一种制备带裂缝水泥试件的试验装置

1.本实用新型属于土木工程中混凝土构件裂缝修复研究领域，具体涉及制备带裂缝水泥试件装置。


背景技术：

2.混凝土构件在使用期间不可避免会出现各种裂缝，而气候、降雨、日照等因素会极大加剧混凝土的塑性收缩、自收缩、干燥收缩、冷收缩等。尤其是每日温度、湿度的交替变化，使得混凝土的应力不断累加，极易导致混凝土的开裂。传统的混凝土裂缝修补方法主要有涂覆法、表面缝合法、充填法和部分凿除重新建筑混凝土四种。但是此类修补方式在施工方式上有一定的困难，成本较高昂，对生态环境也有一定影响。
3.目前国内外兴起了利用生物化学的方式对混凝土裂缝进行修补的技术，例如利用micp技术，即微生物诱导碳酸盐结晶，使得微生物在混凝土裂缝的生长过程中释放碳酸盐，该种碳酸盐可以填充裂缝，胶结混凝土，起到修补混凝土裂缝的作用。
4.在研究微生物修复混凝土裂缝技术时，需要预制位置固定、大小和深度一定的带裂缝混凝土构件，以便注射胶结液及探究胶结后混凝土构件的力学性质，而目前采用的预制裂缝的方法多为人工插拔铁片等，此类方法制备的带裂缝混凝土构件常会出现裂缝大小与深度不一致裂隙位置不一致(插拔铁片位置不同)、无法精准制作出各种所需深度的裂缝、构件易损坏等问题，故需要独特的制备带裂缝混凝土构件的试验装置，在实验过程中制备相应规格、数量的带裂缝水泥试件即为带裂缝混凝土构件，保证了实验的试件统一和实验的效果。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制备带裂缝水泥试件的试验装置，解决室内带裂缝混凝土构件在制备过程中因不可避免的人为因素导致的裂缝大小和深度不一致、裂隙位置不一致(插拔铁片位置不同)、无法精准制作各种所需深度的裂缝、试件易损坏等问题，实现批量、精准地制备出裂隙大小、深度、位置一致的水泥试件，并实现裂隙深度的精确控制。
6.本实用新型提供的制备带裂缝水泥试件的试验装置，包括基座、试件固定组件、成缝组件；所述试件固定组件包括前后两块支档板和若干隔断板，所述若干隔断板相互平行且与支挡板垂直地安装于两块支档板之间，形成多层试件框架，多层试件框架整体可拆卸地固定在基座上，形成若干用于成型水泥试件的试样槽；所述成缝组件包括支架和插片系，所述支架对称固定在基座两侧，所述插片系可拆卸且可一体升降地安装在支架上，插片系的各插片与试件槽一一对应，且各插片与试件槽的相对位置相同。
7.上述制备带裂缝水泥试件的试验装置，进一步地，所述基座的一侧边缘设置有支档块，与支档块所在一侧相垂直的另一侧边缘设置有支档柱；基座上与支档块相对的一侧边缘设置有顶压件，用于在多层试件框架置于基座上后，配合支档块和支档柱的限位作用，
将多层试件框架在底座上固位。
8.上述制备带裂缝水泥试件的试验装置，进一步地，所述顶压件为顶丝和横向固位螺杆，所述顶丝穿过设置在基座上的第一螺孔，所述横向固位螺杆穿过垂向贯通第一螺孔孔壁的第二螺孔与第一螺孔中的顶丝相接触，用于对顶丝横向固位。当多层试件框架置于基座上，通过旋扭顶丝和横向固位，配合支档块和支档柱的限位作用，将多层试件框架位置固定在基座上。优选的，所述横向固位螺杆为直角螺杆。
9.上述制备带裂缝水泥试件的试验装置，进一步地，多层试件框架置于基座上时，一侧支档板与支档块接触，一侧隔断板与支档柱接触；所述顶压件的安装方向保证顶压方向垂直于多层试件框架的支档板。
10.具体安装固位时，将多层试件框架置于基座上，按照一侧支档板与支档块接触，一侧隔断板与支档柱接触的方式放置，先将顶丝旋进第一螺孔中，再将横向固位螺杆旋进第二螺孔中，控制横向固位螺杆使顶丝穿过并抵在支挡板上，再旋紧顶丝过程中不断调整横向固位螺杆，直至顶丝和横向固位螺杆均无法再拧动。
11.上述制备带裂缝水泥试件的试验装置，进一步地，所述支档块根据支档板的长度间隔一定距离设置多块，所述支档柱根据隔断板的长度间隔一定距离设置多根，从而更加准确和全面地对多层框架进行限位固定。优选地，所述支档块和支档柱的设置数量为2。
12.上述制备带裂缝水泥试件的试验装置，进一步地，所述插片系由若干相同的插片成排固定在同一根横杆上构成；所述支架上开设有与横杆匹配的垂向滑道，横杆的两端位于滑道中，通过在滑道中上下移动实现若干插片的同时插拔，以及插入深度的控制。优选地，所述滑道为支架上垂向开设的缝隙或滑槽。
