CN111157307A - 一种自修复水泥基材料试件裂缝制作方法 - Google Patents

一种自修复水泥基材料试件裂缝制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自修复水泥基材料试件裂缝制作方法，其步骤为：成型圆柱体水泥基材料试件，成型时在试件中添加聚丙烯纤维，室温养护1d后脱模；该试件置于标准养护室养护，取出用不锈钢喉箍沿着试件侧面将试件包裹；用压力试验机的上压板和下压板将试件侧面固定，设定加载速度加压至试件出现裂缝，立即停止加载，通过调节喉箍的松紧程度控制裂缝的宽度。本发明提供的制作方法操作简单，可以在保证试件完整的前提下快速有效的形成一条连续贯通的裂缝，且裂缝宽度可控，裂缝形态与工程实际情况相符，同时可拆卸的不锈钢喉箍安装方便快捷也可循环使用，可以很好满足自修复水泥基材料裂缝自修复效果表征试验研究需求，确保试验结果的可靠性。

Description

一种自修复水泥基材料试件裂缝制作方法
技术领域
本发明属于土木工程材料领域，特别涉及一种自修复水泥基材料试件裂缝制作方法。
背景技术
混凝土结构的开裂现象是整个土木工程领域普遍的技术难题。裂缝的出现为侵蚀性介质传输提供便利通道，从而严重影响混凝土结构功能性和耐久性，造成巨大的经济损失和安全隐患。因此，裂缝的修复技术一直以来都是学术界和工程界研究人员关注的焦点。传统裂缝修复方式主要是人工修复，不仅耗时耗力，而且部分裂缝由于检测困难而无法及时修复。受自然界有机生物体损伤自修复现象的启发，近年来研究者提出了多种水泥基材料裂缝仿生自修复方式。
评价水泥基材料裂缝自修复性能之前，需要在完好的水泥基材料试件上制作出符合试验要求的裂缝。现有文献研究结果表明，水泥基材料的自修复能力仅能修复宽度较小的裂缝。因此，试验时应严格控制好试件裂缝宽度，且制作出的裂缝形态应尽量与工程实际情况相符。目前，制作裂缝的方法主要有压制法、预制法、拼接法和干缩法。压制法就是将养护好的试件放到压力机下，不断施加均布荷载，随着荷载的增大试件表面会产生肉眼可见的裂缝。该方法能够很好的在试样表面形成大量的裂缝，裂缝和真实水泥基材料开裂的形态相似，而且制作比较简单，但是在加载的过程中很难控制裂缝的开裂宽度和长度，宽度和长度均具有随机性，很难压制出宽度均匀的裂缝，不利于研究。预制法就是在试件成型过程中，当水泥还未完全水化时，将不同厚度的金属片插到试样中，然后在终凝之前拔出，会在试样中产生不同宽度的裂缝，裂缝的宽度和金属片的厚度相同，裂缝的长度和金属片长度相同，裂缝的深度和金属片埋入试样的深度相同。该方法能够很好的控制裂缝的宽度、长度和深度，而且方法简单，但是制作出的裂缝形态与实际工程不符，且裂缝表面较光滑。拼接法就是将水泥基材料试件折断，然后通过胶带拼接在一起，拼接时在两断面间插入一定宽度的薄片，该方法制作出的裂缝形貌接近真实裂缝形貌，但是制作工艺太复杂，可重复性不是很好，且裂缝宽度不好控制。干缩法就是利用水泥基材料的干燥收缩来产生裂缝，该方法的优点是裂缝制作简单，产生的裂缝和自然状态下产生的裂缝形态相似，但是裂缝宽度很难控制，具有随机性。
发明内容
本发明的目的是解决现有水泥基材料试件裂缝制作存在的缺点，提供一种操作简便，裂缝宽度可控，裂缝形态与工程实际情况相符的自修复水泥基材料试件裂缝制作方法，以满足自修复水泥基材料裂缝自修复效果表征试验研究需求，确保试验结果的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种自修复水泥基材料试件裂缝制作方法，包括以下步骤：
（1）成型圆柱体状的水泥基材料试件，成型时在试件中添加一定量聚丙烯纤维，以保持试件的完整性以及有效限制裂缝宽度，室温养护1d后脱模；
（2）脱模后的试件置于标准养护室养护一段时间，取出后用不锈钢喉箍沿着试件侧面将试件包裹；
（3）用全自动压力试验机的上压板和下压板将试件侧面固定，设定加载速度加压至试件出现裂缝，立即停止加载，取下试件，通过调节试件侧面不锈钢喉箍的松紧程度控制裂缝的宽度。
较佳的，水泥基材料包括水泥净浆、砂浆或混凝土。
较佳的，水泥基材料试件底面直径为50-100mm，高为10-100mm。
较佳的，聚丙烯纤维在水泥基材料试件中的体积掺量为0.5-2.0%。
较佳的，脱模后的试件置于标准养护室养护至试件试验所需龄期后取出。
较佳的，不锈钢喉箍可拆卸，且其内径可调，其长度为260~340mm，宽度为5mm~15mm。
较佳的，不锈钢喉箍设置在试件侧面的中心位置，且与试件的两底面平行。
较佳的，试件位于上、下压板的中心位置。
较佳的，加载速度为450~550 N/s。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
（1）本发明成型时在水泥基材料试件中添加一定量聚丙烯纤维，同时在加载前用长度适中的不锈钢喉箍套在试件四周，可以在保证试件完整的前提下快速有效的形成一条连续贯通的裂缝，且裂缝形态与工程实际情况相符。
（2）本发明在加载压力形成裂缝后，可通过调节试件侧面不锈钢喉箍的松紧程度来有效控制裂缝的最终宽度，制作出的裂缝可以很好满足自修复水泥基材料裂缝自修复效果表征试验研究需求，确保试验结果的可靠性。
（3）本发明使用的可拆卸不锈钢喉箍安装方便快捷，且可以循环利用，裂缝制作方法操作简单，有效节约裂缝制作成本。
