专利名称：混凝土开裂诱导装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土开裂诱导器、以及具有该混凝土开裂诱导器的混凝土开裂诱导装置和混凝土开裂诱导方法。
背景技术：
随着我国建筑行业的快速发展以及基础设施建设的加速，大量工程需要评价混凝土的开裂性能，具体而言是早期开裂性能。之前常用的方式是平板开裂的试验装置，即在模板框架中浇筑混凝土并待其开裂。这种方式的开裂时间过长，裂缝长度和位置等不稳定，给准确计算开裂面积，比较不同的混凝土的早期开裂性能带来不确定性。针对此，已经有开发出一些开裂诱导装置。其中图4示出了现有的一种开裂诱导器20，其具有总体呈板状的主体22，并且在其主体22的顶面上形成有用于加速混凝土开裂的刀口 M。在使用中这种开裂诱导器并行平铺在例如模版框架中，并且在模版框架中浇筑混凝土直至其至少没过该开裂诱导器(具体而言是没过刀口)，因此通过该顶面设置的刀口 M将能有助于促进混凝土的早期开裂。但由于该开裂诱导器仍然要整体被没过，因此不能很好地限定或确认开裂区域。而且由于该整体没过，在整个框架中可能会出现在刀口附近开裂，但在混凝土接近表面部分仍然是一整体混凝土块的形式，即，混凝土即使已经开始开裂仍然要一段时间等待其延伸到表面才能观察。此外，在现有技术中还有针对此进行的进一步改进。例如，在中国授权公告号 CN101603897中描述了一种可调节式多应力混凝土开裂诱导装置，其相比于前述开裂诱导器的主要改进在于能够针对不同骨料粒径的混凝土调节钢制开裂诱导器的高度以及刀口角，通常是骨料粒径较小开裂诱导器的高度以及刀口角角度可以较小(即刀口较钝)，而骨料粒径较大则高度和刀口角相应较大(即刀口较尖锐)。通过这样设置针对不同的骨料粒径都能加速混凝土的开裂。然而这样的开裂诱导器仍相当于在顶面中延伸形成刀口并且混凝土要至少没过开裂诱导器，并且该专利还教导针对可调节高度的开裂诱导器提供可调节高度的框架以确保混凝土在各种开裂诱导器高度下均能没过该开裂诱导器。而且该专利通用性不够强，尤其是针对不同高度和刀口角下开裂的混凝土的开裂参数之间没有直观的可比性，这样其不能或者很难有效地用于评价一批混凝土(具有不同的骨料粒径)互相之间的开裂性能。此外，这种调节的现场应用也比较复杂。针对以上的不足，仍希望能提供一种快速形成裂缝、裂缝形成区域确定性高且通用性强的混凝土开裂诱导器以及具有该开裂诱导器的开裂诱导装置和使用该开裂诱导器来诱导开裂的方法。
发明内容
为此，本发明提供一种混凝土开裂诱导器，其包括限定出顶面的板状主体；和从该主体的顶面凹入成形且贯穿该板状主体的宽度的凹口，所述凹口包括至少部分地成形有底部刀口的底部和从该底部的两端分别向上延伸到该顶面的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部和第二侧部中的至少一个成形有侧刀口。通过在该主体的顶面中形成下陷的凹口并且在凹口中形成刀口，可以准确地限定混凝土的最初开裂是出现在凹口部位或者附近。而且由于该凹口的存在，所浇筑的混凝土可以不没过开裂诱导器(例如与其顶面平齐或稍低于顶面，但是要高于凹口底部)。特别地，在这些混凝土在浇筑框架(容器)中间隔布置的情况下，这种浇筑还使得开裂诱导器本身能作为混凝土的分隔装置，进一步有助于混凝土的快速分裂以及促成在凹口部位的分裂。以及，相比于现有技术，本发明不仅还提供了侧向的刀口用于进一步促成混凝土开裂。优选地，底部刀口和侧部刀口分别由彼此连接并在连接处形成刀口顶缘的相应的成对斜面构成，且成对斜面限定它们之间的夹角为刀口角，刀口角可以在15° -165°的范围内、优选在20-135°的范围内、更优选在45° 士20°的范围内、尤其是为大约45°。这里所述夹角是指平面夹角，其大小按照通常平面夹角的确定方法确定。此外，尽管优选斜面是平状面，但是本发明无欲排除那些大致平状的弧形或弯曲面，而其夹角由斜面在连接处 (刀口顶缘)的各自的切面限定。