一种利用三点弯曲加载预制胶砂试件裂缝的方法技术

本发明专利技术属于水工混凝土材料试验技术领域，具体地涉及一种利用三点弯曲加载预制胶砂试件裂缝的方法。本发明专利技术通过将胶砂试件中的一个放置于三点弯曲试验装置上、通过三点弯曲试验装置对胶砂试件施加预设载荷并获取荷载

【技术实现步骤摘要】
一种利用三点弯曲加载预制胶砂试件裂缝的方法


[0001]本专利技术属于水工混凝土材料试验
，具体地涉及一种利用三点弯曲加载预制胶砂试件裂缝的方法。

技术介绍

[0002]水工构筑物所用混凝土材料常面临压力水、干湿循环耦合作用、溶蚀冲刷耦合等服役环境，在此类复杂环境下混凝土材料力学性能与耐久性能也大打折扣，由此诱发的混凝土开裂、溶蚀、冲蚀等质量缺陷往往难以修复。因此，如何提升水工混凝土材料自身耐久性是解决这一难题的关键。自愈合混凝土具有自我诊断裂缝及自我修复裂缝的功能，在基体混凝土产生损伤裂纹时，埋植于内部的修复体系在力、热或化学破坏下释放修复剂，粘结封堵裂纹，达到修复目的。可为提升混凝土抗裂性能或减少混凝土既有裂缝提供新的研究途径，也可为混凝土材料性能提升提供保障措施，进而延长混凝土建筑物使用寿命，在混凝土结构加固修复、防灾减灾等工程领域具有重大的应用前景。因此，在对自愈合混凝土的愈合性能进行试验研究时，需要制作带有裂缝的水泥胶砂条对比试样，为模拟水工混凝土内部及表面的实际裂缝，水泥胶砂条裂缝需为0.2mm～0.4mm的非规则裂缝，然后通过试验观测不同养护条件下带裂缝水泥胶砂试件的自愈合情况。
[0003]目前，针对混凝土预制裂缝的制作方法和工具均采用裂缝制作装置，例如预埋钢片或专用预制裂缝模具，在混凝土制样过程中预制规则裂缝。但用此方法及装置预制裂缝会使裂缝光滑平整，裂缝深度、宽度相同。但实际工程中混凝土构件内部及表面产生的裂缝开裂角度各不相同，发展趋势不可预测，预制裂缝与实际裂缝的发展相差较大。此外，由于在混凝土试样制备时预制规则裂缝，养护过程中易发生碳化反应，对混凝土力学性能指标研究的准确性有一定影响，且对裂缝在后期自愈合的试验研究产生影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种利用三点弯曲加载预制胶砂试件裂缝的方法，目的在于解决现有混凝土砂浆制备带裂缝试件的裂缝形状单一性、固定性问题，特别针对自愈合混凝土砂浆的裂缝预制，从而有效地避免养护过程中碳化反应对混凝土自愈合过程的影响。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种利用三点弯曲加载预制胶砂试件裂缝的方法，包括如下步骤
[0007]步骤一：在三点弯曲试验装置上放置胶砂试件
[0008]将预先制备好的多个胶砂试件中的一个放置于三点弯曲试验装置上；
[0009]步骤二：通过三点弯曲试验装置对胶砂试件施加预设载荷并获取荷载
‑
位移曲线；
[0010]步骤三：分析预制胶砂试件的破坏形态及荷载
‑
位移曲线特征，获取不同破坏阶段中胶砂试件表面的裂缝宽度；
[0011]步骤四：确定可预制预设宽度的不规则裂缝时采用的破坏荷载；
[0012]步骤五：对其余胶砂试件实施步骤四确定的破坏荷载，得到符合预制裂缝宽度的
胶砂试件。
[0013]所述的步骤一中采用的三点弯曲试验装置是微机控制抗压抗折一体机，所述的微机控制抗压抗折一体机中至少包括一根加荷圆柱、两根支撑圆柱、力加载部和计算机；所述的力加载部用于对胶砂试件施加荷载力；所述的计算机与力加载部电信号连接；所述的两根支撑圆柱固定在微机控制抗压抗折一体机的液压平台上；所述的加荷圆柱上部固定连接于力加载部，且位于两根支撑圆柱正中间上方位置。
[0014]所述的两根支撑圆柱平行地固定于液压平台上，加荷圆柱与两支撑圆柱平行，支撑圆柱与加荷圆柱的轴向均与胶砂试件的长轴方向相垂直。
[0015]位于待测试的胶砂试件下部两侧的支撑圆柱轴心间的距离为100mm；支撑圆柱和加荷圆柱的直径均为10mm。
[0016]所述的液压平台的一侧固定连接有用于对胶砂试件起定位作用的挡板，且所述挡板与支撑圆柱平行设置。
[0017]所述的步骤二中对胶砂试件施加预设载荷的具体方法如下：采用30N/s～60N/s的加荷速率，将载荷均匀地加载在胶砂试件上。
[0018]所述的步骤三中的破坏阶段包括五个阶段，从前至后依次为：压密阶段、线弹性阶段、初裂阶段、裂缝发展阶段和失稳破坏阶段。
