本实用新型属于水泥基材料性能测量技术领域，尤其涉及一种自修复水泥基材料自修复性能测试装置。
背景技术：
自修复水泥基材料作为能够自主修复微裂缝的水泥基材料，其能够自动对水泥基材料内部早期出现的裂缝进行修复，减少因渗透带来的危害并阻止裂缝的进一步扩展，提高水泥基材料的耐久性能和力学性能，从而达到延长其服役寿命的目的，和常规修复方法相比具有修复及时，不依赖外界操作等优点。因此，水泥基材料裂缝的自修复技术已经成为土木工程领域的研究热点之一，而如何有效测试评价水泥基材料裂缝自修复在工程实际中的修复性能是水泥基材料裂缝自修复技术领域里非常重要的一环。
目前大部分研究对水泥基材料裂缝自修复性能的分析是在试件无承受荷载的情况下进行的，而在工程实际中水泥基材料一般是受到荷载持续作用的，因而得到的自修复效果与实际情况往往是有偏差的。目前，还未见分别在持续压荷载、持续弯曲荷载和持续扭荷载条件下测试和评价水泥基材料裂缝自修复性能的报道，无法满足水泥基材料裂缝自修复技术在工程实际领域内的应用，因此，开发一种可以对水泥基材料施加持续荷载并制造微裂缝的自修复性能测试装置，以及提出适合在持续荷载作用下评价水泥基材料微裂缝修复性能的方法具有重要意义。
技术实现要素：
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的目的之一在于提供一种能够对自修复水泥基材料施加持续荷载并制造微裂缝的自修复性能测试装置。
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：
一种自修复水泥基材料自修复性能测试装置，包括底座和安装在底座上的预压模块、预弯模块和预扭模块；其中，
所述预压模块包括底板和压板，所述底板的四角处均设有螺纹立柱，所述螺纹立柱穿过所述压板上的通孔与螺母连接；
所述预弯模块包括相对设置的两基座以及从下到上依次设置于两所述基座之间的待弯试件、中间板和顶板，所述待弯试件的两端搭在所述基座上，所述顶板的两端与所述基座固定连接，螺栓穿过所述顶板上的螺纹孔与所述中间板连接，所述中间板与所述待弯试件之间设有垫棒；
所述预扭模块包括下模板、安装在所述下模板上方的上模板、设置于下模板和上模板之间的夹具，所述夹具包括相对设置的上夹具和下夹具，螺杆匹配穿过所述下模板上的通孔与所述上夹具固定连接，所述下夹具固定设置于所述下模板上，所述上夹具和下夹具上设有与待扭试件适配的夹持腔，所述螺杆上位于所述上模板的两侧设有锁紧螺母。
所述底板和压板之间叠设有多块待压试件，相邻两待压试件之间设有垫板。
所述下模板和所述下模板之间设有支撑丝杆，所述支撑丝杆位于所述下模板和所述下模板的两侧均设有旋拧螺母。
两所述基座相对的侧壁上设有开口，所述待弯试件的端部插在所述开口中。
所述螺杆的顶部设有方便扳手夹持的四方头。
与现有技术相比，本实用新型具有的优点在于：
①本装置可有效测试和评价在不同类型的持续荷载作用下水泥基微裂缝自修复性能，克服了以往没有考虑持续荷载作用下水泥基材料微裂缝自修复试验方法的缺点。
②本装置既可对试件进行裂缝预制，也可以对试件安全有效地施加持续荷载。
③本装置结构紧凑，耗费材料较少，操作简便。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，一种自修复水泥基材料自修复性能测试装置，包括底座1和安装在底座1上的预压模块a、预弯模块b和预扭模块c。
参见图1，预压模块a包括底板2和压板3，底板2的四角处均竖直固定设有螺纹立柱4，螺纹立柱4穿过压板3上的通孔与螺母5连接。
具体的，底板2固定安装在底座1上，底板2和压板3为钢板，且长宽尺寸相同，螺纹立柱4为采用304不锈钢制作而成，在底板2和压板3之间沿螺纹立柱4轴向依次叠置待压试件6，待压试件采用自修复水泥基材料制作，其形状为方形，相邻待压试件之间设有隔板7，隔板7为钢板；在螺纹立柱4和压板3连接的一端旋装有高强螺母，通过扭紧螺母，能够对试件产生轴向压力从而达到制造裂缝的目的，同时也能保持对水泥基材料施加的压荷载。
