一种混凝土中心裂隙的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种混凝土中心裂隙的制备方法，包括以下步骤：S100：组装可拆卸模具，所述模具由上至下包括上盖、可拆卸模具壳和下盖，将所述模具的可拆卸模具壳组装并安装在下盖上，形成模具腔室；S200：将金刚砂线从上盖和下盖的通孔穿过，使得金刚砂线贯穿所述模具腔室；S300：在所述模具腔室内灌注混凝土，再将上盖扣合在模具壳顶部；S400：待混凝土试件养护完成后，利用金刚砂线在混凝土试件内部形成裂隙；S500：拆除金刚砂线和模具壳，得到具有裂隙的混凝土试件。的混凝土试件。的混凝土试件。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土中心裂隙的制备方法


[0001]本专利技术属于裂隙混凝土力学试验领域
，具体涉及一种混凝土中心裂隙的制备方法。

技术介绍

[0002]由于地下工程结构施工或运营的外载荷因素，可能导致混凝土产生结构开裂，主要以裂缝的形式呈现，以北京地铁为例，包括地铁1号线、2号线和5号线在内的多条线路运行已超过10年，裂缝检测结果表明，地铁裂缝病害占到病害总量的近90％。衬砌裂缝已经成为地铁隧道的最主要病害之一，而且裂缝的存在及发展是导致隧道渗漏水、道床脱空的重要因素。地铁隧道服役过程中，由于外载荷的作用，既有裂缝处往往成为应力集中的关键部位，在外载荷的长期作用下，既有裂缝易产生开裂及扩展，进而引发整个结构的失稳破坏。因此，衬砌裂缝开裂并导致次生病害的发生已经成为城市轨道交通实现以安全高效运行为目标的可持续发展道路上的主要障碍之一。
[0003]目前，本领域主要以室内试验的方式，模拟结构裂缝动力作用下的破裂及扩展特征，这是监控及治理隧道裂缝病害的重要技术手段，而进行该研究的前提是制备具有裂隙的混凝土试件。
[0004]目前，对试验用混凝土试件进行裂隙加工，主要以水刀切割、金属刀盘切割或者预埋金属薄片为主。水刀切割能够形成分布在试样中心和端部的各种形态的裂隙，但水刀启动时会在试件上形成直径较大的圆孔，且形成的裂隙宽度不一，导致后续试验过程中在圆孔周围产生应力集中。同时，水刀切割形成裂隙宽度较大，对试验结果造成较大的不良影响，而且目前这些缺陷很难避免。金属刀盘切割方法仅仅可以制备由试件端部延伸的裂隙，不能在混凝土中心切割裂隙。预埋金属薄片能够制备各种形态、分布在任意部位上的裂隙，但预埋金属薄片将面临薄片拔出的问题，混凝土未凝固前拨出会造成裂隙被填补，混凝土初凝产生一定强度后，金属薄片难以拨出，强行拔出容易造成裂隙破裂及周边混凝土变形或产生孔洞，影响后续试验研究。
[0005]因此，如何高效可控地进行混凝土试件切割，获得精度更高、形态各异的裂隙一直是本领域的一个问题。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提供一种混凝土中心裂隙的制备方法，能够预制亚毫米级裂隙，且预制的裂隙在试件的横截面方向上为非贯通裂隙，预制裂缝宽度在0.3～1mm，裂隙宽度均匀，有效解决了混凝土裂隙宽度不均一且宽度较大等问题，制备的裂隙更全面，更能模拟实际工程。
[0007]所述混凝土中心裂隙的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S100：组装可拆卸模具，所述模具由上至下包括上盖、可拆卸模具壳和下盖，将所述模具的可拆卸模具壳组装并安装在下盖上，形成模具腔室；
[0009]S200：将金刚砂线从上盖和下盖的通孔穿过，使得金刚砂线贯穿所述模具腔室；
[0010]S300：在所述模具腔室内灌注混凝土，再将上盖扣合在模具壳顶部；
