[發明專利]一種測量混凝土早期彈性模量的方法

在審

• 申請號: 201711120826.1
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107941612A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 劉毅;王振紅;張國新;張磊;辛建達;劉有志;汪娟
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司11100
• 代理人: 倪中翔,王淳

技術領域

本發明屬于水利水電工程的技術領域，特別是一種測量混凝土早期彈性模量的方法。

背景技術

大體積混凝土的裂縫問題一直是困擾國內外工程界的一個重要難題，混凝土裂縫的出現，不但影響著結構的外觀質量，也嚴重影響著工程的使用壽命和安全，進而威脅到人民的生命財產。因此，如何避免裂縫的產生或者降低裂縫發生的可能就成為工程建設者所關心的問題，特別是大體積混凝土結構，溫度裂縫是主要的裂縫形式。截止目前，對大體積混凝土的溫度裂縫防止主要從如下三方面著手：(1)優化混凝土結構，改善受力特性；(2)材料方面改進，優化混凝土配合比，改善混凝土的材料性能，真實掌握混凝土熱力學特性；(3)采取施工措施，降低混凝土溫度，防止混凝土產生過大的溫差。

彈性模量是混凝土的一個重要力學參數，它的準確與否直接影響著混凝土真實材料性能的掌控、評估，影響著真實應力的大小，甚至影響著施工措施的制定和決策。截止目前，混凝土的彈性模量主要是通過壓力試驗機測定混凝土圓柱體的經歷抗壓彈性模量，通過公式計算得到。但是，目前的裝置和方法還有如下幾個客觀的缺點：混凝土只能在恒溫和絕濕條件(20℃±2℃)的恒溫室進行，不能在混凝土本身溫度變化條件下進行試驗，得出體現混凝土的真實溫度歷程的彈性模量；不能進行拉彈性模量的測試試驗，目前還是通過壓彈性模量來估算拉彈性模量；不能進行早齡期混凝土的彈性模量試驗，特別是前3天齡期混凝土的彈性模量測試，嚴重影響著混凝土的早期性能評估。因此，一種測量混凝土早期彈性模量的裝置和方法就成為工程建設所需。

發明內容

本發明的目的是提供一種測量混凝土早期彈性模量的方法，其可以改進現有水工混凝土早期彈性模量試驗方法的局限和不足，對混凝土在溫度變化發展條件下的早期彈性模量進行試驗，為掌握混凝土力學性能和防止混凝土裂縫產生提供可靠依據。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種測量混凝土早期彈性模量的方法，它利用一個試驗裝置，該試驗裝置包括一底座，該底座上設置有一用于隔絕外界環境的環境箱，該環境箱內設有混凝土試件容置裝置；

該混凝土試件容置裝置包括固定夾頭、活動夾頭、兩個側模板，拼合構成一個上端敞口或者上下端均敞口的容置空間，該固定夾頭固定設置在該環境箱一端，該活動夾頭可沿該容置空間的長度方向的軸線移動地設置在該環境箱另一端，兩個側模板平行置于該固定夾頭和活動夾頭之間；該環境箱或者該環境箱和該容置空間設置溫度傳感器和濕度傳感器；該環境箱和混凝土試件容置裝置還設有溫度調節裝置和濕度調節裝置；

還包括一加載系統；該加載系統包括一反力框架、一傳動裝置和一帶有減速機的伺服電機，該反力框架固定設置在該底座上，將該環境箱包圍；該傳動裝置包括設于該反力框架上的主動絲杠，該主動絲杠末端連接約束軸，該約束軸穿過該環境箱且末端穿與該活動夾頭連接，而使得該活動夾頭位置固定或在該軸線方向移動；該伺服電機與該主動絲杠連接；該約束軸頂部設有測量頂，該測量頂與該環境箱之間設有位移傳感器；該傳動裝置設有應力傳感器；

該溫度傳感器、濕度傳感器、位移傳感器、應力傳感器連接至測量控制系統的輸入端，該溫度調節裝置、濕度調節裝置和該伺服電機均連接至測量控制系統的輸出端；在該容置空間內澆筑混凝土，并形成試件，該試件整體呈啞鈴狀，兩端分別被固定夾頭和活動夾頭夾緊；

將混凝土原材料按相應配比攪拌，澆入容置空間內，形成試件，保持試件上表面裸露，以模擬環境因素產生的溫濕影響；

將溫度傳感器分別插入試件中部三等分點，以及環境箱測溫孔內，將濕度傳感器置于環境箱內；

試件中部安裝位移傳感器，并用定位工裝固定，保持其位置恒定；

軟件測試界面內設定相應的環境箱溫、濕度和約束參數，模擬真實環境，待混凝土終凝后拆除定位工裝，開始試驗，根據下表施加相應齡期的荷載數據并測量混凝土的位移數據；根據測得的試件應變，根據公式(1)計算混凝土不同齡期的彈性模量：

式中，Δσ是加載試件的應力增量，MPa；Δ1是加載時間段內的位移增量，mm；1是試件的測量標距，mm。