一种检测水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能的方法

摘要

本发明公开了一种检测水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能的方法，包括以下步骤，将试件内模置于试件外模中，在试件内模上放置骨料试件，骨料试件的直径小于试件内模的直径且骨料试件的上端面高于试件外模的上端面；向试件外模、试件内模以及骨料试件之间的空间注入水泥砂浆，并对其进行养护12‑24h后，去除试件外模和内模形成具有混凝土试件；将混凝土试件置于压力机上，压力机的压力探头推动骨料试件向下运动，获取压力机上的压力值；根据压力值分析水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能。通过该方法可以精确测量并计算出水泥硬化浆体和骨料界面过渡区粘结性能的极限和界面过渡区的吸能能力，对实际工程中混凝土质量的评估具有很高的参考价值。

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土强度检测技术领域，具体涉及一种检测水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能的方法。

背景技术

界面过渡区(英文：Interfacial transition zone，简称：ITZ)是由水泥浆体水化过程中在骨料周围形成的微观且复杂的结构。混凝土中砂浆和骨料之间的界面过渡区是混凝土在高压力下条件下最容易被破坏的部位，所以界面过渡区的力学强度极限强度更直接反应混凝土力学的承载能力极限。且在多种侵蚀环境(海水环境，酸雨环境，冻融环境等)下，界面过渡区的物质容易与外来物质的影响，造成其成分的流失或被腐蚀，最终导致骨料和水泥硬化浆体的剥离会造成混凝土建筑物不可逆的损坏，所以对混凝土的界面过渡区的力学性能是非常必要的。但由于在混凝土浇筑过程中骨料形状多样、排列不规律和界面过渡区非常狭小等原因，实际操作中很难测量界面过渡区的力学强度。

因此如何获得水泥砂浆与骨料之间的过渡区粘结强度对混凝土建筑领域是亟需解决的问题。

发明内容

本发明提出了一种检测水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能的方法，可以获得水泥砂浆与骨料之间的粘结强度，对混凝土建筑领域具有重要的指导意义。

本发明采用的技术手段如下：

一种检测水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能的方法，包括以下步骤，

步骤1、将柱形的试件内模置于试件外模中，所述试件内模的高度小于所述试件外模的高度，在所述试件内模上放置柱形的骨料试件，所述骨料试件的直径小于所述试件内模的直径且所述骨料试件的上端面高于所述试件外模的上端面；

步骤2、向所述试件外模、试件内模以及骨料试件之间的空间注入水泥砂浆，并在标准养护室条件下对其进行养护12-24h后，去除试件外模和试件内模形成具有水泥砂浆和骨料试件的混凝土试件；

步骤3、将所述混凝土试件置于压力机上，压力机的压力探头推动骨料试件恒速向下运动，获取压力机的压力值；

步骤4、根据所述压力值对水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能进行分析。

进一步地，根据所述压力值分析所述水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能包括通过公式(1)计算水泥砂浆和骨料界面过渡区最大粘结强度：

式中：τ

进一步地，根据所述压力值分析所述水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能还包括采用公式(2)计算水泥砂浆和骨料界面过渡区的吸能能力θ：

式中：θ为水泥砂浆和骨料界面过渡区的吸能能力，ρ为压力机读出的荷载，φ为骨料试件的直径，h为骨料试件与水泥砂浆接触的高度，D

进一步地，所述试件内模由聚碳酸酯制成。

进一步地，所述试件外模由ABS塑料制成。

与现有技术比较，本发明所述的检测水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能的方法具有以下优点，通过压力机缓慢推动骨料试件，使骨料试件与水泥砂浆产生相对滑移，从而实现精确测量并计算出水泥硬化浆体和骨料界面过渡区粘结性能的极限和界面过渡区的吸能能力，对实际工程中混凝土质量的评估具有很高的参考价值。

附图说明

图1为本发明公开的一种检测水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能的方法的流程图；

图2为试件外模的轴测图；

图3为本发明公开的试件外模、试件内模以及骨料试件的安装爆炸视图；

图4为本发明公开的试件外模、试件内模以及骨料试件的组装图；

图5为具有水泥砂浆和骨料试件的混凝土试件的结构图；

图6为混凝土试件中截面过渡区的粘结强度分析曲线图。

图中：1、试件外模，10、模具底板，11、左模具侧板，12、右模具侧板，13、前模具侧板，14、后模具侧板，2、试件内模，20、骨料试件固定部，21、内模固定部，22、骨料试件定位槽，3、骨料试件，4、水泥砂浆，40、水泥砂浆和骨料界面过渡区，50、螺母，51、螺栓，6、水泥砂浆浇筑空间。

具体实施方式

如图1所示为本发明公开的一种检测水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能的方法，包括以下步骤，