[0011]S400：待混凝土试件养护完成后，利用金刚砂线在混凝土试件内部形成裂隙；
[0012]S500：拆除金刚砂线和模具壳，得到具有裂隙的混凝土试件。
[0013]可选的，步骤S100中，所述模具由上至下包括上盖、若干个可拆卸模具壳和下盖，用于在所述模具内预制混凝土试件；所述上盖和下盖均设有若干个通孔，且上盖和下盖的通孔一一对应，用于一条金刚砂线贯穿一个所述模具；所述金刚砂线的顶端位于所述上盖的上方，底端位于所述下盖的下方。
[0014]进一步可选的，所述模具壳包括左右两个半壳，两个半壳通过螺栓抱合固定，并形成圆柱形、立方体或圆盘形的模具壳。
[0015]在本专利技术的一个具体实施方式中，可拆卸模具壳的半壳的两侧边沿设有至少一对水平高度相同的固定耳，两个半壳对应位置的固定耳重叠，螺栓穿过固定耳上的螺孔固定两个半壳。
[0016]进一步可选的，所述半壳的内壁上设有若干个向所述模具壳内部凸出的固定体，用于金刚砂线切割时上盖、下盖脱离可拆卸模具壳后，混凝土试件依然能够通过所述固定体固定在模具壳内部，而不掉落；
[0017]所述固定体可以垂直于半壳内壁，也可以与半壳内壁倾斜设置，当固定体倾斜时，优选固定体向上倾斜；所述固定体可以为任意形状，例如圆柱形、立方体、球形、圆锥形、圆台形等。
[0018]可选的，所述模具壳的底部设有水平边沿，所述水平边沿向模具壳内部水平延伸，其作用与固定体相同。
[0019]可选的，所述上盖为方形，上盖的下表面设有圆形凹槽和方形凹槽，圆形凹槽和方形凹槽的宽度略大于与所述半壳的壁厚，用于辅助限制固定所述模具壳。
[0020]可选的，所述上盖的材质为透明树脂材料，便于观察模具内部的混凝土状态，下盖为钢质的，具有合适的刚度以支撑混凝土试件。
[0021]可选的，所述通孔的直径为0.5
‑
1cm，不影响下盖对混凝土的支撑，灌注混凝土时，混凝土不会由通孔泄漏。
[0022]任选的，步骤S200中，所述金刚砂线的两端均连接在数控机床的执行端；步骤S400中，拆除所述上盖和下盖，数控机床的执行端带动金刚砂线运动，金刚砂线沿运动轨迹对混凝土试件进行切割，形成裂隙。
[0023]进一步可选的，步骤S200中，所述将金刚砂线从上盖和下盖的通孔穿过并贯穿所述模具腔室，当金刚砂线贯穿上盖和下盖对应位置的通孔时，金刚砂线竖直设置，形成的裂隙平行于混凝土试件的竖直方向；当金刚砂线贯穿上盖和下盖非对应位置的通孔时，金刚砂线为倾斜的，制备的裂隙与混凝土试样的竖直方向形成0
°‑
90
°
任意角度的夹角，且切割裂隙的角度与设计角度无偏差。
[0024]可选的，所述金刚砂线的直径为0.3
‑
1mm，制备的裂隙为亚毫米级，可满足各种试验需求。
[0025]可选的，步骤S400中，所述数控机床的执行端带动金刚砂线在混凝土试件内部运动，形成不贯穿混凝土试件横截面的裂隙，当金刚砂线处于模具壳的中心时，通过数控机床
执行端的带动，能够形成中心分布的非贯通裂隙。
[0026]优选的，步骤S400中，在混凝土试件上表面的金刚砂线的贯穿处喷淋或灌注冷却水，防止在切割过程中，金刚砂线处发热过多而影响混凝土试件。
[0027]在本专利技术的一个具体实施方式中，步骤S100中，所述可拆卸模具由上至下包括上盖、一个可拆卸模具壳和下盖，模具壳包括左右两个半壳，抱合后形成一个圆柱体，下盖固定在模具壳的底部，形成模具腔室；步骤S300中，灌注混凝土，然后上盖固定在模具壳的顶部，所述圆形凹槽进一步对模具壳进行限位和固定；步骤S400中，对混凝土试件进行养护固化，固化后，拆除上、下盖，所述半壳内部的固定体和/或半壳底部的水平边沿支撑混凝土试件，防止其在切割过程中掉落。
