋入所述两个第一双头螺纹螺栓杆的四个端头至旋紧，所述两个第一双头螺纹螺栓杆上设有圆孔，所述两个第二双头螺纹螺栓杆分别穿过所述圆孔，并螺接于所述底板预设好的两个螺纹孔中，所述两个第二蝴蝶螺母旋于所述两个第二双头螺纹螺栓杆的上端至旋紧，所述两个侧板还相对设置有一对斜向中部凹槽，所述隔板通过所述一对斜向中部凹槽安装在所述混凝土浇筑空间中。

进一步的，所述底板为钢板制成。

进一步的，所述端部凹槽和一对斜向中部凹槽均通过线切割技术制成。

一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置的使用方法，应用于上述的一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置，

步骤一：通过成套成型装置得到两个混凝土基体试件；

步骤二：通过步骤一中得到的两个混凝土基体制作修复试件；

步骤三：重复步骤一和步骤二，直至得到三种混凝土基体粘结面倾角不同的修复试件，以三种混凝土粘结面角度之间的关系为依据，设计出三种成型装置的内径尺寸；

步骤四：分别使三种修复试件受到端部荷载P作用，试件界面发生破坏，则此时界面上力为正应力σ和剪应力τ，界面的σ和τ在三种斜剪角度下的的计算公式如下：

式中：

P₁为第一种修复试件破坏荷载；

σ₁为第一种修复试件修复界面正应力；

τ₁为第一种修复试件修复界面剪应力；

P₂为第二种修复试件破坏荷载；

σ₂为第二种修复试件修复界面正应力；

τ₂为第二种修复试件修复界面剪应力；

P₃为第三种修复试件破坏荷载；

σ₃为第三种修复试件修复界面正应力；

τ₃为第三种修复试件修复界面剪应力；

以(σ₁，τ₁)(σ₂，τ₂)(σ₃，τ₃)三个坐标进行线性拟合，得到拟合直线的截距，以此截距来评价该修复材料的界面性能，截距越大，则修复材料界面粘结性能越好。

进一步的，步骤一中，包括以下步骤：

步骤一一：组装成套成型装置，将混凝土浇入整个成套成型装置中，等待混凝土定型；

步骤一二：混凝土定型后，拆除成套成型装置，得到两个混凝土基体试件。

进一步的，步骤二中，包括以下步骤：

步骤二一：将成套成型装置中的两个侧板分别内外反转，并撤去隔板，重新组装成套成型装置；

步骤二二：将步骤一中得到的两个混凝土基体试件放入步骤二一中重新组装好的成套成型装置中，在空余空间浇筑修复材料，等待修复材料硬化；

步骤二三：待修复材料硬化后，取出试件，得到新老混凝土粘结好的修复试件。

进一步的，步骤三中，包括以下步骤：

步骤三一：得到三种混凝土基体粘结面倾角的修复试件；

步骤三二：设基本试件底部正方形尺寸和一条长边均为l，基本试件的另一条长边为L，基本试件粘结面角度为α，得到下列关系式：

进而得到三种修复试件的粘结面角度之间存在如下关系：

式中：

l₁为第一种混凝土基体试件的底部正方形尺寸；

α₁为第一种修复试件的粘结面角度；

l₂为第二种混凝土基体试件的底部正方形尺寸；

α₂为第二种修复试件的粘结面角度；

l₃为第三种混凝土基体试件的底部正方形尺寸；

α₃为第三种修复试件的粘结面角度。

本发明的有益效果在于：本发明解决斜剪试验中混凝土具有一定倾斜角度粘结面成型困难，精度低，生产效率低问题，使用单一的倾斜角度粘结面评价水泥基修复材料界面性能容易弱化不同工况之间的差异性。具有成型有一定倾斜角度粘结面混凝土基体精度高，生产效率高，重复利用率高，使用多种角度斜剪试验能够充分认识修复材料的修复效果。

附图说明

图1为本发明的一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置的主视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为制作修复试件时成套成型装置的主视图的示意图；

