專利名稱：一種硬化水泥基材料干縮開裂測定方法
技術領域：
本發明涉及一種測定硬化水泥基材料(水泥凈漿、砂漿、混凝土及其復合材料)干燥失水收縮開裂性能的方法，屬于材料科學與工程科學技術領域。
背景技術：
水泥基材料中的水泥混凝土材料是全球用量最大、使用最廣泛的人造建筑材料之一。目前我國水泥年產量已達8.6億噸，年水泥混凝土用量已達幾十億立方米。在今后相當長的一段時間內，水泥混凝土仍將是我國現代工程建設的主要建筑材料。并且，由于其具有適用范圍廣，價格便宜，易澆注成型，比較耐久，還可有效利用一些工業固體廢料制作節能環保型建筑材料等優點，而在眾多建筑工程領域中發揮其它材料無法替代的作用。
但是水泥混凝土也具有抗拉強度低，極限拉應變小，抗沖擊強度差，易于失水收縮開裂等缺點，尤其是由于干燥失水造成混凝土收縮開裂使工程外觀、使用功能、使用壽命等受到很大影響，其一旦失水收縮開裂，將極大地影響其抗滲、抗凍、抗化學介質侵蝕、抗鋼筋銹蝕等性能，造成使用壽命大大縮短，維修費用大量上升，據有關資料記載，美國每年用于混凝土修復費用高達上千億美元，我國也將在數千億元。若開裂問題得不到妥善的解決，用于維修的費用將隨著混凝土的廣泛使用而進一步增加。
至今為止，國內外均沒有測定水泥混凝土材料干縮開裂性能統一方法。現在的方法是在工程現場測量干縮后的開裂，或者將材料另外制作成試塊，等干縮后用儀器測量和計算試塊的開裂性能。但是因為水泥混凝土材料干縮開裂需要長達3～6個月甚至更長的時間，因此測量結果對工程施工的指導意義不大，充其量只能作為施工質量驗收。能否在較短時間內測定混凝土長期干燥產生的收縮開裂性能，從而調正配方，使得混凝土的開裂問題及時得到解決，克服工程界認為沒有不裂的混凝土的偏見，真真解決混凝土的開裂問題這個工程中的大難題，通過建立測定干縮開裂方法，使防止干縮開裂的施工技術得到突破。
發明內容
本發明的目的在于公開一種測試硬化水泥基材料失水干燥收縮開裂性能的方法，用該干燥失水收縮開裂性能的方法可以在3～20天內的短時間中獲得結果，從而指導配方的調正，解決水泥混凝土的開裂問題。
本發明針對硬化水泥基材料干燥失水收縮開裂問題現狀，首先從對硬化水泥基材料的干燥失水收縮開裂機理分析探討入手，在分析搞清其機理的基礎上，自行設計出了測定水泥混凝土材料硬化后干縮開裂性能的實驗裝置，并探索出一套加速干縮開裂的工藝，達到較短時間內可以獲得其干縮開裂基本性能數據，為采取有效措施解決干縮開裂問題提供了測定方法，為解決工程中的開裂問題創造了有利條件。具體測試方法如下首先按工程使用要求制備測試用的硬化水泥基材料水泥基材料按工程要求的配比計量后，加入攪拌機攪拌(對于其它水泥基材料則同時加入其它材料)，將混勻制備好的水泥基材料倒入試模的內外模之間，試模是由外模、內模(限制收縮體)和底盤組裝而成的鋼制園筒形試模。在內、外模之間成型后的試件經標準養護1～14天后取出，放入溫度可調控范圍在20-100℃之間、濕度可調控范圍在5-90％之間的恒溫恒濕箱內，于5％-20％相對濕度條件下，以2℃/h-10℃/h的升溫速度升溫至最高溫度(40℃-80℃)，然后進行6h-48h恒溫，通過稱量加速干縮前、后試件的質量，以失水速度降至大致穩定結束實驗。最后采用讀數顯微鏡(讀數精度為0.01mm)確定園筒形硬化水泥基材料試件外壁裂縫寬度，并按裂縫寬度d分段測量裂縫長度Li，以表1列出的裂縫寬度權值Ai，采用式W＝∑(Ai×Li)計算開裂權重值W，以此作為硬化水泥基材料干縮開裂性能的表征。整個測試在3～20天內獲得結果。
表1裂縫寬度權值Ai表
本發明具有如下優點1.由于本發明探索出一套加速干縮開裂的工藝在恒溫恒濕箱內，5～20％相對濕度，2～10℃/h的升溫速度升溫至最高溫度40～80℃，6～48h恒溫，因此能在3～20天內的短時間中獲得測試結果，比現有方法縮短8～60倍時間。
2.由于本發明制備硬化水泥基材料的試模分砂漿試模和混凝土試模的兩種不同要求進行，因此，本發明可以廣泛用于測試水泥凈漿、砂漿、混凝土及其復合材料的干燥失水收縮開裂性能。
3.本發明工藝簡單，操作方便，為解決混凝土的開裂問題提供有力的證據，具有很大的實際應用價值和社會價值。
具體實施例方式
實施例1外徑為150mm、高為150mm、厚度為30mm的鋼制圓筒體作為內模并作為水泥砂漿干縮約束體，以內徑190mm、高為150mm、厚度為10mm的半圓鋼筒體對拼作為外模，底部以直徑為250mm、高為20mm鋼盤作為底板，拼裝成在內、外模之間澆注砂漿材料的園筒形硬化水泥基材料砂漿試模。
