专利名称：水泥基材料抗裂性能测试装置及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种水泥基材料抗裂性能测试装置及其测试方法背景技术水泥基材料的抗裂问题越来越成为工程界的热点和难点问题，特别是量大面广的混凝土和砂浆。钢筋混凝土楼盖和地下室侧墙混凝土的开裂，造成渗水现象，极大影响了其使用功能和使用寿命。新型材料(加气混凝土砌块、粉煤灰砌块和小型混凝土空心砌块等)墙体砂浆的开裂现象，造成建筑外墙渗水情况，影响了用户的正常使用。但是国内外至今还没有较为统一的测试水泥基材料抗裂性能的方法。对商品混凝土和商品砂浆的质量检验缺少抗裂性能这一环节。关于出厂水泥对水泥基材料建成工程结构开裂的影响，也缺乏有效的测试方法。目前采用的方法主要包括平板法和开裂环法，所共同存在的问题是测试时间长，随机性和偶然性大，受气候条件影响大，不同地区不同季节测得的数据不具有可比性，因此不便于推广应用。
国内外也有混凝土抗裂测试方法研究进展的报道，如对开裂环进行了改进，在内环内侧贴应变片，推导了相应计算公式，使之能够监测约束条件下的早期混凝土的徐变，然而它不是一种快速的测试方法。再如采用平板法，在双向约束的框体内设置隔板来诱导混凝土快速开裂，然而框体对混凝土约束是通过连接在框体上的螺栓来提供，其可靠性不好保证，且离散性较大；而且当混凝土收缩时，由于所受约束的不均匀，框体内混凝土受力复杂；这种装置的隔板数量至少有三块，这也降低了对混凝土裂缝进行诱导的效果，所有这些均约束了这种装置在实际工程中的推广应用。
目前，有关研究单位，有关检测单位，商品混凝土、商品砂浆和生产水泥的厂家及工程施工单位都迫切需要一种能够快速准确评价水泥基材料抗裂性能的测试装置及其测试方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种水泥基材料抗裂性能测试装置及其测试方法，该测试装置及其测试方法不仅能快速、准确地评价被测水泥基材料的抗裂性能，而且操作简单，易于推广应用。
本发明的目的是这样实现的这种水泥基材料抗裂性能测试装置，包括变形感应装置、应变仪和计算机，所述的变形感应装置上贴有应变片，所述的应变片经导线与应变仪相连接，所述的应变仪经导线与计算机相连接，所述的变形感应装置包括底板，所述的底板上设有用以形成被测水泥基材料浇注用环形型腔的同形心内、外环，所述的内、外环等高，内、外环之间某一径向方位上设有连接隔板，所述的连接隔板的高度小于内、外环的高度，该连接隔板所处径向平面即为被测水泥基材料的开裂截面，所述内环的内侧面上贴有应变片，且环境温度和湿度在测试过程中保持恒定。
本发明的水泥基材料抗裂性能测试装置的测试方法是首先制作设有应变片的变形感应装置，然后在所述的变形感应装置的内环、外环和底板间浇注水泥基材料环，经养护后拆去外环，采用防水材料密封水泥基材料环的上表面，并将它置于温度为20±2℃和湿度为20％～70％的环境中，再将所述的应变片与应变仪相连接，将应变仪与计算机相连接，采用安装有检测专用软件的计算机自动实时采集应变片传来的数据，以进行检测工作。
本发明的水泥基材料抗裂性能测试装置的主要特点是通过安装连接隔板，减小被测水泥基材料环开裂截面的面积，诱导被测水泥基材料环在连接隔板处快速开裂，较好地解决了以往水泥基材料抗裂测试方法中测试时间长、裂缝出现带有随机性和偶然性等问题。
同时，本发明的水泥基材料抗裂性能测试装置的变形感应装置的内环内侧面上贴有应变片，所述的应变片与应变仪相连，应变仪又与电脑相连，故而形成一套完整的水泥基材料抗裂性能智能测试装置，采用该测试装置进行检测，可通过内环的应变变化实时监测水泥基材料在开裂过程中的变形情况，并可以测定开裂时间。通过对不同试验的测试结果进行比较和分析，还就可以对不同水泥基材料的抗裂性能进行评价。
为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特给出具体实施例，并配合所附图式，作详细说明。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的变形感应装置实施例1的俯视图。
图2是本发明的变形感应装置实施例1的主剖视图。
图3是本发明的变形感应装置实施例2的主剖视图。
图4是本发明的变形感应装置实施例3的主剖视图。
图5是本发明的变形感应装置实施例4的俯视图。
图6是本发明的测试装置的连接示意图。
1.内环，2.外环，3.连接隔板，4.底板，5.应变片，6.水泥基材料环，7.连接隔板，8.水泥基材料环，9.连接隔板，10.水泥基材料环，11.椭圆内环，12.椭圆外环，13.连接隔板，14.椭圆形底板，15.水泥基材料环，16.变形感应装置，17.应变仪，18.计算机。
具体实施例方式
1、变形感应装置的设计针对不同的水泥基材料(如混凝土、砂浆、水泥净浆等)，借助有限元等手段，输入水泥基材料不同龄期的弹性模量和内环1的弹性模量，计算内环1的直径、厚度和高度、内环1和外环2的间距及连接隔板3的高度，完成变形感应装置16的设计。