图5为本发明的一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置的尺寸设计示意图。

其中，1为底板、2为两个侧板、3为四个第一蝴蝶螺母、4为两个第一双头螺纹螺栓杆、5为两个端板、6为隔板、7为两个第二双头螺纹螺栓杆、8为两个第二蝴蝶螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-图5所示，本发明提出了一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置，包括：底板1、两个侧板2、两个端板5、隔板6、两个第一双头螺纹螺栓杆4，四个第一蝴蝶螺母3、两个第二双头螺纹螺栓杆7和两个第二蝴蝶螺母8，两个侧板2垂直于底板1且相对设置，且每个侧板2的两端内外均设置有端部凹槽，两个侧板2的端部凹槽位置对应，两个端板5分别安插在两个侧板2两端的端部凹槽中，与底板1和两个侧板2共同形成混凝土浇筑空间，两个第一双头螺纹螺栓杆4分别穿插安装于两个端板5和两个侧板2端头之间，并通过四个第一蝴蝶螺母3分别旋入两个第一双头螺纹螺栓杆4的四个端头至旋紧，两个第一双头螺纹螺栓杆4上设有圆孔，两个第二双头螺纹螺栓杆7分别穿过圆孔，并螺接于底板1预设好的两个螺纹孔中，两个第二蝴蝶螺母8旋于两个第二双头螺纹螺栓杆7的上端至旋紧，两个侧板2还相对设置有一对斜向中部凹槽，隔板6通过一对斜向中部凹槽安装在混凝土浇筑空间中。

在本部分优选实施例中，所述底板1为钢板制成。

在本部分优选实施例中，所述端部凹槽和一对斜向中部凹槽均通过线切割技术制成。

一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置的使用方法，应用于上述的一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置，

步骤一：通过成套成型装置得到两个混凝土基体试件；

步骤二：通过步骤一中得到的两个混凝土基体制作修复试件；

步骤三：重复步骤一和步骤二，直至得到三种混凝土基体粘结面倾角不同的修复试件，以三种混凝土粘结面角度之间的关系为依据，设计出三种成型装置的内径尺寸；

步骤四：分别使三种修复试件受到端部荷载P作用，试件界面发生破坏，则此时界面上力为正应力σ和剪应力τ，界面的σ和τ在三种斜剪角度下的的计算公式如下：

式中：

P₁为第一种修复试件破坏荷载；

σ₁为第一种修复试件修复界面正应力；

τ₁为第一种修复试件修复界面剪应力；

P₂为第二种修复试件破坏荷载；

σ₂为第二种修复试件修复界面正应力；

τ₂为第二种修复试件修复界面剪应力；

P₃为第三种修复试件破坏荷载；

σ₃为第三种修复试件修复界面正应力；

τ₃为第三种修复试件修复界面剪应力；

以(σ₁，τ₁)(σ₂，τ₂)(σ₃，τ₃)三个坐标进行线性拟合，得到拟合直线的截距，以此截距来评价该修复材料的界面性能，截距越大，则修复材料界面粘结性能越好。

在本部分优选实施例中，步骤一中，包括以下步骤：

步骤一一：组装成套成型装置，将混凝土浇入整个成套成型装置中，等待混凝土定型；

步骤一二：混凝土定型后，拆除成套成型装置，得到两个混凝土基体试件。

在本部分优选实施例中，步骤二中，包括以下步骤：

步骤二一：将成套成型装置中的两个侧板2分别内外反转，并撤去隔板6，重新组装成套成型装置；

步骤二二：将步骤一中得到的两个混凝土基体试件放入步骤二一中重新组装好的成套成型装置中，在空余空间浇筑修复材料，等待修复材料硬化；

步骤二三：待修复材料硬化后，取出试件，得到新老混凝土粘结好的修复试件。

在本部分优选实施例中，步骤三中，包括以下步骤：

步骤三一：得到三种混凝土基体粘结面倾角的修复试件；

步骤三二：设基本试件底部正方形尺寸和一条长边均为l，基本试件的另一条长边为L，基本试件粘结面角度为α，得到下列关系式：

进而得到三种修复试件的粘结面角度之间存在如下关系：

式中：

l₁为第一种混凝土基体试件的底部正方形尺寸；

α₁为第一种修复试件的粘结面角度；

l₂为第二种混凝土基体试件的底部正方形尺寸；

α₂为第二种修复试件的粘结面角度；

l₃为第三种混凝土基体试件的底部正方形尺寸；

α₃为第三种修复试件的粘结面角度。

具体的，进行修复试件制作时，成型装置的使用方法如下：将步骤一中的两个侧板2反转，内侧反转成外侧，撤去隔板6，其余组装方式同步骤一，组装完毕后，将步骤一中成型的混凝土基体放入成型装置中，如图4所示，在空余空间浇筑修复材料，待修复材料硬化后，取出试件，即为新老混凝土粘结好的试件。