参见图1，预弯模块b包括相对设置的两基座8以及从下到上依次设置于两基座8之间的待弯试件9、中间板10和顶板11，待弯试件9的两端搭在基座8上，顶板11的两端分别与两基座8固定连接，螺栓12穿过顶板11上的螺纹孔与中间板10连接，中间板10与待弯试件9之间设有两根垫棒13，待弯试件9采用自修复水泥基材料制作，其形状为长条形。
具体的，基座8为切割后的空心矩形钢管；垫棒13都是实心钢棒，尺寸相同；顶板11为钢板，板中心加工有与螺栓螺纹尺寸相匹配的螺孔；中间板10为钢板；试件两端插入空心矩形钢管中并在底部垫有垫棒(图中未示出)，螺栓12通过螺孔穿过顶板11，末端与中间板10上表面接触，从而实现将螺栓12的拧紧力矩转化为轴向压力并保持此压力，两根垫棒13放置于试件上表面和中间板10之间，起到将轴向压力传递给试件的作用。
参见图1，预扭模块c包括下模板14、安装在下模板14上方的上模板15、设置于下模板14和上模板15之间的夹具，夹具包括相对设置的上夹具16和下夹具17，螺杆18匹配穿过下模板14上的通孔与上夹具16固定连接，下夹具17固定设置于下模板14上，下模板14固定安装在底座1上，上夹具16和下夹具17上设有与待扭试件19适配的夹持腔。螺杆18上位于上模板15的两侧设有锁紧螺母20，使得螺杆18拧紧达到固定转角后锁紧螺杆18的目的。
夹持腔的形成为非圆形，从而起到传递扭矩的作用。具体的到本实施例中，待扭试件19采用自修复水泥基材料制作，其形状为长条形，其两端分别匹配插装在上夹具16和下夹具17上的夹持腔中。
具体的，下模板14和下模板15之间设有四根支撑丝杆21，支撑丝杆21位于下模板14和下模板15的两侧均设有旋拧螺母22，使下模板14和下模板15位置保持固定，下模板14固定安装在底座1上。上夹具16和下夹具17设置在四根支撑丝杆21围成的空间内。螺杆18用304不锈钢制成，螺杆18的顶端铣削加工有四方头，便于扳手夹住，螺杆18的底端通过螺帽和垫片紧固在上夹具中，使两者不发生相对转动，待扭试件19放置于上夹具16和下夹具17之间，通过螺杆18对试件施加扭荷载，以此可以实现制造裂缝的目的，而通过螺杆18上的两个锁紧螺母20使螺杆18在转动一定角度后保持固定，从而实现对试件施加持续扭荷载。
参见图1，利用上述装置对自修复水泥基材料自修复性能进行评价的过程如下：
第一步：试样制备
根据试验原材料和配合比进行配置砂浆，砂浆组成成分按下述质量比配置：
基准水泥：水：砂：纤维：硅酸钠＝1：0.6：3：0.02：0.03
搅拌过程中掺加适量纤维，成型、养护。
第二步：预制裂缝
①预压
将养护后的待压试件至少分为两组，用压力机对其中一组进行抗压强度测试，得到抗压强度finitial，继续做加载测试得到其剩余强度fresidual；用图1所示预压模块对另外一组试件进行预压裂缝试验：用扭力扳手扭紧压板的四个螺母5达到扭力预定值(根据拧紧力和轴向压力的比例关系将已得的抗压强度finitial换算成扭力预定值)，从而获得预压裂缝。在试件表面选择表面裂缝的宽度测试点，观察测量其初始宽度值。
②预弯曲
将养护后的待弯试件至少分为两组，用弯曲试验机对用压力机对其中一组进行弯曲强度测试，得到抗弯强度pinitial，继续做加载测试得到其剩余强度presidual，用图1所示预弯模块对另外一组试件进行预折裂缝试验：用扭力扳手扭紧螺栓12达到扭力预定值(根据拧紧力和轴向压力的比例关系将已得的抗折强度pinitial换算成扭力预定值)，从而获得预折裂缝。在试件表面选择表面裂缝的宽度测试点，观察测量其初始宽度值。
③预扭
用图1所示预扭模块对养护后的待扭试件进行预扭试验(试件至少分为两组)，用扭力扳手将试件扭至开裂(记录下第一个试件出现裂缝时的扭力数值，对其余试件施加相同扭力以获得相似裂缝状态)，得到其开裂扭矩tinitial预制裂缝，将其中一组继续做预扭测试至其断裂，得到剩余扭矩tresidual，同时在另一组试件表面选择表面裂缝的宽度测试点，观察测量其初始宽度值。
第三步：试件加载和修复养护
①预压
将通过预压产生裂缝的试件叠置(至少两个)，安装在预压模块的压板3和底板2之间，用扭力扳手扭紧压板3的四个螺母达到扭力预定值(数值为40％～60％fresidual)，使得试件所受压力保持不变，确保每一根螺纹立柱4受力均匀，然后松开扳手。
