CN213749368U - 用于测试界面过渡区粘结强度的试件及制造试件的模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于测试界面过渡区粘结强度的试件及制造试件的模具，试件包括水泥砂浆试件和柱形的骨料试件；水泥砂浆试件中心的上部与所述骨料试件浇筑成一体结构；所述水泥砂浆试件中心的下部设有用于在骨料试件与所述水泥砂浆相对运动时容纳所述骨料试件的骨架容纳腔，所述骨架容纳腔的内径大于所述骨料试件的外径。该测试界面过渡区粘结强度的试件实现了混凝土的界面过渡区的有效的测量，可以应用到多种水泥混凝土领域，能够被广泛应用。

Description

用于测试界面过渡区粘结强度的试件及制造试件的模具

技术领域

本实用新型涉及混凝土强度试件制造技术领域，具体涉及用于测试界面过渡区粘结强度的试件及制造试件的模具。

背景技术

界面过渡区(英文：Interfacial transition zone，简称：ITZ)是由水泥浆体水化过程中在骨料周围形成的微观且复杂的结构。混凝土中砂浆和骨料之间的界面过渡区是混凝土在高压力下条件下最容易被破坏的部位，所以界面过渡区的力学强度极限强度更直接反应混凝土力学的承载能力极限。且在多种侵蚀环境(海水环境，酸雨环境，冻融环境等)下，界面过渡区的物质容易与外来物质的影响，造成其成分的流失或被腐蚀，最终导致骨料和水泥硬化浆体的剥离会造成混凝土建筑物不可逆的损坏，所以对混凝土的界面过渡区的力学性能是非常必要的。但由于在混凝土浇筑过程中骨料形状多样、排列不规律和界面过渡区非常狭小等原因，实际操作中很难测量界面过渡区的力学强度。

因此如何获得水泥砂浆与骨料之间的过渡区粘结强度对混凝土建筑领域是亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题提出了一种用于形成水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结强度试件，通过该试件可以测出水泥砂浆和骨料界面过渡区的粘结强度。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种用于测试界面过渡区粘结强度的试件，包括水泥砂浆试件和柱形的骨料试件；

所述水泥砂浆试件中心的上部与所述骨料试件浇筑成一体结构；

所述水泥砂浆试件中心的下部设有用于在骨料试件与所述水泥砂浆相对运动时容纳所述骨料试件的骨架容纳腔，所述骨架容纳腔的内径大于所述骨料试件的外径。

一种用于制造测试界面过渡区粘结强度的试件的模具，包括试件内模和试件外模；

所述试件外模包括模具底板、前模具侧板、后模具侧板、左模具侧板以及右模具侧板，所述模具底板、前模具侧板、后模具侧板、左模具侧板以及右模具侧板通过螺栓相互连接形成上端开口的方型箱体结构；

所述试件内模包括柱形的骨料试件固定部和用于与所述模具底板固定的内模固定部，所述试件内模置于所述试件外模中心下部，所述试件内模的高度小于所述试件外模的高度。

进一步地，所述骨料试件固定部的上端面上还设有骨料试件定位槽。

进一步地，所述试件内模由聚碳酸酯制成。

进一步地，所述试件外模由ABS塑料制成。

与现有技术比较，本实用新型所述的用于形成水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结强度试件具有以下优点，通过将该试件置于压力机上，获得压力机上的压力度数，可以方便精准的测出水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结强度。

附图说明

图1为本实用新型公开的用于测试界面过渡区粘结强度的试件结构图；

图2为试件外模的轴测图；

图3为本实用新型公开的试件外模、试件内模以及骨料试件的安装爆炸视图；

图4为本实用新型公开的试件外模、试件内模以及骨料试件的组装图；

图5为使用本实用新型公开的模具制造试件，并用该试件检测水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结强度的流程图；

图6为混凝土试件中截面过渡区的粘结强度分析曲线图。

图中：1、试件外模，10、模具底板，11、左模具侧板，12、右模具侧板，13、前模具侧板，14、后模具侧板，2、试件内模，20、骨料试件固定部，21、内模固定部，22、骨料试件定位槽，3、骨料试件，4、水泥砂浆试件，40、水泥砂浆和骨料界面过渡区，41、骨架容纳腔，50、螺母，51、螺栓，6、水泥砂浆浇筑空间。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型公开的用于测试界面过渡区粘结强度的试件，包括水泥砂浆试件4和柱形的骨料试件3；