在本实施例中，采用混凝土基体粘结面的倾角为30°，25°，20°。三种角度的成型装置均和步骤一中相同，其具体的尺寸关系如下：

参照图5所示，成型装置成型混凝土底部正方形尺寸为l，成型的混凝土的第一长边为l，第二长边为L，这样消除了端部的套箍效应对修复界面的影响。成型混凝土粘结面角度为α。其三者关系如下：

式中：

L——成型混凝土的长边2，mm；

l——成型混凝土的长边1，成型混凝土底部正方形尺寸，mm；

α——成型混凝土粘结面角度，°。

三种混凝土粘结面角度之间存在如下关系：

式中：

l₁——成型混凝土粘结面角度30°时，成型混凝土的长边1，成型混凝土底部正方形尺寸，mm；

α₁——成型混凝土粘结面角度为30°；

l₂——成型混凝土粘结面角度25°时，成型混凝土的长边1，成型混凝土底部正方形尺寸，mm；

α₂——成型混凝土粘结面角度为25°；

l₃——成型混凝土粘结面角度20°时，成型混凝土的长边1，成型混凝土底部正方形尺寸，mm；

α₃——成型混凝土粘结面角度为20°。

以此为依据，进行成型装置的尺寸设计，即可设计出三种成型装置的内径尺寸，这样保证了混凝土基体粘结面面积的一致，消除了尺寸效应带来的影响。

试件受到端部荷载P作用，试件界面发生破坏，则此时界面上力为正应力σ和剪应力τ，界面的σ和τ在30°，25°，20°斜剪角度的计算公式如下：

式中：

P₁——成型混凝土粘结面角度30°时，修复试件破坏荷载，N；

σ₁——成型混凝土粘结面角度30°时，修复界面正应力，MPa；

τ₁——成型混凝土粘结面角度30°时，修复界面正应力，MPa；

P₂——成型混凝土粘结面角度25°时，修复试件破坏荷载，N；

σ₂——成型混凝土粘结面角度25°时，修复界面正应力，MPa；

τ₂——成型混凝土粘结面角度25°时，修复界面正应力，MPa；

P₃——成型混凝土粘结面角度20°时，修复试件破坏荷载，N；

σ₃——成型混凝土粘结面角度20°时，修复界面正应力，MPa；

τ₃——成型混凝土粘结面角度20°时，修复界面正应力，MPa；

修复材料和混凝土基体进行作用，沿修复界面方向τ切应力包括两部分力，第一部分为修复材料和混凝土基体纯剪切作用，该部分力用c来表示，这是评价修复材料界面粘结性能的重要指标，第二部分由于界面存在正应力σ的作用因此会存在沿着修复界面方向的摩擦力，该部分力用μσ，其中μ为摩擦系数和修复表面的粗糙度有关。

因此：τ＝μσ+c，该公式中剪应力τ和正应力σ为变量，这是一次函数，为了得到c，也就是截距，需要进行线性拟合，所以以(σ₁，τ₁)(σ₂，τ₂)(σ₃，τ₃)这三个坐标进行线性拟合，得到拟合直线的截距，以此截距来评价该修复材料的界面性能。截距越大，修复材料界面粘结性能越好。