本发明优选刀口在其整个延伸尺寸上具有均一的夹角，但也可以具有变化且优选落入上述数值范围内的夹角。根据一个特别优选的实施例，所述第一侧部上成形有第一侧刀口，所述第二侧部上成形有第二侧刀口。更优选地，所述底部刀口在整个底部上成形，并且所述底部刀口在其端部与所述第一侧刀口或第二侧刀口相连、或者在相应端部分别与第一侧刀口和第二侧刀口都相连。优选地，所述第一侧部与底部的夹角在45° -135°的范围内。第二侧部与底部的夹角也优选在45° -135°的范围内。更优选地，两个侧部与底部大致垂直，即凹口大体上呈现“U”形。但可以想到的是，凹口也可以呈现上小下大的燕尾形以及上大下小的梯形。 而且，尽管优选凹口的底部是平直的且与顶面平行，但其也可以是弧形或弯曲的，和/或不与顶面平行。例如，凹口可以是U形凹口，在U形凹口中，两边的大体竖直部分视作侧部，而下部的弯曲部分视作底部。而且，本领域技术人员在本发明的教导下可以想到底部可以包括多个底部段，这些底部段可以是相互倾斜的。此外，尽管是非优选的，但本发明的凹口还意欲延及V形凹口。进一步优选地，所述凹口的深度与所述混凝土开裂诱导器的高度之比在10%至 80%、优选在15% -60%、特别优选地在20% -40%的范围内。在此需要说明，在本文中提及的凹口的“深度”是指凹口凹入到主体中最深位置(即底部的最低点)到侧面与顶面相交的位置之间的竖向尺寸。根据本发明设置的凹口不应设置得太浅，否则诱导开裂的侧刀口作用不明显且诱导开裂所确定的位置精确度会降低；但也不应设置得过深，否则刀口所诱导的开裂需要很长的时间才能延伸到混凝土表面，这会延长初裂时间。根据本发明的一个具体实施例，所述混凝土开裂诱导器具有600士200mm的长度、 100士50mm的高度和50士25mm的宽度，所述凹口具有200士 IOOmm的长度和22士 Ilmm的深度。所述混凝土开裂诱导器可以是实心或空心构件，且其优选由不锈钢、铝合金、铜或它们的组合制成。根据另一方案，提供一种混凝土开裂诱导装置，其包括容器；和根据本发明所述的至少一个混凝土开裂诱导器，其中所述至少一个混凝土开裂诱导器以凹口朝上地放置于所述容器中。优选地，所述至少一个混凝土开裂诱导器包括间隔布置的多个所述混凝土开裂诱导器。该多个混凝土开裂诱导器还可以在侧面(宽度方向)与容器(框架)间隔开。正如以上所述，这种间隔布置有利于进一步促成快速开裂和开裂位置的集中。优选，这些混凝土开裂诱导器大体平行布置。优选地，所述容器由可拆卸连接的底板和侧模构成。根据再一种方案，提供一种混凝土开裂诱导方法，其包括如下步骤提供容器；提供根据本发明所述的多个混凝土开裂诱导器；将所述多个混凝土开裂诱导装置以凹口朝上且彼此间隔布置的方式放置在所述容器中；在所述容器中浇筑水泥，其中所浇筑的水泥的高度高于所述凹口的底部且不高于所述顶面。优选地，所浇筑的混凝土与所述多个混凝土开裂诱导器的顶面平齐。根据进一步优选的实施例，该混凝土开裂诱导方法还可用于对一批具有相同或不同骨料粒径(平均粒径)的混凝土进行开裂诱导性能的评价。该性能评价例如是基于在相同的容器和开裂诱导器配置下的该批混凝土的各种参数，例如但不限于初裂时间、规定时间内的裂缝长度和/或宽度以及总面积、裂纹条数以及单位开裂面积。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中图1示出了根据本发明实施例的具有多个平行间隔布置的混凝土开裂诱导器的混凝土开裂诱导装置；图加示出了根据本发明实施例的混凝土开裂诱导器的俯视图；图2b示出了根据本发明实施例的混凝土开裂诱导器的在具有底部刀口部位的截面图，其中示出了底部刀口的刀口角；图3示出了根据本发明实施例的混凝土开裂诱导器的立体图；图4示出了现有技术的一种混凝土开裂诱导器的立体图。