13.上述制备带裂缝水泥试件的试验装置，进一步地，所述支架固定在基座上与最外侧隔断板同侧，使横杆方向与支档板平行；支架的固定位置使插片系的插片的插入位置位于各试件槽中部。
14.上述制备带裂缝水泥试件的试验装置，进一步地，所述支架上滑道两侧，沿高程设置有若干以滑道对称并与滑道相通的插孔，所述插片系的横杆两端设置有相通大小的插孔，在选定插入深度后，通过插销插入滑道和横杆端部的插孔，实现插片系位置固定(同时也实现了插入深度的固定)。
15.上述制备带裂缝水泥试件的试验装置，进一步地，所述滑道沿程设置有用于确定插片插入深度的刻度。优选地，刻度设置在插孔旁，为1-40mm刻度值，用于精准控制插片的插入深度，以便控制预制裂缝深度，方便制作出所需裂隙深度的试件。
16.上述制备带裂缝水泥试件的试验装置，进一步地，所述两支档板上分别设置有相互对称的若干安装凹槽，所述安装凹槽与与隔断板的厚度匹配，隔断板通过两端分别位于安装凹槽中，实现与支档板的组装，形成多层试件框架。
17.利用本实用新型提供的上述制备带裂缝水泥试件的试验装置进行试件制作的方法，包括以下步骤：
18.(1)组合支挡板和隔断板：用软毛刷清理基座及各板上的灰尘，然后在基座上将隔断板和支挡板按预留的组合安装好，形成多层试件框架。多层试件框架的一侧隔断板紧贴支档柱、一侧支挡板紧贴基座后部支挡块。
19.(2)安装顶丝和直角螺杆：支挡板和隔断板组合安装后，将顶丝和横向固位螺杆配
合使用，先将顶丝从基座外侧旋进第一螺孔中，再将横向固位螺杆旋进第二螺孔中，控制横向固位螺杆使顶丝穿过并抵在支挡铁板，在旋紧顶丝过程中不断调整横向固位螺杆，并保持多层试件框架的一侧隔断板紧贴支档柱、一侧支挡板紧贴基座后部支挡块，直至顶丝和横向固位螺杆均无法再拧动。检查确保多层试件框架已固定。
20.(3)安装成缝组件：确定待做试件裂缝深度后，将插片系的横杆两端放入滑道中，根据待制作裂缝深度将插片系移动至对应深度刻度旁的插孔上，确定深度无误后，将插销分别插入滑道两侧插孔，同时穿过横杆上的插孔，实现插片系的固定。
21.(4)涂抹凡士林：在试件槽中和插片上涂抹凡士林，以便后续方便拆除试件。
22.(5)注入水泥浆液：按实验所需水灰比0.44调制好水泥后，将水泥均匀注入各试件槽中，水泥量可稍微多于试件槽容积，注入完成后将水泥振捣均匀。
23.(6)拆除插片系：水泥初凝后，终凝前，同时拔出两滑轨上的插销，平行、缓慢地抬起插片系，保证不对水泥试件产生影响。
24.水泥试件凝结完成后，拧松顶丝和横向固位螺杆并拆除，逐步拆除支挡板和隔断板，取出带裂缝水泥试件。
25.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
26.1.本实用新型设置有可一体上下移动的插片系，通过插销、插孔和刻度的配合，可精确控制插片的插入深度和位置，从而能够实现一次制作多件裂缝大小、深度、位置完全一致的带裂缝水泥试件，解决了室内带裂缝混凝土构件在制备过程中因不可避免的人为因素导致的裂缝大小和深度不一致、裂隙位置不一致(插拔铁片位置不同)、插拔插片时试件易损坏等问题。
27.2.本实用新型通过刻度可精准能够精确控制裂隙大小和深度，根据需要制作出所需大小和深度的带裂隙水泥试件，解决传统方法无法精准制作各种所需深度的裂缝的问题。
28.3.本实用新型可以避免人为因素对试件造成破坏或改变；
29.4.本实用新型的试验装置组装、拆卸简单，操作方法简便，在室内微生物修复混凝土裂缝试验中具有广阔的应用前景。
附图说明
30.图1是本实用新型所述制备带裂缝水泥试件的试验装置的构件示意图；
31.图2是本实用新型中基座示意图；
32.图3是本实用新型中基座和多层试件框架的组合示意图；
33.图4是本实用新型中成缝组件示意图。
34.图中：1、基座；2、支挡板；3、隔断板；4、支架；5、支档柱；6、顶丝；7、横向固位螺杆；8、插销；9、插片系；10、支档块。
具体实施方式
35.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
36.实施例1
37.本实用新型提供的制备带裂缝水泥试件的试验装置，如图1-4所示，包括基座1、试件固定组件和成缝组件；
38.所述试件固定组件包括前后两块支档板2和四块隔断板3。两支档板上分别设置有相互对称的若干安装凹槽，所述安装凹槽与隔断板的厚度匹配，隔断板通过两端分别位于安装凹槽中，实现与支档板的组装，形成多层试件框架。多层试件框架整体可拆卸地固定在基座上，形成若干用于成型水泥试件的试样槽。