2、变形感应装置的制作如图1和图2所示，本发明的变形感应装置实施例1包括圆形底板4，所述的底板4上设有同心圆环，即内环1和外环2，所述的内、外环等高，内环1、外环2和底板4共同形成环形型腔用以浇注成型被测水泥基材料环6，内环1和外环2之间某一径向方位的下侧设有一连接隔板3，所述的连接隔板3的高度小于内、外环的高度，通过安装连接隔板3，以减小被测水泥基材料环6开裂截面的面积，诱导水泥基材料环6在连接隔板3所处位置的上侧快速开裂。内环1厚度的确定原则包括①应具有足够刚度，能够对水泥基材料环提供足够的约束；②不能太厚，这样在水泥基材料环开裂时，贴在内环1内侧面上的应变片5能测到应变的突变。内环1与外环2的间距应大于水泥基材料骨料的最大粒径。对于混凝土，应大于粗骨料的最大粒径；对于砂浆，应大于砂的最大粒径。未被连接隔板4封住的内、外环之间水泥基材料环6的高度不应小于水泥基材料中骨料的最大粒径。这样就不影响水泥基材料浇注的均匀性，即各个位置水泥基材料及其骨料分布均匀。连接隔板3应必须具有足够的刚度，连接隔板3与水泥基材料环6接触端为圆弧形端头。内、外环由钢板等材料制成，内环1的内侧面上贴有1～4片应变片5。内环1、外环2、连接隔板3和底板4应光滑，试验前与水泥基材料环6的接触面均应抹油。
实施例1、实施例2和实施例3的区别在于所设连接隔板的位置和数量不同，以此改变被测水泥基材料环开裂界面的大小和位置。
实施例4与实施例1的不同之处在于实施例4的底板4为椭圆形，内环1和外环2为同焦点的椭圆环。实施例4所设连接隔板的位置和数量也有三种，分别同实施例1、实施例2和实施例3。
3、水泥基材料抗裂性能的测试方法在内环1、外环2和底板4间浇注水泥基材料，放到标准养护室或养护箱养护8～24小时后拆去外环2，采用沥清石腊或环氧树脂等防水材料密封水泥基材料环6的上表面，将它置于温度为20±2℃、湿度20％～70％的环境中，脱开内环1和底板4的连接，使内环1的变形不受底板4的约束。然后，将贴于变形感应装置的内环1内侧面上的应变片5经导线与应变仪17相连，所述的应变仪17经导线与计算机18相连。
计算机18自动实时采集应变片5传来的数据，通过对数据进行分析可以得到水泥基材料环6开裂的时间；水泥基材料环6一般情况下只出现一条裂缝，可以在规定时间对该裂缝宽度进行测量，混凝土环为28天，砂浆环为14天，水泥净浆环为7天。通过比较不同水泥基材料环6的开裂时间和裂缝宽度，可以准确评价水泥基材料的抗裂性能。
水泥基材料环6在硬化过程中，会产生温降收缩、干燥收缩和自收缩等，而水泥基材料环6的收缩会受到内环1的约束，这时水泥基材料环6内会产生拉力，而贴于内环的应变片5处于受压状态。由于加入连接隔板3后该断面的面积小于其它断面，该断面的水泥基材料所受的应力大于其他断面，从而在这个断面出现应力集中现象，这诱导和加速了水泥基材料环6裂缝在这个断面出现。一旦该断面贯通裂缝出现后，水泥基材料环6中的拉应力迅速降低，同时水泥基材料环6对内环1的挤压作用也大大减少，这时贴在内环应变片5中的应变就有一个较大的突变。此后，如果不考虑内环1和底板4对水泥基材料环6的约束(浇注前抹油了)，水泥基材料环6处于一种近似自由收缩的状态，在规定时间测其裂缝的宽度就可以计算出其收缩率。
权利要求
1.一种水泥基材料抗裂性能测试装置，包括变形感应装置、应变仪和计算机，其特征在于所述的变形感应装置上设有应变片，所述的应变片经导线与应变仪相连接，所述的应变仪经导线与计算机相连接。
2.根据权利要求书1所述的水泥基材料抗裂性能测试装置，其特征在于所述的变形感应装置包括底板，所述的底板上设有用以形成被测水泥基材料浇注用环形型腔的同形心内、外环，所述的内、外环等高，内、外环之间某一径向方位上设有连接隔板，所述的连接隔板的高度小于内、外环的高度，该连接隔板所处径向平面即为被测水泥基材料的开裂截面，所述内环的内侧面上贴有应变片。
3.用如权利要求书1或2所述的装置测试水泥基材料抗裂性能的方法，其特征在于首先制作贴有应变片的变形感应装置，然后在所述的变形感应装置的内环、外环和底板间浇注水泥基材料环，经养护后拆去外环，采用防水材料密封水泥基材料环的上表面，并将它置于温度为20±2℃和湿度为20％～70％的环境中，再将所述的应变片与应变仪相连接，将应变仪与计算机相连接，采用安装有检测专用软件的计算机自动实时采集应变片传来的数据，以进行检测工作。
4.根据权利要求书3所述的水泥基材料抗裂性能测试方法，其特征在于所述的环境温度和湿度为在测试过程中保持恒定。
全文摘要
本发明提供一种水泥基材料抗裂性能测试装置及其测试方法，试装置包括变形感应装置、应变仪和计算机，所述的变形感应装置上设有应变片，所述的应变片经导线与应变仪相连接，所述的应变仪经导线与计算机相连接。该装置测试方法首先制作贴有应变片的变形感应装置，然后在所述的变形感应装置的内环、外环和底板间浇注水泥基材料环，经养护后拆去外环，采用防水材料密封水泥基材料环的上表面，并将它置于温度为20±2℃和湿度为20％～70％的环境中，再将所述的应变片与应变仪相连接，将应变仪与计算机相连接，采用安装有检测专用软件的计算机自动实时采集应变片传来的数据，以进行检测工作。该测试装置及其测试方法不仅能快速、准确地评价被测水泥基材料的抗裂性能，而且操作简单。
文档编号G01N19/00GK1932512SQ20061006912
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月30日 优先权日2006年9月30日
发明者季韬, 林旭健 申请人:福州大学