②预弯曲
将通过预折产生裂缝的试件如图1所示安装在预弯模块的基座8中，采用扭力扳手扭转螺栓12头部从而对装置的中间板10加载，施加到预定扭力值后(数值为40％～60％presidual)，松开扳手。
③预扭
将通过预扭产生裂缝的试件如图1所示安装在预扭模块的下夹具17与上夹具16之间，拧紧支撑丝杆22位于上模板15以及下模板14两侧旋拧螺母22，使上模板15和下模板14位置保持固定，接着采用扭矩扳手对螺杆18施加扭力，施加到预定扭力值后(数值为40％～60％tresidual)，拧紧螺杆18上的两个锁紧螺母20，使试件所受扭力保持不变，然后松开扳手。
第四步：将试件和整个装置置于养护室进行修复养护。
第五步：混凝土修复性能的评价
在不同的修复龄期将试件取出，对其进行裂缝宽度的测量和强度的测试。将试件不同龄期的裂缝宽度和强度与初始值进行比较。
强度的恢复率η如下式表示：
其中，ηf、ηp、ηt分别为试件抗压强度恢复率、抗弯强度恢复率和抗扭强度恢复率；fresidual(δd)、presidual(δd)、tresidual(δd)分别为试件不同养护龄期的剩余抗压强度、剩余抗折强度和剩余抗扭强度；fresidual、presidual、tresidual分别为试件初始剩余抗压强度、初始剩余抗弯强度和初始剩余抗扭强度；finitial、pinitial、tinitial分别为试件初始抗压强度、初始抗折强度和初始抗扭强度。
利用本实用新型测试装置对自修复水泥基材料自修复性能进行评价具有如下优点：
①可有效测试和评价在不同类型的持续荷载作用下水泥基微裂缝自修复性能。克服了以往没有考虑持续荷载作用下水泥基材料微裂缝自修复试验方法的缺点。
②既可对试件进行裂缝预制，也可以对试件安全有效地施加持续荷载。
③通过表面裂缝宽度和剩余强度恢复率对持续荷载作用下的混凝土自修复性能进行评价，较以强度恢复率来评价自修复性能的方法更加准确有效。
④克服了以前水泥基材料微裂缝自修复试验没有考虑扭荷载这一荷载类型的缺点，具有明显优越性。
⑤结构紧凑，耗费材料较少，操作简便。
上述实施例仅仅是清楚地说明本实用新型所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
1.一种自修复水泥基材料自修复性能测试装置，其特征在于：包括底座和安装在底座上的预压模块、预弯模块和预扭模块；其中，
所述预压模块包括底板和压板，所述底板的四角处均设有螺纹立柱，所述螺纹立柱穿过所述压板上的通孔与螺母连接；
所述预弯模块包括相对设置的两基座以及从下到上依次设置于两所述基座之间的待弯试件、中间板和顶板，所述待弯试件的两端搭在所述基座上，所述顶板的两端与所述基座固定连接，螺栓穿过所述顶板上的螺纹孔与所述中间板连接，所述中间板与所述待弯试件之间设有垫棒；
所述预扭模块包括下模板、安装在所述下模板上方的上模板、设置于下模板和上模板之间的夹具，所述夹具包括相对设置的上夹具和下夹具，螺杆匹配穿过所述下模板上的通孔与所述上夹具固定连接，所述下夹具固定设置于所述下模板上，所述上夹具和下夹具上设有与待扭试件适配的夹持腔，所述螺杆上位于所述上模板的两侧设有锁紧螺母。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述底板和压板之间叠设有多块待压试件，相邻两待压试件之间设有垫板。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述下模板和所述下模板之间设有支撑丝杆，所述支撑丝杆位于所述下模板和所述下模板的两侧均设有旋拧螺母。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：两所述基座相对的侧壁设有开口，所述待弯试件的端部插在所述开口中。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述螺杆的顶部设有方便扳手夹持的四方头。
技术总结