步骤1、将柱形的试件内模2置于试件外模1中，所述试件内模2的高度小于所述试件外模1的高度，在所述试件内模2上放置柱形的骨料试件3，所述骨料试件3的直径小于所述试件内模2的直径且所述骨料试件3的上端面高于所述试件外模1的上端面；

步骤2、向所述试件外模1、试件内模2以及骨料试件3之间的空间注入水泥砂浆，并在标准养护室条件下对其进行养护12-24h后，去除试件外模和试件内模形成具有水泥砂浆和骨料试件的混凝土试件；

步骤3、将所述混凝土试件置于压力机上，压力机的压力探头推动骨料试件恒速向下运动，获取压力机的压力值；

步骤4、根据所述压力值对水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能进行分析。

具体地，如图2所示，试件外模1为方型箱体结构，包括模具底板10、前模具侧板13、后模具侧板14、左模具侧板11以及右模具侧板12，模具底板10、前模具侧板13、后模具侧板14、左模具侧板11以及右模具侧板12分别通过螺栓相互连接而形成可拆卸上端开口的箱体结构，如图3所示，试件内模2为包括柱形的骨料试件固定部20和用于与试件外模1的模具底板10固定的内模固定部21，试件外模1的模具底板10上设有通孔，内模固定部21上设有通孔，通过螺栓51和螺母50可以将试件内模固定在试件外模中，试件内模的高度小于所述试件外模的高度，试件内模的上端面上设有骨料试件定位槽，骨料试件定位槽的尺寸与骨料试件的外径相配合，可以将骨料试件放置在试件内模上，骨料试件的直径小于所述试件内模的直径且所述骨料试件的上端面高于所述试件外模的上端面，使得试件外模、试件内模以及骨料试件之间形成水泥砂浆浇筑腔。

如图4所示，向所述试件外模、试件内模以及骨料试件之间的形成的水泥砂浆浇筑空间6注入水泥砂浆，并在标准养护室条件下对其进行养护12-24h后，使得水泥砂浆凝固，此时，水泥砂浆与骨料试件浇筑成一体结构，骨料试件与水泥砂浆的接触区域即为界面过渡区，本实施例中，骨料试件为花岗岩制成。

如图5所示，去除试件外模和试件内模形成具有水泥砂浆和骨料试件的混凝土试件；具体地，将连接模具底板、前模具侧板、后模具侧板、左模具侧板以及右模具侧板的螺栓分别拆卸下来，并将用于固定内模和外模的螺母卸下，进而可以将试件外模从浇筑后的水泥砂浆上拆除，然后将内模从水泥砂浆中拆除，使得水泥砂浆中心下端形成中空孔结构，去除试件外模和试件内模后获得具有水泥砂浆和骨料试件的混凝土试件，骨料试件与水泥砂浆的接触区域即为界面过渡区40。

将所述混凝土试件置于压力机上，控制压力机使得压力机的压力探头对骨料试件的顶端施加压力并推动骨料试件恒速向下(水泥砂浆中心下端的中空孔结构)运动，并获取压力机上的压力值；

根据所述压力值对水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能进行分析。

具体地，如图6所示，根据所述压力值对水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能进行分析包括通过公式(1)计算水泥砂浆和骨料界面过渡区最大粘结强度：

式中：τ

进一步地，根据所述压力值对水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能进行分析还包括采用公式(2)计算水泥砂浆和骨料界面过渡区的吸能能力θ：

式中：θ为水泥砂浆和骨料界面过渡区的吸能能力，ρ为压力机读出的荷载，φ为骨料试件的直径，h为骨料试件与水泥砂浆接触的高度，D

进一步地，所述试件内模由聚碳酸酯制成，聚碳酸酯具有很强的抗粘结能力，可以防止其与水泥浆体粘结，避免拆模时无法拆卸或造成水泥砂浆的结构破坏；同时，具有较高的塑性，由于水泥在水化过程中内部成分不断变化(硅酸三钙、硅酸二钙→氢氧化钙→水化硅酸钙凝胶)，由于该材料有很强的力学性能，保证其在复杂的受力影响下不变形；进一步地，该材料与硬化水泥浆体有很强的脱离性，由于水泥水化过程中，混凝土内部在不断膨胀，四周的混凝土会对其中心位置产生很强的内压强，从而形成了强大的摩擦力，聚碳酸酯有很强的脱离性，可以保证在水泥浆体固化后能够将模具从浆体中脱离。

进一步地，所述试件外模由ABS塑料制成。

本发明通过压力机缓慢推动骨料，使骨料与水泥砂浆产生相对滑移，实现水泥砂浆和骨料界面过渡区粘结性能的测量，从而实现精确测量并计算出水泥硬化浆体和骨料界面过渡区粘结性能的极限和界面过渡区的吸能能力，对实际工程中混凝土质量的评估具有很高的参考价值。实现了混凝土的界面过渡区的有效的测量方法，可以应用到多种水泥混凝土领域，能够被广泛应用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。