具体实施例方式附图1-3示出了根据本发明的优选实施例。本领域技术人员将可以理解这些附图 (包括图4)示出是用于本发明实施例以及的说明和解释，而不应构成限制。并且这些附图并未按比例绘制，故而关于尺寸的限定是基于说明书或权利要求书所写明的尺寸范围，而不以附图所量尺寸为准。在本发明中“早期”的定义为本领域技术人员已知，通常指早期指混凝土从浇筑开始后的大约M小时。根据本发明的开裂诱导总体是在混凝土凝固初期实现的。在本发明中的术语“高度”具有本领域技术人员所熟知的含义，且尤其是指容器 (框架)直立在平面上或者混凝土开裂诱导器直立在框架的平底板上的竖向尺寸大小。而 “长度”和“宽度”则指位于大致垂直于高度方向的平面上的两个相互垂直的维度，具体地针对大体呈板型的开裂诱导器，长度通常指其较长的延伸尺寸、宽度通常指其较短的延伸尺寸。在此，需要说明，本发明中所指的“贯穿该板状主体的宽度”的凹口优选是包括那些在开裂诱导器的主体的较短延伸尺寸贯穿该主体的那些凹口，但不排除在该主体的较长或大致相等的延伸尺寸贯穿主体的凹口。现参考图1，其中示出了矩形的浇筑容器2 (浇筑框架)，其是由可拆卸拼装的底板和侧模构成，这在本领域中是已知的，在此不作详述。在该浇筑容器中平行安置有多个根据本发明的混凝土开裂诱导器10，且它们之间具有间隔4。优选地，它们在侧面和侧模之间也具有间隔，但是它们的纵向端接触另两块侧模。尽管附图示出了如此所述的配置，但可以想到混凝土开裂诱导器10可以以其他可以想到的方式安置(或者固定)在容器(具体而言是底板)上，但是这些混凝土开裂诱导器10的凹口要朝上开口，且优选彼此之间间隔。现参考图2a、2b和3，示出了根据本发明的混凝土开裂诱导器10。该混凝土开裂诱导器10具有限定出顶面19的板状主体。且该开裂诱导器10包括从其顶面凹入成形的凹口 12。凹口 12包括底部、第一和第二侧部。在整个底部成形有底部刀口 14、在整个第一侧部成形有第一侧刀口 16、在整个第二侧部成形有第二侧刀口 18。在所述底部刀口 14的两端分别与第一和第二侧刀口 16、18的端部相连，且第一和第二侧刀口的另一端均终止于顶面19。可以想到这些刀口也可以相应的底部或侧部上部分成型。如图加和图3所示，第一侧部和第二侧部均与底部大致垂直，即凹口大体上呈现“U”形。但也可以想到它们之间是不垂直的，例如所述第一侧部与底部的夹角在 45° -135°的范围内，且第二侧部与底部的夹角在45° -135°的范围内。例如，凹口可以呈现上小下大的燕尾形以及上大下小的梯形。具体地参考图2，该底部刀口 14、第一侧刀口 16和第二侧刀口 18均由彼此连接并在连接处形成刀口顶缘的一对斜面构成，且所述该对斜面限定出它们之间的夹角为刀口角，其中分别称为第一侧刀口角α、第二侧刀口角β和底部刀口角Y。这些刀口角如图所示大小相同且为大约45°。但可以想到这些刀口角可以落入在15° -165°的范围内、优选地在20-135°的范围内、更优选地在45° 士20°的范围内，且它们的大小也可以不相同。在所示的实施例中，该混凝土开裂诱导装置具有大约SOOmmX大约600mmX大约 IOOmm的长宽高，而混凝土开裂诱导器具有大约600mm的长度、大约IOOmm的高度和大约 50mm的宽度。在所示实施例中，混凝土开裂诱导器以其长度方向与开裂诱导装置的宽度方向平行的方式间隔布置，但也可以想到其它的防治方法。在所示实施例中凹口沿混凝土开裂诱导器的长度方向大体居中放置，并且具有大约200mm的长度和大约22mm的深度。尽管描述了这些具体的尺寸，但是根据需要还可以想到其它适用的尺寸。尤其是凹口的深度与诱导器的高度之比可以在10%至80%、优选在15% -60%、更优选在20% -40%的范围内。通过本发明的开裂诱导器/装置，本发明还提供一种混凝土开裂诱导方法，其包括如下步骤例如将底板和侧模拼装来提供浇筑容器；将根据本发明所述的多个混凝土开裂诱导器以间隔布置的方式放置在所述容器中；在所述容器中浇筑水泥，其中所浇筑的水泥的高度高于所述凹口的底部(例如浇筑高度比凹口底部高出了凹口深度的至少20%、至少40%、至少60% )且不高于所述顶面。优选的是，浇筑的水泥可以与所述顶面平齐。通过这种设定可以具有上述所提到的优势。根据进一步优选的实施例，该混凝土开裂诱导方法还可用于对一批具有相同或不同骨料粒径(平均粒径)的混凝土进行开裂诱导性能的评价。该性能评价例如是基于在相同的容器和开裂诱导器配置下的该批混凝土的各种参数，例如但不限于初裂时间、规定时间内的裂缝长度和/或宽度以及总面积、裂纹条数以及单位开裂面积。
