CN113624582B - 一种水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法,涉及土木工程材料技术领域。水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法,包括:采用温度敏感骨料制备砂浆‑骨料耦合试样,对砂浆‑骨料耦合试样进行降温处理;其中,温度敏感骨料为锡块,降温处理是降温至‑13℃以下。在降温处理过程中锡块的晶格结构发生变化,并主动与水泥砂浆脱离,可以得到完整的界面过渡区表面试样,避免了人为剥离获取界面过渡区表面试样造成的试样损害和试验误差。此外,本发明所提供的界面过渡区的试样包括了整个表面区域,可以对整个界面过渡区表面性能进行研究,避免了取样的随机性。

Description

一种水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法
技术领域
本发明涉及土木工程材料技术领域,具体而言,涉及一种水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法。
背景技术
水泥混凝土是一种由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,界面过渡区是骨料和砂浆之间厚度为15-50μm的区域,是水泥混凝土结构中最薄弱的区域,水泥混凝土中的破坏往往是始发于界面过渡区,故界面过渡区性能优劣直接决定了水泥混凝土的使用寿命。但是,由于界面过渡区试样制备方法的限制,界面过渡区的性能难以被充分认识和了解。
目前,已有的混凝土界面过渡区试样的获取方法主要是以下两种:
(1)通过人为地将骨料从砂浆上剥离获取界面过渡区表面试样,这种人为剥离获取界面过渡区表面试样的方法会对原有的界面过渡区表面造成损害,也会影响界面过渡区表面性能研究结果的准确性。
(2)通过不同的切割工艺得到同时包含骨料和砂浆的界面过渡区试样,通过切割手段获取的试样仅能对界面过渡区厚度方向上的性能进行研究,不能对与骨料直接接触的性能最脆弱的界面过渡区表面性能进行研究;这种随机切割获取的界面过渡区试样往往具有随机性,不能了解界面过渡区的整体状况。
鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法,旨在实现骨料与水泥砂浆的主动分离,避免造成试样损害和试验误差。
本发明是这样实现的:
本发明提供一种水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法,包括:采用温度敏感骨料制备砂浆-骨料耦合试样,对砂浆-骨料耦合试样进行降温处理;其中,温度敏感骨料为锡块,降温处理是降温至-13℃以下。
在可选的实施方式中,降温处理是先降温至-13~-18℃进行一次保温,再降温至-25~-35℃进行二次保温;
在可选的实施方式中,一次保温的保温时间为5~10min。
在可选的实施方式中,所述砂浆-骨料耦合试样的制备过程包括:将温度敏感骨料与砂、水泥和水混合并在模具中养护。
在可选的实施方式中,将碎石、砂、水泥和水按照符合混凝土等级要求的配合比进行混合后得到拌合料,通过筛分去除所述拌合料中的碎石得到水泥砂浆,然后将砂浆装入已放置锡块的模具中制得砂浆-骨料耦合试样,将所述砂浆-骨料耦合试样在模具中混合养护。
在可选的实施方式中,砂浆-骨料耦合试样的制备过程还包括:达到养护龄期之后,进行脱模。
在可选的实施方式中,温度敏感骨料的形状选自立方体和球形中的至少一种。
在可选的实施方式中,在经过降温处理之后的砂浆-骨料耦合试样中获取界面过渡区表面试样。
在可选的实施方式中,对经过降温处理之后的混凝土试样进行切割,以切除多余水泥砂浆的同时获得多个界面过渡区表面试样。
本发明具有以下有益效果:发明人创造性地利用锡块作为温度敏感骨料替代碎石等粗骨料,在降温处理过程中锡块的晶格结构发生变化,并主动与水泥砂浆脱离,可以得到完整的界面过渡区表面试样,避免了人为剥离获取界面过渡区表面试样造成的试样损害和试验误差。此外,本发明所提供的界面过渡区的试样包括了整个表面区域,可以对整个界面过渡区表面性能进行研究,避免了取样的随机性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备流程图;
图2为砂浆-骨料耦合试样正视图;
图3为砂浆-骨料耦合试样俯视图;
图4为降温处理后混凝土界面过渡区表面试样获取方法的示意图。
图标:1-砂浆和骨料耦合试样;2-砂浆;3-骨料;4-界面过渡区表面;5-界面过渡区表面试样。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提供一种水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法,包括:将温度敏感骨料替代碎石制备砂浆-骨料耦合试样,对砂浆-骨料耦合试样进行降温处理;其中,温度敏感骨料为锡块,降温处理是降温至-13℃以下。
需要说明的是,发明人创造性地利用锡块替换传统的碎石,在降温处理过程中锡块的晶格结构发生变化,并主动与水泥砂浆脱离,可以得到完整的界面过渡区表面试样。
具体地包括如下步骤:
S1、砂浆-骨料耦合试样的制备
请参照图1,砂浆-骨料耦合试样的制备过程包括:将碎石、砂、水泥和水按照符合混凝土等级要求的配合比进行混合后得到拌合料,通过筛分去除拌合料中的碎石得到水泥砂浆,然后将砂浆装入已放置锡块的模具中制得砂浆-骨料耦合试样,将砂浆-骨料耦合试样在模具中混合养护,达到养护龄期之后,进行脱模。
需要说明的是,拌合料的配方可以采用现有配方,在此不做限定,可以根据所要研究的拌合料类型进行配置即可。其制备原料不限于碎石、砂、水泥和水,可以根据需要在加入其它添加剂,如缓凝剂等。
在实际操作过程中,先制备传统的拌合料,通过筛分的方式去除碎石得到筛余砂浆,将温度敏感骨料装入制备混凝土界面过渡区表面试样的模具中,将筛余砂浆也装入模具中,将模具放入标准养护室养护,达到规定养护龄期以后将所述模具取出脱模得到砂浆-骨料耦合试样。一般而言,按质量份数计,原料包括碎石2.4-2.6份、砂1.5-1.7份、水泥0.9-1.1份和水0.38-0.42份,温度敏感骨料的用量与碎石的用量大致相同。