[0019]所述的压密阶段为三点弯曲试验装置接触胶砂试件至胶砂试件刚开始受力期间；线弹性阶段为胶砂试件刚开始受力至胶砂试件出现裂纹前的期间；初裂阶段为胶砂试件表面出现一条裂纹至缓慢扩展期间；裂缝发展阶段为胶砂试件表面裂缝平稳扩展，裂缝宽度增大，荷载随位移增大缓慢降低期间；失稳破坏阶段为胶砂试件裂纹失稳扩展，荷载随位移增大突然减小期间。
[0020]所述的步骤四所确定的破坏荷载为预制宽度为0.2mm～0.4mm的不规则裂缝时的破坏荷载；此载荷作为加载的终止点。
[0021]所述的步骤一中胶砂试件的尺寸为40mm
×
40mm
×
160mm。
[0022]有益效果：
[0023](1)本专利技术通过将胶砂试件中的一个放置于三点弯曲试验装置上、通过三点弯曲试验装置对胶砂试件施加预设载荷并获取荷载
‑
位移曲线、分析预制胶砂试件的破坏形态及荷载
‑
位移曲线特征并获取不同破坏阶段胶砂试件表面的裂缝宽度、确定可预制预设宽度的不规则裂缝时采用的破坏荷载及对其余胶砂试件实施步骤四确定的破坏荷载，得到满足裂缝宽度的胶砂试件五个步骤，解决了现有混凝土砂浆制备带裂缝试件的裂缝形状单一性、固定性，特别针对自愈合混凝土砂浆的裂缝预制，有效地避免了养护过程中碳化反应对混凝土自愈合过程的影响。
[0024](2)本专利技术采用的三点弯曲试验装置是微机控制抗压抗折一体机，此设备为混凝土砂浆实验的常用设备，采用本专利技术不需额外定制模具或预埋件即可得到具有满足实验要求的裂缝的胶砂试件，实现了一机多用，节约了成本，且操作简单、便捷。
[0025](3)本专利技术突破了预埋钢片或专用预制裂缝模具只能预制裂缝光滑平整，裂缝深度、宽度相同的规则裂缝的局限性。
[0026](4)本专利技术可通过确定加载终止点预制不同宽度的破坏裂缝，满足不同材料或构件研究的需求。
[0027](5)本专利技术可在任意养护时期预制裂缝，弥补了传统预制裂缝方法只能在制样时预制裂缝的不足，并改善了预制裂缝处碳化反应的影响。
[0028]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例进行详细说明。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本专利技术的流程图；
[0031]图2是本专利技术胶砂试件布置示意图；
[0032]图3是本专利技术胶砂试件加载破坏阶段示意图。
[0033]图中：1
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用三点弯曲加载预制胶砂试件裂缝的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一：在三点弯曲试验装置上放置胶砂试件将预先制备好的多个胶砂试件中的一个，放置于三点弯曲试验装置上；步骤二：通过三点弯曲试验装置对胶砂试件施加预设载荷并获取荷载
‑
位移曲线；步骤三：分析预制胶砂试件的破坏形态及荷载
‑
位移曲线特征，获取不同破坏阶段中胶砂试件表面的裂缝宽度；步骤四：确定可预制预设宽度的不规则裂缝时采用的破坏荷载；步骤五：对其余胶砂试件实施步骤四确定的破坏荷载，得到符合预制裂缝宽度的胶砂试件。2.如权利要求1所述的一种利用三点弯曲加载预制胶砂试件裂缝的方法，其特征在于：所述的步骤一中采用的三点弯曲试验装置是微机控制抗压抗折一体机，所述的微机控制抗压抗折一体机中至少包括一根加荷圆柱、两根支撑圆柱、力加载部和计算机；所述的力加载部用于对胶砂试件施加荷载力；所述的计算机与力加载部电信号连接；所述的两根支撑圆柱固定在微机控制抗压抗折一体机的液压平台上；所述的加荷圆柱上部固定连接于力加载部，且位于两根支撑圆柱正中间上方位置。3.如权利要求2所述的一种利用三点弯曲加载预制胶砂试件裂缝的方法，其特征在于：所述的两根支撑圆柱平行地固定于液压平台上，加荷圆柱与两支撑圆柱平行，支撑圆柱与加荷圆柱的轴向均与胶砂试件的长轴方向相垂直。4.如权利要求2或3所述的一种利用三点弯曲加载预制胶砂试件裂缝的方法，其特征在于：位于待测试的胶砂试件下部两侧的支撑圆柱轴心间的距离为100mm；支撑圆柱和加荷圆柱的直径均为10mm。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺晶晶，卢浩丹，陆希，狄圣杰，赵坤龙，樊李浩，王海婷，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：