实施实例：

实施例1：试件设计尺寸：斜剪角度为30°时，底部正方形边长75mm，试件高280mm；斜剪角度为25°时，底部正方形边长69mm，试件高286mm；斜剪角度为20°时，底部正方形边长62mm，试件高294mm。基体混凝土制作：基体混凝土配合比设计，水泥：河砂：石子：水＝432:676:1102:190。河砂，水泥和石子先在搅拌机中搅拌2min，放入水搅拌3min，得到混凝土拌合物，将混凝土放入图3的模具中，振捣30s-60s，覆膜养护1天后脱模，60℃蒸养3d，然后进行基体混凝土表面粗糙度处理。采用自然浇筑面不做处理，作为修复面表面比较光滑，待基体混凝土自然晾干后，将基体混凝土按照图4方式放入等待浇筑修复材料进行修复。修复材料配合设计：水泥：石英砂(1-2目)：石英砂(30-40目)：水：减水剂：钢纤维＝1810.5:543.1:1367.3:633.7:3.4:73.6。水泥和水放入霍巴特搅拌机中搅拌1min，将钢纤维分两次加入，时间间隔2min，然后搅拌6min，加入砂搅拌2min，得到修复材料拌和物，倒入图4的模具中振捣30s，覆膜养护1d脱模，然后清水养护28d。最后将试件放置压力机上进行界面破坏试验。每种斜剪角度试件制作三个。破坏荷载P₁，P₂，P₃分别为87kN，77.5kN，57.6kN；52.2kN，62.6kN，55.8kN；59.1kN，32.9kN，49.4kN。(σ₁，τ₁)，(σ₂，τ₂)，(σ₃，τ₃)分别为：(4.01MPa，6.78MPa)，(3.58MPa，6.04MPa)，(2.66MPa，4.49MPa)；(2.11MPa，4.32MPa)，(2.53MPa，5.18MPa)，(2.25MPa，4.62MPa)；(2.05MPa，5.22MPa)，(1.14MPa，2.91MPa)，(1.71MPa，4.37MPa)。因此进行线性拟合可以得到截距，也就是自然浇筑面情况下评价修复材料界面粘结性能c为2.07MPa。

实施例2：试件设计尺寸：斜剪角度为30°时，底部正方形边长75mm，试件高280mm；斜剪角度为25°时，底部正方形边长69mm，试件高286mm；斜剪角度为20°时，底部正方形边长62mm，试件高294mm。基体混凝土制作：基体混凝土配合比设计，水泥：河砂：石子：水＝432:676:1102:190。河砂，水泥和石子先在搅拌机中搅拌2min，放入水搅拌3min，得到混凝土拌合物，将混凝土放入图3的模具中，振捣30s-60s，覆膜养护1天后脱模，60℃蒸养3d，然后进行基体混凝土表面粗糙度处理。采用35MPa高压水流处理基体混凝土的欲修复表面，35MPa高压水流凿毛106s，粗糙度达到0.43mm，待基体混凝土自然晾干后，将基体混凝土按照图4方式放入等待浇筑修复材料进行修复。修复材料配合设计：水泥：石英砂(1-2目)：石英砂(30-40目)：水：减水剂：钢纤维＝1810.5:543.1:1367.3:633.7:3.4:73.6。水泥和水放入霍巴特搅拌机中搅拌1min，将钢纤维分两次加入，时间间隔2min，然后搅拌6min，加入砂搅拌2min，得到修复材料拌和物，倒入图4的模具中振捣30s，覆膜养护1d脱模，然后清水养护28d。最后将试件放置压力机上进行界面破坏试验。每种斜剪角度试件制作三个。破坏荷载P₁，P₂，P₃分别为242kN，255kN，295kN；191.9kN，162.8kN，192.2kN；135.8kN，90.6kN，100.4kN。(σ₁，τ₁)，(σ₂，τ₂)，(σ₃，τ₃)分别为：(11.17MPa，18.86MPa)，(11.77MPa，19.87MPa)，(13.61MPa，22.99MPa)；(7.75MPa，15.88MPa)，(6.57MPa，13.47MPa)，(7.76MPa，15.91MPa)；(4.71MPa，12.00MPa)，(3.14MPa，8.01MPa)，(3.48MPa，8.87MPa)。因此进行线性拟合可以得到截距，也就是自然浇筑面情况下评价修复材料界面粘结性能c为4.78MPa。