附图说明
图1是本发明水泥基材料试件外加不锈钢喉箍示意图，图中标号： 1、试件；2、喉箍。
图2是本发明水泥基材料试件加载开裂正面示意图，图中标号： 1、试件；2、喉箍；3、上压板；4、下压板。
图3 用本发明方法制作出的自修复混凝土试件裂缝。
图4 用本发明方法制作出的自修复砂浆试件裂缝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1和图2所示，一种自修复水泥基材料试件裂缝制作方法，包括以下步骤：
（1）成型圆柱体形状的水泥基材料试件，试件11两底面直径为50-100mm，高度为10-100mm，成型时在试件11中添加0.5-2.0 vol%聚丙烯纤维，以保持试件11的完整性以及有效限制裂缝宽度，室温养护1d后脱模；
（2）脱模后的试件11置于标准养护室养护至试件试验所需龄期后取出，用长度260~340mm、宽度5~15mm的不锈钢喉箍12套在试件11的中心位置，用螺丝刀拧紧至喉箍12完全包裹试件11侧面同时保证喉箍12与试件11的两底面平行；
（3）以全自动压力试验机的上压板13和下压板14卡住试件11侧面，即将试件11以其中心轴与水平方向呈平行设置的方式将试件11固定在全自动压力试验机的上压板13和下压板14的中心位置，要求试件11静止不动且保证试验台干净无杂物，设定450~550 N/s的加载速度加压至试件11出现裂缝，立即停止加载，取下试件11，通过调节试件11侧面喉箍12的松紧程度来控制裂缝的宽度。
实施例1
（1）成型尺寸为Φ100mmx50mm圆柱体形状的混凝土试件，成型时在混凝土中添加体积掺量为1.0%聚丙烯纤维，室温养护1d后脱模；
（2）脱模后的试件置于标准养护室养护至28d龄期后取出，用长度为340mm、宽度为12mm的304材质喉箍套在圆柱体混凝土试件四周，用螺丝刀拧紧至喉箍完全包裹试件且与试件两底面平行；
（3）将试件以其中心轴与水平方向呈平行设置的方式将试件固定在全自动压力试验机的上压板和下压板的中心，设定加载速度500N/s加压至试件出现裂缝，立即停止加载，取下试件，通过调节试件侧面不锈钢喉箍的松紧程度制作出宽度为0.2mm左右的裂缝（如图3）。
实施例2
（1）成型尺寸为Φ100mmx25mm圆柱体水泥砂浆试件，成型时在水泥砂浆中添加体积掺量为1.0%聚丙烯纤维，室温养护1d后脱模；
（2）脱模后的试件置于标准养护室养护至7d龄期后取出，用长度为340mm、宽度为12mm的不锈钢喉箍套在圆柱体水泥砂浆试件四周，用螺丝刀拧紧至喉箍完全包裹试件且与试件两底面平行；
（3）将试件以其中心轴与水平方向呈平行设置的方式将试件固定在全自动压力试验机的上压板和下压板的中心，设定加载速度450N/s加压至试件出现裂缝，立即停止加载，取下试件，通过调节试件侧面不锈钢喉箍的松紧程度制作出宽度为0.2mm左右的裂缝（如图4）。
以上所述，仅为本发明的较佳实例，并非对本发明任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实例，但凡是为脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实例所作出的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种自修复水泥基材料试件裂缝制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）成型圆柱体状的水泥基材料试件，成型时在试件中添加聚丙烯纤维，室温养护1d后脱模；
（2）脱模后的试件置于标准养护室养护一段时间，取出后用不锈钢喉箍沿着试件侧面将试件包裹；
（3）用全自动压力试验机的上压板和下压板将试件侧面固定，设定加载速度加压至试件出现裂缝，立即停止加载，取下试件，通过调节喉箍的松紧程度控制裂缝的宽度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，水泥基材料包括水泥净浆、砂浆或混凝土。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，水泥基材料试件底面直径为50-100mm，高为10-100mm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，聚丙烯纤维在水泥基材料试件中的体积掺量为0.5-2.0%。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，脱模后的试件置于标准养护室养护至试件试验所需龄期后取出。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，喉箍设置在试件侧面的中心位置，且与试件的两底面平行。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，试件位于上压板和下压板的中心位置。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，加载速度为450~550 N/s。
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