本发明专利技术公开了一种模拟高延性水泥基复合材料多缝开裂的装置，包括试样制备模具，所述试样制备模具左右侧板的中间位置设有凹槽，上表面设有刀片固定架，所述刀片固定架底部的左右两侧设有凹字形托板，内部设有若干预制裂缝刀片与裂缝间距控制隔板，所述的预制裂缝刀片及裂缝间距控制隔板能够与凹字形托板及凹槽相匹配。本发明专利技术能够通过选择合适规格的预制裂缝刀片(具体包括刀片厚度、高度)以及合适厚度的裂缝间隔控制隔板来模拟不同参数的裂缝，预制裂缝宽度最小可达40μm，间距可控制在毫米级别，从而能够有效模拟高延性水泥基复合材料的多缝开裂行为，为开裂高延性水泥基复合材料水泥基材料的耐久性研究提供技术支持。
【技术实现步骤摘要】
一种模拟高延性水泥基复合材料多缝开裂的装置
本专利技术属于土木工程材料
，尤其涉及一种模拟高延性水泥基复合材料多缝开裂的装置。
技术介绍
水泥基材料在拉弯载荷作用下会开裂，裂缝会为各种侵蚀性离子侵入水泥基材料内部提供通道，影响材料耐久性，威胁生命财产安全，研究开裂水泥基材料的耐久性具有重大意义。有关开裂水泥基材料的耐久性研究主要包括两步，第一步是预制裂缝，第二步是模拟自然环境设计暴露条件进行试验。而高延性水泥基复合材料的裂缝形式有其独特性。高延性水泥基复合材料是指一种以水泥、矿物掺合料、骨料、纤维和外加剂等为原材料，在轴心拉力作用下极限延伸率不低于0.5％且平均裂缝宽度不大于200μm的水泥基复合材料。高延性水泥基复合材料具有优异的裂缝控制能力，相比于普通混凝土的开裂形式，高延性水泥基复合材料具有多缝开裂的特点，其裂缝数量多，裂缝宽度小(平均裂缝宽度在40微米至200微米之间)，裂缝间距小(平均裂缝间距在2毫米至10毫米之间)。目前裂缝预制方法主要包括楔入劈裂法、三点/四点弯拉方法、切割法，这些裂缝预制方法并不适用于高延性水泥基复合材料。利用楔入劈裂法、三点/四点弯拉方法等力学破坏的方法引入的裂缝随机性大，裂缝宽度、深度、间距以及数量均难以控制；切割法预制的裂缝精度差，且难以预制微米级别的裂缝。现有专利提出的其他预制裂缝方法也各有不足，如专利(中国专利申请号：201621086437.2)和专利(中国专利申请号：201720818946.8)仅能预制单条裂缝，不能灵活控制裂缝深度，且当利用此方法预制微米级别裂缝时，受限于钢片刚度不足的问题，无法顺利成型；如专利(中国专利申请号：201710160804.1)采用插入钢片的方法预制裂缝，当采用此法预制多条裂缝时难以控制裂缝间距，且其预制裂缝的宽度同样受限于钢片刚度，无法预制小至40微米的裂缝；如专利(中国专利申请号：201510076538.5)预制的裂缝为贯穿裂缝，不符合高延性水泥基复合材料的开裂形式；如专利(中国专利申请号：201710428076.8)采用预置带油压仓的楔形体的方法在预制单条大尺寸的裂缝时是行之有效的，但在预制微米级别裂缝时，无法在数十微米的楔形体上设置油压仓，且同样存在钢片刚度不足的问题；又如专利：用于预制水泥基试件裂缝的预制试件和预制系统(中国专利申请号：201720955679.9)采用的试件为圆柱形，且当高延性水泥基复合材料采用该方法预制裂缝时，在受压过程中往往会产生多条随机发展的不可控裂缝。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的在于克服上述现有方法存在的问题，提供一种能够灵活调控裂缝宽度、深度及间距的可控性强、操作性强的符合高延性水泥基复合材料开裂特点的多缝开裂的装置。技术方案：本专利技术包括试样制备模具，所述试样制备模具左右侧板的中间位置设有凹槽，上表面设有刀片固定架，所述刀片固定架底部的左右两侧设有凹字形托板，内部设有若干预制裂缝刀片与裂缝间距控制隔板，所述的预制裂缝刀片及裂缝间距控制隔板能够与凹字形托板及凹槽相匹配。所述的凹槽深度与凹字形托板凹入深度及裂缝间距控制隔板底部的宽度相等。所述试样制备模具左右侧板的厚度与凹字形托板的最大宽度及裂缝间距控制隔板上部的宽度相等。所述裂缝间距控制隔板的高度等于试样制备模具的深度与刀片固定架的高度之和。所述的裂缝间距控制隔板采用2mm和1mm两个规格。所述的预制裂缝刀片底部宽度与试样制备模具左右凹槽处的垂直距离相等，上部宽度与刀片固定架的内宽相等。所述的预制裂缝刀片的厚度在40μm—200μm之间，底部高度在5mm—30mm之间。所述的预制裂缝刀片与裂缝间距控制隔板间隔分布，每两个预制裂缝刀片之间设有若干裂缝间距控制隔板。所述刀片固定架的前后两侧设有固定转置，所述固定装置的高度与刀片固定架的高度相等。所述的固定装置由不锈钢板与螺栓焊接而成，能够与刀片固定架前后两侧的安装孔连接，所述螺栓的端面与预制裂缝刀片接触。有益效果：本专利技术能够通过选择合适规格的预制裂缝刀片(具体包括刀片厚度、高度)以及合适厚度的裂缝间隔控制隔板来模拟不同参数的裂缝，预制裂缝宽度最小可达40μm，间距可控制在毫米级别，从而能够有效模拟高延性水泥基复合材料的多缝开裂行为，为开裂高延性水泥基复合材料水泥基材料的耐久性研究提供技术支持。