[发明专利]一种模拟高延性水泥基复合材料多缝开裂的装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于土木工程材料技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

发明目的：本发明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：本发明包括试样制备模具，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。