[發明專利]水泥基材料膨脹/收縮應力測試方法

有效

• 申請號: 201010100449.7
• 申請日: 2010-01-25
• 公開（公告）號: CN101769916A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 田倩;繆昌文;劉加平;張建業;姚婷;郭飛;王育江
• 申請（專利權）人: 江蘇博特新材料有限公司;江蘇省建筑科學研究院有限公司;南京道鷺建設材料廠
• 主分類號: G01N33/38
• 分類號: G01N33/38;G01B7/16
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及一種水泥基材料膨脹/收縮應力測試方法，可以評價用于配制補償收縮混 凝土的膨脹劑膨脹效果，屬于水泥基材料測試技術領域。

背景技術

補償收縮混凝土是指在混凝土中摻用膨脹劑或用膨脹水泥，在一定約束條件下，產 生適度膨脹且產生一定的自應力的混凝土。主要用于結構自防水、填充性膨脹二期工程、 延長建筑物伸縮縫或后澆帶間距的連續澆筑的鋼筋混凝土工程以及大體積混凝土工程。 膨脹成分依靠本身的化學反應或與水泥其他成分反應，在混凝土硬化過程中產生一定的 限制膨脹補償或部分補償混凝土硬化過程中的收縮。

補償收縮混凝土配制的關鍵技術是摻用膨脹劑，產生膨脹，并在一定的約束條件下 產生膨脹壓應力，以補償在干燥條件下由于收縮產生的拉應力，提高混凝土的抗裂性。 在目前評價膨脹劑補償收縮的效果上，主要還是采用在一定的配合比和養護條件下測試 摻入膨脹劑的水泥凈漿、砂漿、混凝土的膨脹/收縮變形量，來比較和評判不同膨脹劑的 效果，如JC?476《混凝土膨脹劑》標準規定了通過測試摻入一定量的膨脹劑的限制膠砂 試件，通過測試20℃水中養護7d的限制膨脹率和相對濕度65％的空氣中的干縮變形， 來評判和比較不同膨脹劑的優劣；專利00261525.8”水泥砂漿膨脹收縮測量儀”和專利 0324493.1“混凝土限制膨脹收縮裝置”提出了專門用于測試水泥砂漿和混凝土限制收縮 的方法。這些測試裝置和評價方法在一定程度上可以反映出不同膨脹劑膨脹效能的大小。 但是，由于水泥混凝土的一種具有時變特征的彈塑性材料。其楊氏模量和徐變參數均會 隨著時間而演變，在水化硬化的早齡期，模量相對較小，而徐變松弛特征明顯，膨脹效 能由于應力松弛而消耗，因此大膨脹值不一定產生大的膨脹壓應力；反之，當水泥的水 化硬化達到一定的程度后，模量增長顯著，徐變松弛行為減弱，約束條件下較小的膨脹 值也可能產生大的膨脹壓應力。因此，從評估開裂風險的角度，單純測試膨脹/收縮值 來評價膨脹劑的膨脹效能是不夠的，更加科學的評價方法是測試出膨脹/收縮應力，以正 確反映膨脹劑的膨脹效能。

作為一種彈塑性材料，約束條件下由于變形產生的應力本身并不能夠直接測量，通 常采用的方法大多是測量約束條件下的限制變形，并進一步通過力學分析來計算應力。 約束條件不同，力學分析的模型不同，都有可能給計算結果的精度帶來顯著的影響。軸 約束試驗方法是通過約束混凝土條形試件的軸向變形和測量試件的應力來檢測試件在不 同條件下的開裂行為。如德國慕尼黑工業大學研制的開裂試驗架和后來發展的溫度應力 試驗機，通過對混凝土試件自成型開始的應變實時監測，并通過步進電機復位，從而提 供近似100％的約束，相應的膨脹/收縮應力也可以通過安裝在步進電機上面的力傳感器 同步測試出來。這種方法能夠綜合、全面地反映混凝土材料的應力應變特性，也可以用 于科學評價膨脹劑的膨脹效能。但是，這種方法設備一次性投資很大，操作復雜，未能 在工程實踐中推廣應用。專利200310117098.0公布了一種簡易的水泥砂漿、混凝土收縮 應力測試方法和裝置，其中裝置如圖1所示，其中1為約束鋼筋、2為滑移套管、3為約 束端板、4為錨固件、5為球形測頭、6為約束區、7為裂縫觀察區?；炷翝仓阡摻? 骨架中，與鋼筋骨架一起變形，通過測試兩端釘頭的變形來計算膨脹/收縮應力，應力σ 的計算過程如下：

σ=ϵ×E×πD24×(A-πD24)]]>

其中：E是“混凝土限制膨脹收縮裝置”內設限制鋼筋的彈性模量；彈性模量取2.0 ×10⁵MPa；

D是上述限制鋼筋的直徑；

A是“混凝土限制膨脹收縮裝置”的橫截面面積；

ε是在規定測量時間測試的“混凝土限制膨脹收縮裝置”的變形量。