附图说明图1为本专利技术的三维结构示意图；图2为本专利技术的试样制备模具示意图；图3为本专利技术的裂缝模拟部分示意图；图4为本专利技术的刀片固定架示意图；图5为本专利技术的固定装置示意图；图6为本专利技术的预制裂缝刀片示意图；图7为本专利技术的裂缝间距控制隔板示意图；图8为本专利技术制得的不同宽度的裂缝。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1至图7所示，本专利技术包括试样制备模具1，凹槽2，刀片固定架3，预制裂缝刀片4，裂缝间距控制隔板5，固定装置6，安装孔7，螺母8与凹字形托板9。试样制备模具1左右侧板的中间位置设有对称分布的凹槽2，上表面设有刀片固定架3，刀片固定架3底部的左右两侧设有对称分布的凹字形托板9，内部设有若干预制裂缝刀片4与裂缝间距控制隔板5，预制裂缝刀片4及裂缝间距控制隔板5能够与凹字形托板9及凹槽2相匹配，形成拼接。凹槽2深度与凹字形托板9凹入深度及裂缝间距控制隔板5底部的宽度相等。试样制备模具1左右侧板的厚度与凹字形托板9的最大宽度及裂缝间距控制隔板5上部的宽度相等。裂缝间距控制隔板5的高度等于试样制备模具1的深度与刀片固定架3的高度之和。裂缝间距控制隔板5采用2mm和1mm两个规格。预制裂缝刀片4底部宽度与试样制备模具1左右凹槽处的垂直距离相等，上部宽度与刀片固定架3的内宽相等。预制裂缝刀片4的厚度在40μm—200μm之间，底部高度在5mm—30mm之间。预制裂缝刀片4与裂缝间距控制隔板5间隔分布，每两个预制裂缝刀片4之间设有若干裂缝间距控制隔板5，用以调节裂缝宽度与间隔。刀片固定架3的前后两侧设有固定转置6，固定装置6的高度与刀片固定架3的高度相等。固定装置6由不锈钢板与螺栓焊接而成，能够与刀片固定架3前后两侧的安装孔7连接，并通过螺母8固定于刀片固定架3上，前后两侧螺栓的端面与预制裂缝刀片4接触。本专利技术的具体流程为：1)裂缝参数选取：根据研究需要确定裂缝宽度(50μm，80μm，200μm)、深度(5mm，10mm，30mm)和裂缝数目(9条)，选择9种规格的预制裂缝刀片以及合适数量的裂缝间隔控制隔板；2)装配组合：将不同规格的预制裂缝刀片与不同规格、数量的裂缝间隔控制隔板按照步骤1中确定的参数组合，通过固定装置和螺母装配于刀片固定架上，在试样制备模具内部及刀片两侧涂抹脱模剂，将预制裂缝刀片与裂缝间距控制隔板形成的凸部与凹字形托板及凹槽相互配合形成拼装；3)浇筑成型：按照研究所需的水泥基材料配合比称料搅拌，向模具内装料，并在震动台上振捣密实，在此过程中注意保证预制裂缝装置与试样制备模具不发生偏移，在养护24小时后拔下刀片并拆模，得到带不同宽度裂缝的试样，如图8所示；4)暴露实验：根据研究需要将试样养护至固定龄期，模拟自然环境，设计暴露条件进行后续试验研究。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模拟高延性水泥基复合材料多缝开裂的装置，其特征在于，包括试样制备模具(1)，所述试样制备模具(1)左右侧板的中间位置设有凹槽(2)，上表面设有刀片固定架(3)，所述刀片固定架(3)底部的左右两侧设有凹字形托板(9)，内部设有若干预制裂缝刀片(4)与裂缝间距控制隔板(5)，所述的预制裂缝刀片(4)及裂缝间距控制隔板(5)能够与凹字形托板(9)及凹槽(2)相匹配。
【技术特征摘要】
1.一种模拟高延性水泥基复合材料多缝开裂的装置，其特征在于，包括试样制备模具(1)，所述试样制备模具(1)左右侧板的中间位置设有凹槽(2)，上表面设有刀片固定架(3)，所述刀片固定架(3)底部的左右两侧设有凹字形托板(9)，内部设有若干预制裂缝刀片(4)与裂缝间距控制隔板(5)，所述的预制裂缝刀片(4)及裂缝间距控制隔板(5)能够与凹字形托板(9)及凹槽(2)相匹配。2.根据权利要求1所述的一种模拟高延性水泥基复合材料多缝开裂的装置，其特征在于，所述的凹槽(2)深度与凹字形托板(9)凹入深度及裂缝间距控制隔板(5)底部的宽度相等。3.根据权利要求1所述的一种模拟高延性水泥基复合材料多缝开裂的装置，其特征在于，所述试样制备模具(1)左右侧板的厚度与凹字形托板(9)的最大宽度及裂缝间距控制隔板(5)上部的宽度相等。4.根据权利要求1所述的一种模拟高延性水泥基复合材料多缝开裂的装置，其特征在于，所述裂缝间距控制隔板(5)的高度等于试样制备模具(1)的深度与刀片固定架(3)的高度之和。5.根据权利要求1或4所述的一种模拟高延性水泥基复合材料多缝开裂的装置，其特征在于，所述的裂缝间距控制隔板(...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭丽萍，徐燕慧，费春广，丁聪，柴丽娟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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