实施例3：试件设计尺寸：斜剪角度为30°时，底部正方形边长75mm，试件高280mm；斜剪角度为25°时，底部正方形边长69mm，试件高286mm；斜剪角度为20°时，底部正方形边长62mm，试件高294mm。基体混凝土制作：基体混凝土配合比设计，水泥：河砂：石子：水＝432:676:1102:190。河砂，水泥和石子先在搅拌机中搅拌2min，放入水搅拌3min，得到混凝土拌合物，将混凝土放入图3的模具中，振捣30s-60s，覆膜养护1天后脱模，60℃蒸养3d，然后进行基体混凝土表面粗糙度处理。采用35MPa高压水流处理基体混凝土的欲修复表面，35MPa高压水流凿毛212s，粗糙度达到0.86mm，待基体混凝土自然晾干后，将基体混凝土按照图4方式放入等待浇筑修复材料进行修复。修复材料配合设计：水泥：石英砂(1-2目)：石英砂(30-40目)：水：减水剂：钢纤维＝1810.5:543.1:1367.3:633.7:3.4:73.6。水泥和水放入霍巴特搅拌机中搅拌1min，将钢纤维分两次加入，时间间隔2min，然后搅拌6min，加入砂搅拌2min，得到修复材料拌和物，倒入图4的模具中振捣30s，覆膜养护1d脱模，然后清水养护28d。最后将试件放置压力机上进行界面破坏试验。每种斜剪角度试件制作三个。破坏荷载P₁，P₂，P₃分别为339.5kN，286.6kN，313.1kN；248.6kN，188.3kN，202.9kN；158.3kN，148.5kN，155.1kN。(σ₁，τ₁)，(σ₂，τ₂)，(σ₃，τ₃)分别为：(15.67MPa，26.46MPa)，(13.23MPa，22.34MPa)，(14.45MPa，24.40MPa)；(10.04MPa，20.57MPa)，(7.60MPa，15.58MPa)，(8.19MPa，16.79MPa)；(5.48MPa，13.99MPa)，(5.15MPa，13.13MPa)，(5.37MPa，13.71MPa)。因此进行线性拟合可以得到截距，也就是自然浇筑面情况下评价修复材料界面粘结性能c为7.07MPa。

将实施案例1,2和3进行对比，改变因素是基体混凝土表面的粗糙度，根据上述三个实施案例得到的结果可知，修复材料和基体混凝土界面粘结性能随着粗糙度增加，界面粘结性能增大，也就是c增大。

实施例4：试件设计尺寸：斜剪角度为30°时，底部正方形边长75mm，试件高280mm；斜剪角度为25°时，底部正方形边长69mm，试件高286mm；斜剪角度为20°时，底部正方形边长62mm，试件高294mm。基体混凝土制作：基体混凝土配合比设计，水泥：河砂：石子：水＝432:676:1102:190。河砂，水泥和石子先在搅拌机中搅拌2min，放入水搅拌3min，得到混凝土拌合物，将混凝土放入图3的模具中，振捣30s-60s，覆膜养护1天后脱模，60℃蒸养3d，然后进行基体混凝土表面粗糙度处理。采用35MPa高压水流处理基体混凝土的欲修复表面，35MPa高压水流凿毛212s，粗糙度达到0.86mm，待基体混凝土自然晾干后，将基体混凝土按照图4方式放入等待浇筑修复材料进行修复。修复材料配合设计：水泥：石英砂(1-2目)：石英砂(30-40目)：水：减水剂＝1810.5:543.1:1367.3:633.7:3.4。水泥和水放入霍巴特搅拌机中搅拌1min，加入砂子搅拌2min，得到修复材料拌和物，倒入图4的模具中振捣30s，覆膜养护1d脱模，然后清水养护28d。最后将试件放置压力机上进行界面破坏试验。每种斜剪角度试件制作三个。破坏荷载P₁，P₂，P₃分别为320.2kN，304.5kN，309.7kN；218.4kN，240.1kN，280.5kN；158.7kN，119.6kN，136.8kN。(σ₁，τ₁)，(σ₂，τ₂)，(σ₃，τ₃)分别为：(14.78MPa，24.96MPa)，(14.05MPa，23.73MPa)，(14.29MPa，24.14MPa)；(8.82MPa，18.07MPa)，(9.69MPa，19.87MPa)，(11.32MPa，23.21MPa)；(5.50MPa，14.03MPa)，(4.14MPa，10.57MPa)，(4.74MPa，12.09MPa)。因此进行线性拟合可以得到截距，也就是自然浇筑面情况下评价修复材料界面粘结性能c为6.42MPa。

将实施案例3和实施案例4对比，改变因素是修复材料中的钢纤维，将实施案例3和实施案例4结果可知，修复材料中加入钢纤维，修复材料界面性能提高17％。因此可以认为实施案例3修复材料的配方优于实施案例4修复材料的配方。

Claims (7)

