[發明專利]基于真實環境的混凝土開裂全過程試驗裝置和方法

有效

• 申請號: 201510571430.3
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105352876B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 張國新;劉毅;王振紅;黃濤;劉有志
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 陳英

本發明提供一種基于真實環境的混凝土開裂全過程試驗裝置和試驗方法，主試驗機包括環境箱和設于環境箱中的混凝土試件容置裝置，試件放置在混凝土試件容置裝置中，一加載系統連接混凝土試件容置裝置上的活動夾頭；在環境箱中提供模擬的真實環境。本方法包括約束應力、自由變量、彈性模量、變形分離、徐變等試驗。本發明可在多種溫控措施條件下，試驗混凝土從澆筑到硬化全過程中其自身溫度應力的發展過程，包括絕熱溫升、熱膨脹系數、彈性模量和徐變等參數隨時間發展的過程，還可模擬仿真真實氣象環境，對自然因素影響下的溫度應力和開裂機理進行仿真。該裝置可根據需要設置不同的溫度及約束度條件，包括絕熱、恒溫、設定溫升溫降過程等。通過混凝土開裂全過程仿真試驗，評價混凝土的抗裂性能。

技術領域

本發明屬于水利水電工程技術領域，涉及一種基于真實環境的混凝土開裂全過程試驗方法以及采用該方法的試驗裝置，更具體地，涉及大體積混凝土的開裂全過程仿真試驗的方法和裝置。

背景技術

長期以來，“無壩不裂”一直是未能解決的世界難題，裂縫的出現影響著大壩結構的外觀、性能和安全，最終影響到人民的生命財產。如何減小甚至防止裂縫的產生就成為工程建設者必須考慮的問題。隨著相關領域理論及技術研究的進步，大壩混凝土裂縫的研究工作取得了較明顯的進展，特別是大體積混凝土溫控防裂工作，目前已形成了相對完善的基礎理論與方法體系。但鑒于水利水電工程的復雜性，特別是所在地區環境的惡劣性，大壩混凝土裂縫問題仍然沒有徹底解決。

導致混凝土產生裂縫的因素很多，結構、材料和施工因素均有可能成為裂縫出現的誘因，但是對于大壩而言，特別是在大溫差高海拔地區修筑的大壩，周圍氣象環境逐漸成為溫控防裂控制的重點因素。大氣環境不但把整個混凝土工程實時包圍著，而且大氣環境的變化無常也對工程產生重要的影響，特別是周圍環境的溫度、濕度、降雨、風速和太陽輻射等因素，嚴重影響著混凝土裂縫的產生，大氣環境影響因素對混凝土裂縫產生的影響規律如何，其影響程度又有多大，目前還沒有定論。因此，研制基于真實環境的混凝土開裂全過程試驗裝置和方法就成為大壩混凝土工程建設所需。

發明內容

本發明的目的在于改進現有混凝土溫度應力模擬和裂縫研究中的局限和不足，提供一種從試驗角度出發，對混凝土的溫度和應力等因素在多變環境條件下的發展全過程進行試驗的裝置，并且還提供在該裝置中進行試驗的方法，為防止混凝土裂縫產生提供依據。

本發明的技術解決方案是：

本發明提供的基于真實環境的混凝土開裂全過程試驗裝置，包括一主試驗機，其包括一底座，在該底座上設置有：

一環境箱，至少具有四壁和上蓋，形成一個封閉的空間，與周圍環境隔開；

一混凝土試件容置裝置，其設置在該環境箱中，其包括固定夾頭、活動夾頭、試件中部固定側模板，三者拼合構成一個上端敞口或者上下端均敞口的混凝土試件容置空間，所述固定夾頭固定設置在該環境箱中，所述活動夾頭可沿所述混凝土試件容置空間的長度方向的軸線移動地設置；

在所述環境箱或者所述環境箱中和混凝土試件容置空間設置溫度傳感器；

一真實環境模擬系統，其至少包括至少一個執行機構：其包括一溫度調節裝置，其為加熱和/或冷卻裝置，其設置在所述環境箱和混凝土試件容置裝置上以提供至少在溫度上模擬設定的的真實環境；

一加載系統，包括一框架、一傳動裝置和一動力裝置，所述框架設置在所述底座上，該傳動裝置包括一直線運動機構，其中的從動件通過所述環境箱的側壁進入環境箱與所述活動夾頭固定而使得該活動夾頭位置固定或在所述軸線方向移動，該直線運動機構中的主動件固定在該框架上；所述動力裝置設置在所述框架上，連接所述直線運動機構中的該主動件；該動力裝置構成加載執行機構；

在所述活動夾頭或與活動夾頭連接的部件上設置位移/變形傳感器感知混凝土試件的變形；在所述直線運動機構上設置應力傳感器感知試件承受的負荷；