[0028]在本专利技术的另一个具体实施方式中，步骤S100中，所述可拆卸模具由上至下包括上盖、两个可拆卸模具壳和下盖，每个模具壳都包括左右两个半壳，一个抱合后形成一个圆柱体，另一个抱合后形成一个长方体，下盖固定在两个模具壳的底部，形成两个模具腔室；步骤S200中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土中心裂隙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S100：组装可拆卸模具，所述模具由上至下包括上盖、可拆卸模具壳和下盖，将所述模具的可拆卸模具壳组装并安装在下盖上，形成模具腔室；S200：将金刚砂线从上盖和下盖的通孔穿过，使得金刚砂线贯穿所述模具腔室；S300：在所述模具腔室内灌注混凝土，再将上盖扣合在模具壳顶部；S400：待混凝土试件养护完成后，利用金刚砂线在混凝土试件内部形成裂隙；S500：拆除金刚砂线和模具壳，得到具有裂隙的混凝土试件。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S100中，所述模具由上至下包括上盖、若干个可拆卸模具壳和下盖，用于在所述模具内预制混凝土试件；所述上盖和下盖均设有若干个通孔，且上盖和下盖的通孔一一对应，用于一条金刚砂线贯穿一个所述模具；所述金刚砂线的顶端位于所述上盖的上方，底端位于所述下盖的下方；所述模具壳包括左右两个半壳，两个半壳通过螺栓抱合固定。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述半壳的内壁上设有若干个向所述模具壳内部凸出的固定体，用于金刚砂线切割时上盖、下盖脱离可拆卸模具壳后，混凝土试件依然能够通过所述固定体固定在模具壳内部，而不掉落。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S200中，所述金刚砂线的两端均连接在数控机床的执行端；步骤S400中，拆除所述上盖和下盖，数控机床的执行端带动金刚砂线运动，金刚砂线沿运动轨迹对混凝土试件进行切割，形成裂隙。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S200中，所述将金刚砂线从上盖和下盖的通孔穿过并贯穿所述模具腔室，当金刚砂线贯穿上盖和下盖对应位置的通孔时，金刚砂线竖直设置，形成的裂隙平行于混凝土试件的竖直方向；当金刚砂线贯穿上盖和下盖非对应位置的通孔时，金刚砂线为倾斜的，制备的裂隙与混凝土试样的竖直方向形成0
°‑
90
°
任意角度的夹角，且切割裂隙的角度与设计角度无偏差。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述模具还包括支撑架，所述支撑架包括主支架、第一辅支架和第二辅支架；所述主支架包括上横梁、下横梁以及连接上横梁和下横梁的竖杆，上横梁和下横梁相互平行且水平设置，竖杆竖直设置；所述竖杆面向所述模具的一侧设有滑轨；上横梁的一端连接金刚砂线的顶端，另一端连接竖杆的顶端；下横梁的一端连接金刚砂线的底端，另一端连接竖杆的底端；所述第一辅支架和第二辅支架均平行于上横梁，且设在上横梁和下横梁之间；第一辅支架的一端连接上盖，另一端通过第一滑块连接在竖杆的滑轨上；第二辅支架的一端连接下盖，另一端通过第二滑块连接在竖杆的滑轨上。7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S200具体包括以下步骤：(1)将金刚砂线依次穿过下盖的通孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：武旭，孙景来，魏炜，高骏，郭宇明，王新灵，张丽媛，金曼，方慧，聂佳，蒋丹，曹易，
申请(专利权)人：北京市市政工程研究院，
类型：发明
国别省市：