为此，本发明提供一个示例性示例，来体现本发明比现有技术的改进。示例1，其中选用表1的混凝土配方，采用本发明的如图1所示的混凝土开裂诱导装置的配置作为实例1以及采用图4所示的开裂诱导器且其余类似于图1所示的配置作为对比例1得到表2的开裂参数的数据对比。其中表1的混凝土是通过将干物料一起投入混凝土搅拌机搅拌60秒，再加入搅拌用水，继续搅拌120秒后制得，并制得的混凝土分别倒入实例1和对比例1的配置中，且混凝土表面在实例1中与开裂诱导器10的顶面平齐，而对比例1为没过(盖过)开裂诱导器 20。而且它们都按照国标GB/T 50082-2009标准进行养护。表1混凝土配比
权利要求
1.一种混凝土开裂诱导器，其特征是，其包括限定出顶面的板状主体；和从该主体的顶面凹入成形且贯穿该板状主体的宽度的凹口，所述凹口包括至少部分地成形有底部刀口的底部和从该底部的两端分别向上延伸到该顶面的第一侧部和第二侧部， 所述第一侧部和第二侧部中的至少一个成形有侧刀口。
2.根据权利要求1所述的混凝土开裂诱导器，其特征是，所述底部刀口和所述侧部刀口分别由彼此连接并在连接处形成刀口顶缘的相应的成对斜面构成，且所述成对斜面限定它们之间的夹角为刀口角，所述刀口角在15° -165°的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的混凝土开裂诱导器，其特征是，所述第一侧部上成形有第一侧刀口，所述第二侧部上成形有第二侧刀口。
4.根据权利要求3所述的混凝土开裂诱导器，其特征是，所述底部刀口在整个底部上成形且与所述第一侧刀口和/或第二侧刀口相连。
5.根据权利要求1或2所述的混凝土开裂诱导器，其特征是，所述第一侧部与底部的夹角以及第二侧部与底部的夹角在45° -135°的范围内。
6.根据权利要求1或2所述的混凝土开裂诱导器，其特征是，所述凹口的深度与所述混凝土开裂诱导器的高度之比在10%至80%的范围内。
7.根据权利要求1或2所述的混凝土开裂诱导器，其特征是，所述混凝土开裂诱导器具有600 士 200mm的长度、100 士 50mm的高度和50 士 25mm的宽度，所述凹口具有200 士 IOOmm 的长度和22 士 Ilmm的深度。
8.—种混凝土开裂诱导装置，其特征是，包括容器；和根据权利要求1-7中任一项所述的至少一个混凝土开裂诱导器，其中所述至少一个混凝土开裂诱导器以凹口朝上地放置于所述容器中。
9.根据权利要求7所述的混凝土开裂诱导装置，其特征是，所述至少一个混凝土开裂诱导器包括间隔布置的多个所述混凝土开裂诱导器。
10.一种混凝土开裂诱导方法，其特征是，包括如下步骤提供容器；提供根据权利要求1-7中任一项所述的多个混凝土开裂诱导器；将所述多个混凝土开裂诱导装置以凹口朝上且彼此间隔布置的方式放置在所述容器中；在所述容器中浇筑水泥，其中所浇筑的水泥的高度高于所述凹口的底部且不高于所述顶面。
全文摘要
本发明提供一种混凝土开裂诱导器，其特征是，其包括限定出顶面的板状主体；和从该主体的顶面凹入成形且贯穿该板状主体的宽度的凹口，所述凹口包括至少部分地成形有底部刀口的底部和从该底部的两端分别向上延伸到该顶面的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部和第二侧部中的至少一个成形有侧刀口。
文档编号G01N33/38GK102426228SQ20111033777
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者刘子科, 吴韶亮, 李洪刚, 李海燕, 王涛, 贾恒琼, 邵丕彦, 魏曌 申请人:中国铁道科学研究院金属及化学研究所