砂漿試模按32.5普通硅酸鹽水泥∶砂∶水＝1∶1∶0.5的比例(質量比)于砂漿攪拌機內攪拌3min，澆注在砂漿試模的內、外模之間，試件成型后經標準養護1天后取出，于濕度為5％的箱體內進行加速干燥失水收縮開裂實驗，以升溫2℃/h、恒溫0.5h，再升溫直至40℃，然后進行6h恒溫。采用讀數顯微鏡確定裂縫寬度，按裂縫寬度d分段測量裂縫長度Li，以表1列出的裂縫寬度權值Ai，采用W＝∑(Ai×Li)計算開裂權重值W為0.436cm。
實施例2采用如實施例1的砂漿試模，按42.5普通硅酸鹽水泥∶砂∶水＝1∶1∶0.5的比例(質量比)于砂漿攪拌機內攪拌3min，澆注在砂漿試模的內、外模之間，試件成型后經標準養護3天后取出，于濕度為10％的箱體內進行加速干燥失水收縮開裂實驗，以升溫5℃/h、恒溫1h升溫制度升溫直至50℃，然后進行12h恒溫。采用讀數顯微鏡確定裂縫寬度，按裂縫寬度d分段測量裂縫長度Li，以表1列出的裂縫寬度權值Ai，采用W＝∑(Ai×Li)計算開裂權重值W為0.713cm。
實施例3采用如實施例1的砂漿試模，按32.5普通硅酸鹽水泥∶砂∶水∶MH-1纖維＝1∶1∶0.5∶0.0017的比例(質量比)于砂漿攪拌機內攪拌3min，澆注在砂漿干縮開裂試模中，試件成型后經標準養護7天后取出，于濕度為20％的箱體內進行加速干燥失水收縮開裂實驗，以升溫10℃/h、恒溫2h升溫制度升溫直至70℃，然后進行24h恒溫。采用讀數顯微鏡確定裂縫寬度，按裂縫寬度d分段測量裂縫長度Li，以表1列出的裂縫寬度權值Ai，采用W＝∑(Ai×Li)計算開裂權重值W為0.092cm。
實施例4混凝土試模的制作外徑為150mm、高為150mm、厚度為30mm的鋼制圓筒體作為內模并作為水泥混凝土干縮約束體，以內徑350mm、高為150mm、厚度為10mm的半圓鋼筒體對拼作為外模，底部以直徑為450mm、高為20mm鋼盤作為底板，拼裝成在內、外模之間澆注混凝土材料的混凝土試模。
水泥混凝土按42.5普通硅酸鹽水泥∶砂∶石∶水∶MPH-1纖維＝1∶1.85∶2.98∶0.46∶0.002的比例(質量比)于混凝土攪拌機內攪拌3min，澆注在混凝土試模的內、外模之間，試件成型后經標準養護14天后取出，于濕度為5％的箱體內進行加速干燥失水收縮開裂實驗，以升溫2℃/h、恒溫0.5h升溫制度升溫直至80℃，然后進行48h恒溫。采用讀數顯微鏡確定裂縫寬度，按裂縫寬度d分段測量裂縫長度Li，以表1列出的裂縫寬度權值Ai，采用W＝∑(Ai×Li)計算開裂權重值W為0.037cm。
權利要求
1.一種硬化水泥基材料干縮開裂測定方法，其特征在于首先按工程使用要求制備測試用的硬化水泥基材料，水泥基材料按工程要求的配比計量后，加入攪拌機攪拌混勻后將制備好的水泥基材料倒入試模的內外模之間；試模是由外模、內模和底盤組裝而成的鋼制園筒形試模；在內、外模之間成型后的試件經標準養護1～14天后取出，放入溫度可調控范圍在20-100℃之間；濕度可調控范圍在5-90％之間的恒溫恒濕箱內，于5～20％相對濕度條件下，以2～10℃/h的升溫速度升溫至最高溫度40～80℃，然后進行6～48h恒溫，最后采用讀數顯微鏡確定試件外壁裂縫寬度，并按裂縫寬度d分段測量裂縫長度Li，以裂縫寬度權值Ai表列出的裂縫寬度權值Ai，采用式W＝∑(Ai×Li)計算開裂權重值W，以此作為硬化水泥基材料干縮開裂性能的表征；整個測試在3～20天內獲得結果。
全文摘要
一種硬化水泥基材料干縮開裂測定方法，涉及一種測定硬化水泥基材料干縮開裂性能的工藝。先制備測試用的硬化水泥基材料，并將其倒入由外模、內模和底盤組裝而成的鋼制圓筒試模的內外模之間，成型后養護1～14天，于5～20％相對濕度下，以2～10℃/h升溫至最高溫度40～80℃，再經6～48h恒溫，最后采用讀數顯微鏡確定試件外壁裂縫寬度，并按裂縫寬度d分段測量裂縫長度Li，以裂縫寬度權值Ai表，采用W＝∑(Ai×Li)計算開裂權重值W，以此作為硬化水泥基材料干縮開裂性能的表征。本發明在3～20天內獲得結果，比現有方法縮短8～60倍時間。可廣泛用于測定工程中水泥凈漿、砂漿、混凝土及其復合材料的水泥基材料干縮開裂性能，使干縮開裂的施工技術得到突破，具有明顯經濟和社會價值。
文檔編號G01N25/00GK1773280SQ20051011000
公開日2006年5月17日 申請日期2005年11月3日 優先權日2005年11月3日
發明者馬一平, 王培銘 申請人:同濟大學