1.一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置，包括：底板(1)、两个侧板(2)、两个端板(5)、隔板(6)、两个第一双头螺纹螺栓杆(4)，四个第一蝴蝶螺母(3)、两个第二双头螺纹螺栓杆(7)和两个第二蝴蝶螺母(8)，其特征在于，所述两个侧板(2)垂直于所述底板(1)且相对设置，且每个侧板(2)的两端内外均设置有端部凹槽，两个侧板(2)的端部凹槽位置对应，所述两个端板(5)分别安插在两个侧板(2)两端的端部凹槽中，与所述底板(1)和两个侧板(2)共同形成混凝土浇筑空间，所述两个第一双头螺纹螺栓杆(4)分别穿插安装于所述两个端板(5)和两个侧板(2)端头之间，并通过所述四个第一蝴蝶螺母(3)分别旋入所述两个第一双头螺纹螺栓杆(4)的四个端头至旋紧，所述两个第一双头螺纹螺栓杆(4)上设有圆孔，所述两个第二双头螺纹螺栓杆(7)分别穿过所述圆孔，并螺接于所述底板(1)预设好的两个螺纹孔中，所述两个第二蝴蝶螺母(8)旋于所述两个第二双头螺纹螺栓杆(7)的上端至旋紧，所述两个侧板(2)还相对设置有一对斜向中部凹槽，所述隔板(6)通过所述一对斜向中部凹槽安装在所述混凝土浇筑空间中。

2.根据权利要求1所述的一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置，其特征在于，所述底板(1)为钢板制成。

3.根据权利要求1所述的一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置，其特征在于，所述端部凹槽和一对斜向中部凹槽均通过线切割技术制成。

4.一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置的使用方法，应用于权利要求1-3任一项所述的一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置，其特征在于，

步骤一：通过成套成型装置得到两个混凝土基体试件；

步骤二：通过步骤一中得到的两个混凝土基体制作修复试件；

步骤三：重复步骤一和步骤二，直至得到三种混凝土基体粘结面倾角不同的修复试件，以三种混凝土粘结面角度之间的关系为依据，设计出三种成型装置的内径尺寸；

步骤四：分别使三种修复试件受到端部荷载P作用，试件界面发生破坏，则此时界面上力为正应力σ和剪应力τ，界面的σ和τ在三种斜剪角度下的的计算公式如下：

式中：

P₁为第一种修复试件破坏荷载；

σ₁为第一种修复试件修复界面正应力；

τ₁为第一种修复试件修复界面剪应力；

P₂为第二种修复试件破坏荷载；

σ₂为第二种修复试件修复界面正应力；

τ₂为第二种修复试件修复界面剪应力；

P₃为第三种修复试件破坏荷载；

σ₃为第三种修复试件修复界面正应力；

τ₃为第三种修复试件修复界面剪应力；

以(σ₁，τ₁)(σ₂，τ₂)(σ₃，τ₃)三个坐标进行线性拟合，得到拟合直线的截距，以此截距来评价该修复材料的界面性能，截距越大，则修复材料界面粘结性能越好。

5.根据权利要求4所述的一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置的使用方法，其特征在于，步骤一中，包括以下步骤：

步骤一一：组装成套成型装置，将混凝土浇入整个成套成型装置中，等待混凝土定型；

步骤一二：混凝土定型后，拆除成套成型装置，得到两个混凝土基体试件。

6.根据权利要求4所述的一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置的使用方法，其特征在于，步骤二中，包括以下步骤：

步骤二一：将成套成型装置中的两个侧板(2)分别内外反转，并撤去隔板(6)，重新组装成套成型装置；

步骤二二：将步骤一中得到的两个混凝土基体试件放入步骤二一中重新组装好的成套成型装置中，在空余空间浇筑修复材料，等待修复材料硬化；

步骤二三：待修复材料硬化后，取出试件，得到新老混凝土粘结好的修复试件。

7.根据权利要求4所述的一种评价水泥基修复材料界面性能的成套成型装置的使用方法，其特征在于，步骤三中，包括以下步骤：

步骤三一：得到三种混凝土基体粘结面倾角的修复试件；

步骤三二：设基本试件底部正方形尺寸和一条长边均为l，基本试件的另一条长边为L，基本试件粘结面角度为α，得到下列关系式：

进而得到三种修复试件的粘结面角度之间存在如下关系：

式中：

l₁为第一种混凝土基体试件的底部正方形尺寸；

α₁为第一种修复试件的粘结面角度；

l₂为第二种混凝土基体试件的底部正方形尺寸；

α₂为第二种修复试件的粘结面角度；

l₃为第三种混凝土基体试件的底部正方形尺寸；

α₃为第三种修复试件的粘结面角度。