所述水泥砂浆试件4中心的上部与所述骨料试件3浇筑成一体结构；

所述水泥砂浆试件4中心的下部设有用于在骨料试件与所述水泥砂浆相对运动时容纳所述骨料试件3的骨架容纳腔41，所述骨架容纳腔41的内径大于所述骨料试件3的外径。

如图2、图3和图4所示为用于制造测试界面过渡区粘结强度的试件的模具的结构图，包括试件内模2和试件外模1；

如图2和图3所示，所述试件外模1包括模具底板10、前模具侧板13、后模具侧板14、左模具侧板11以及右模具侧板12，所述模具底板10、前模具侧板13、后模具侧板14、左模具侧板11以及右模具侧板12通过螺栓相互连接形成上端开口的方型箱体结构,模具底板和模具侧板之间通过螺栓固定在一起，由于通过螺栓连接，因此试件外模的侧板和底板为可拆卸结构；

所述试件内模2包括柱形的骨料试件固定部20和用于与所述模具底板10 固定的内模固定部21，所述试件内模2置于所述试件外模1中心下部，所述试件内模2的高度小于所述试件外模1的高度。具体地，试件外模1的模具底板 10上设有通孔，内模固定部21上设有通孔，通过螺栓51和螺母50可以将试件内模固定在试件外模中，试件内模的高度小于所述试件外模的高度，可以将骨料试件放置在试件内模上，骨料试件的直径小于所述试件内模的直径且所述骨料试件的上端面高于所述试件外模的上端面，使得试件外模、试件内模以及骨料试件之间形成水泥砂浆浇筑腔6。

进一步地，所述骨料试件固定部21的上端面上还设有骨料试件定位槽22，设有骨料试件定位槽可以快速的将骨料试件置于试件内模上，并保证骨料试件与试件内模的位置相对稳定，避免浇筑水泥砂浆时，骨料试件与试件内模的相对运动影响浇筑质量，进而影响界面过渡区的粘结性能。

进一步地，所述试件内模由聚碳酸酯制成，聚碳酸酯具有很强的抗粘结能力，可以防止其与水泥浆体粘结，避免拆模时无法拆卸或造成水泥砂浆的结构破坏；同时，具有较高的塑性，由于水泥在水化过程中内部成分不断变化(硅酸三钙、硅酸二钙→氢氧化钙→水化硅酸钙凝胶)，由于该材料有很强的力学性能，保证其在复杂的受力影响下不变形；进一步地，该材料与硬化水泥浆体有很强的脱离性，由于水泥水化过程中，混凝土内部在不断膨胀，四周的混凝土会对其中心位置产生很强的内压强，从而形成了强大的摩擦力，聚碳酸酯有很强的脱离性，可以保证在水泥浆体固化后能够将模具从浆体中脱离。

进一步地，所述试件外模由ABS塑料制成。

如图5和图6所示为使用本实用新型公开的混凝土试件和模具进行界面过渡区的粘结强度检测的流程，包括以下步骤，

步骤1、将柱形的试件内模2置于试件外模1中，所述试件内模2的高度小于所述试件外模1的高度，在所述试件内模2上放置柱形的骨料试件3，所述骨料试件3的直径小于所述试件内模2的直径且所述骨料试件3的上端面高于所述试件外模1的上端面；

步骤2、向所述试件外模1、试件内模2以及骨料试件3之间的形成的水泥砂浆浇筑空间注入水泥砂浆，并在标准养护室条件下对其进行养护12-24h后，去除试件外模和试件内模形成具有水泥砂浆试件4和骨料试件3的混凝土试件；

步骤3、将所述混凝土试件置于压力机上，压力机的压力探头推动骨料试件恒速向下运动，获取压力机上的压力值；

步骤4、根据所述压力值对水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能进行分析。

具体地，将试件内模置于试件外模中，骨料试件置于试件内模上，件外模、试件内模以及骨料试件之间的形成的水泥砂浆浇筑空间6，向水泥砂浆浇筑空间 6注入水泥砂浆，并在标准养护室条件下对其进行养护12-24h后，使得水泥砂浆凝固，此时，水泥砂浆与骨料试件浇筑成一体结构，骨料试件与水泥砂浆的接触区域即为界面过渡区，本实施例中，骨料试件为花岗岩制成。

拆卸试件外模上的螺栓，可以将试件外模和试件内模从混凝土试件上拆卸下来，使得水泥砂浆中心下端形成中空孔结构即形成本实用新型公开的混凝土试件，骨料试件与水泥砂浆的接触区域即为界面过渡区40。