39.所述基座1的一侧边缘设置有两块支档块10，与支档块所在一侧相垂直的另一侧边缘设置有两根支档柱5；基座上与支档块相对的一侧边缘设置有顶压件，用于在多层试件框架置于基座上后，配合支档块和支档柱的限位作用，将多层试件框架在底座上固位。所述顶压件为顶丝6和直角螺杆7，所述顶丝穿过设置在基座上的第一螺孔，所述横向固位螺杆穿过垂向贯通第一螺孔孔壁的第二螺孔与第一螺孔中的顶丝相接触，用于对顶丝横向固位。当多层试件框架置于基座上，一侧支档板与支档块接触，一侧隔断板与支档柱接触，通过旋扭顶丝和直角螺杆，配合支档块和支档柱的限位作用，将多层试件框架位置固定在基座上。
40.所述成缝组件包括支架4和插片系9，所述支架为两块支撑板，对称固定在基座上与隔断板3的同侧，且位于隔断板最外侧，支架的固定位置使插片系的插片的插入位置位于各试件槽中部。支架4上开设有垂向的缝隙作为滑道。所述插片系由若干相同的插片成排固定在同一根横杆上构成，插片数量与试件槽一一对应。支架上滑道两侧，沿高程设置有若干以滑道对称并与滑道相通的插孔，插片系的横杆两端设置有相通大小的插孔。在选定插入深度后，通过将横杆的两端放置于滑道中，插销8插入滑道和横杆端部的插孔实现插片系位置固定(同时也实现了插入深度的固定)，并使各插片与试件槽的相对位置相同。所述滑道沿程设置有用于确定插片插入深度的刻度。所述刻度设置在插孔旁，为1-40mm刻度值，用于精准控制插片的插入深度，以便控制预制裂缝深度，方便制作出所需裂隙深度的试件。
41.本实施例中，基座、支档板、隔断板、插片系均采用铁板制作。
42.采用本实用新型制备带裂缝水泥试件的试验装置制作带裂隙水泥试件的方法是：
43.(1)组合支挡板和隔断板：首先使用毛巾软毛刷清理基座1、两侧支挡板2、隔断板3上的灰尘，然后在基座上将支挡板和隔断板按预留的凹槽依次组合形成多层试件框架。将多层试件框架放置在基座上，注意一侧隔断板应紧贴支档柱5、一侧支挡板应紧贴基座后部的支挡块10，确保凹槽内支挡板和隔断铁板密合，避免注入水泥时水泥漏出，同时确保组合完成的组合体无翘起和过大变形。
44.(2)安装顶丝6和直角螺杆7：先将顶丝旋进第一螺孔中，再将直角螺杆旋进第二螺孔中，控制直角螺杆使顶丝穿过并旋紧抵在支挡板上，再旋紧顶丝过程中不断调整直角螺杆，直至顶丝和横向固位螺杆均无法再拧动，配合支档块10和支档柱5的限位作用，将多层试件框架位置固定在基座上。在拧动顶丝时确保多层试件框架不发生翘动和过大位移，保持一侧隔断板应紧贴支档柱、一侧支挡板应紧贴基座后部的支挡块。
45.(3)安装成缝组件：首先确定待做带裂缝水泥试件的裂缝深度，在支架4上找到所对应的刻度值旁的圆形插孔；取出插片系9，清理其上杂质及残余水泥，将插片系从支架上方滑道口放入，是横杆两端位于滑道中，缓慢移动到对应圆形插孔，然后将插销8分别插入
两侧滑道两侧和横杆两端的插孔中，确保插销不会从圆形插孔中掉出，此时即完成插片系的固定。
46.(4)涂抹凡士林：为安装好的支挡铁板2、隔断铁板3、插片系9的各面均匀涂抹上凡士林，以便在带裂缝水泥试件成形后拆卸方便。
47.(5)注入水泥浆液：按实验所需水灰比0.44，在专用容器中按比例调制水泥浆液，调制均匀后，将水泥浆液缓慢注入组合完成的试件槽中，在注入过程中注意均匀注入，避免将水泥浆液洒落，注入水泥浆液量可稍多于试件槽容量；注入完成后，及时振捣水泥浆液，确保水泥浆液中无气泡且均匀分布在试件槽中。
48.(6)拆除插片系：待水泥浆液初凝后、终凝前，拔出插销8，向上缓慢取出插片系。特别注意在拔出插销时，尽量两侧同时拔出，及时固定住插片系，小心缓慢上提，避免取出时影响周围水泥成形。
49.水泥凝结完成后，拧松顶丝和直角螺杆，逐步拆除支挡铁板和隔断铁板，注意在拆除铁板时不破坏成形的带裂缝水泥试件即可。
50.本实用新型的制备带裂缝水泥试件的试验装置具有组装拆除简单、操作方法简便等优点，能够有效制作出裂缝大小、深度、位置相同的带裂缝水泥试件，可以精准制作出不同深度裂缝的带裂缝水泥试件，避免了人为因素在制备试件中造成的试件裂缝大小、深度和位置不同的影响。
51.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。