在其他实施例中,可以直接将温度敏感骨料与砂、水泥和水混合并在模具中养护。
具体地,养护龄期根据需要而定,在此不做限定。
进一步地,温度敏感骨料的尺寸可根据预获取的界面过渡区表面试样大小进行设置,在此不做限定。温度敏感骨料的形状选自立方体和球形中的至少一种。温度敏感骨料的粒径和形状不限于上述范围,可以根据需要设定,和碎石的形状和尺寸大致相同为宜。
具体地,温度敏感骨料的主要成分为锡,是市购原料。
S2、降温处理
降温处理是将温度降低至-13℃以下,通过降温使砂浆-骨料耦合试样中的温度敏感骨料的晶格结构发生变化,并主动与所述的水泥砂浆脱离。
在实际操作过程中,将试样放入温度可调可控的温度箱中,设置温度即可。
在优选的实施例中,降温处理是先降温至-13~-18℃进行一次保温,再降温至-25~-35℃进行二次保温。将温度先降温至-13~-18℃使骨料的晶格结构开始发生变化,再降温至-25~-35℃使骨料快速与水泥砂浆脱离。
具体地,一次保温的温度可以为-13℃、-14℃、-15℃等,也可以为以上相邻温度值之间的任意值;二次保温的温度可以为-25℃、-26℃、-27℃、-28℃、-29℃、-30℃、-31℃、-32℃、-33℃、-34℃、-35℃等,也可以为以上相邻温度值之间的任意值。
进一步地,一次保温的保温时间为5~10min,二次保温的保温时间是观察至骨料与砂浆脱离完全为止。
S3、获取试样
在经过降温处理之后的混凝土试样中获取界面过渡区表面试样,根据所需试样的尺寸获得合适的试样。如做电镜试验,仅需要1cm甚至几毫米的试样。
在一些实施例中,对经过降温处理之后的混凝土试样进行切割,以切除多余水泥砂浆的同时获得多个界面过渡区表面试样,以满足厚度的要求,以及不用的测试需求。
本发明实施例所提供的制备方法具备以下优点:
(1)本发明实施例通过使用温度敏感骨料替代传统骨料,实现了骨料主动与水泥砂浆分离,避免了人为剥离获取界面过渡区表面试样造成的试样损害和试验误差。
(2)温度敏感骨料替代普通骨料,通过骨料分离技术,可获得混凝土界面过渡区最脆弱的表面试样,实现对混凝土中最脆弱的结构进行研究。
(3)本发明实施例的制备方法所获得的试样包括整个表面区域,可对整个界面过渡区表面性能进行研究,避免了取样的随机性。
如图2-4所示,砂浆和骨料耦合试样1中包括砂浆2和骨料3,所获得的界面过渡区表面4以及界面过渡区表面试样5如图4所示。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本发明实施例提供一种水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法,包括如下步骤:
将碎石2.5份、砂子1.6份、水泥1.0粉、水0.40份混合得到拌合料,然后通过筛分将拌合料中的碎石筛除;将温度敏感骨料(锡块)装入模具中;将拌合料中筛余的水泥砂浆也装入模具中;将模具放入标准养护室养护,以后将模具取出脱模得到砂浆-骨料耦合试样。
将砂浆-骨料耦合试样放入温度箱中,先降温至-15℃保温8min,再降温至-30℃。切除多余的水泥砂浆,得到所需厚度的试样。
结果显示,本实施例制备得到的界面过渡区表面试样完整度好,包括了整个表面区域。
实施例2
本发明实施例提供一种水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法,与实施例1的区别在于:降温处理阶段先降温至-13℃保温10min,再降温至-25℃进行保温。
实施例3
本发明实施例提供一种水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法,与实施例1的区别在于:降温处理阶段先降温至-18℃保温5min,再降温至-35℃进行保温。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水泥混凝土界面过渡区表面试样的制备方法,其特征在于,包括:
采用温度敏感骨料制备砂浆-骨料耦合试样,对所述砂浆-骨料耦合试样进行降温处理;
其中,所述温度敏感骨料为锡块,所述降温处理是降温至-13℃以下;
所述降温处理是先降温至-13~-18℃进行一次保温,再降温至-25~-35℃进行二次保温。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述一次保温的保温时间为5~10min。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述砂浆-骨料耦合试样的制备过程包括:将温度敏感骨料与砂、水泥和水混合并在模具中养护。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,将碎石、砂、水泥和水按照符合混凝土等级要求的配合比进行混合得到拌合料,通过筛分去除所述拌合料中的碎石得到水泥砂浆,将砂浆装入已放置锡块的模具中制得砂浆-骨料耦合试样,将所述砂浆-骨料耦合试样在模具中混合养护。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述砂浆-骨料耦合试样的制备过程还包括:达到养护龄期之后,进行脱模。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述温度敏感骨料的形状选自立方体和球形中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在经过降温处理之后的砂浆-骨料耦合试样中获取界面过渡区表面试样。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,对经过降温处理之后的混凝土试样进行切割,以切除多余水泥砂浆的同时获得多个界面过渡区表面试样。
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