将所述混凝土试件置于压力机上，控制压力机使得压力机的压力探头对骨料试件的顶端施加压力并推动骨料试件向下(水泥砂浆中心下端的中空孔结构) 运动，并获取压力机上的压力值；

根据所述压力值对水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能进行分析。

具体地，如图6所示，根据所述压力值对水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能进行分析包括通过公式(1)计算水泥砂浆和骨料界面过渡区最大粘结强度：

式中：τ_max为水泥砂浆和骨料界面过渡区最大粘结强度，ρ_max为压力机读出的最大荷载，φ为骨料试件的直径，h为骨料试件与水泥砂浆接触的高度，以适用于延展性较低的水泥砂浆与骨料的界面过渡区的粘结性能检测。

进一步地，根据所述压力值对水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能进行分析还包括采用公式(2)计算水泥砂浆和骨料界面过渡区的吸能能力θ：

式中：θ为水泥砂浆和骨料界面过渡区的吸能能力，ρ为压力机读出的荷载，φ为骨料试件的直径，h为骨料试件与水泥砂浆接触的高度，D_e压力机的最大荷载时压力机的位移，D₀为压力机有初始读数时的压力机位移，以适用于延展性较高的水泥砂浆与骨料的界面过渡区的粘结性能检测。极限荷载/强度是混凝土类的常用方法，适用于绝大部分的混凝土试件的测量和试验。但经过作者在本次实验中对混凝土界面过渡区的粘结强度进行测量时，发现不同种类的混凝土所表现出的延展性不同。如图6所示Ⅰ类混凝土界面过渡区的极限荷载为 48.15kN，Ⅱ类混凝土界面过渡区的极限荷载为37.79kN，Ⅰ类混凝土比Ⅱ类混凝土的极限强度高出27.5％。但从图中也可以看出Ⅱ类混凝土的延展性明显高于Ⅰ类混凝土。对压力机从出现压力读数时开始计算位移对应的荷载到极限荷载时位移对应的荷载进行积分，发现使Ⅰ类混凝土界面过渡区发生破坏需要对Ⅰ类混凝土释放493.97J的能量，同时Ⅱ类混凝土需要吸收442.85J的能量才能发生破坏，Ⅰ类混凝土仅比Ⅱ类混凝土高出11.5％。所以对比可以看出单独对比极限荷载比较片面性，而比较混凝土吸收能量的能力更准确。

本实用新型公开的混凝土试件可以通过压力机缓慢推动骨料，使骨料与水泥砂浆产生相对滑移，实现水泥砂浆试件和骨料试件的界面过渡区粘结强度的测量，从而实现精确测量并计算出水泥硬化浆体和骨料界面过渡区粘结强度的极限和界面过渡区的吸能能力，对实际工程中混凝土质量的评估具有很高的参考价值。实现了混凝土的界面过渡区的有效的测量方法，可以应用到多种水泥混凝土领域，能够被广泛应用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于测试界面过渡区粘结强度的试件，其特征在于：包括水泥砂浆试件和柱形的骨料试件；

所述水泥砂浆试件中心的上部与所述骨料试件浇筑成一体结构；

所述水泥砂浆试件中心的下部设有用于在骨料试件与所述水泥砂浆相对运动时容纳所述骨料试件的骨架容纳腔，所述骨架容纳腔的内径大于所述骨料试件的外径。

2.一种用于制造测试界面过渡区粘结强度的试件的模具，其特征在于：包括试件内模和试件外模；

所述试件外模包括模具底板、前模具侧板、后模具侧板、左模具侧板以及右模具侧板，所述模具底板、前模具侧板、后模具侧板、左模具侧板以及右模具侧板通过螺栓相互连接形成上端开口的方型箱体结构；

所述试件内模包括柱形的骨料试件固定部和用于与所述模具底板固定的内模固定部，所述试件内模置于所述试件外模中心下部，所述试件内模的高度小于所述试件外模的高度。

3.根据权利要求2所述的用于制造测试界面过渡区粘结强度的试件的模具，其特征在于：所述骨料试件固定部的上端面上还设有骨料试件定位槽。

4.根据权利要求3所述的用于制造测试界面过渡区粘结强度的试件的模具，其特征在于：所述试件内模由聚碳酸酯制成。

5.根据权利要求4所述的用于制造测试界面过渡区粘结强度的试件的模具，其特征在于：所述试件外模由ABS塑料制成。

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