[發明專利]一種測試混凝土抗裂性能的方法

有效

• 申請號: 201711120829.5
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107907410B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 張國新;劉毅;王振紅;劉有志;張磊;李松輝
• 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;G01N33/38
• 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

1.一種測試混凝土抗裂性能的方法，其特征在于，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；

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，在澆筑所述試件之前，在所述固定夾頭和活動夾頭之間設置“工”字型的定位件，該定位件的兩端分別和固定夾頭和活動夾頭通過定位銷固定連接；并在澆筑試件后3小時拆除該定位件；對于真實環境的模擬，采用如下步驟

降水

查詢工程所在地氣象部門的降水量，通過降水設備和降水量控制器來模擬降水；

并通過公式計算降水量，

P_s＝P_t{1-exp[-(T_a-T_r)/(T_r-T_s)]²}⁺，T_r≥T_s

P_r＝P_t-P_s

式中P_s為降雪量，P_r為降雨量，P_t為總降水量，T_a為日平均氣溫，T_r為降雨臨界氣溫，T_s為降雪臨界氣溫；

開始試驗，每隔5小時，對混凝土施加壓力，數值按照下表格采用，并測量混凝土的位移數據；

5小時	10小時	15小時	20小時	25小時	30小時	35小時
5Kn	10Kn	15Kn	20Kn	30Kn	40Kn	60Kn
40小時	45小時	50小時	55小時	60小時	65小時	70小時
70Kn	80Kn	100Kn	100Kn	100Kn	100Kn	100Kn
75小時	80小時	85小時	90小時	95小時	100小時
100Kn	100Kn	100Kn	100Kn	100Kn	100Kn

根據下列公式計算混凝土不同齡期的彈性模量：

τ為某個時刻的混凝土齡期；E(τ)為τ時刻的混凝土彈性模量；Δε為應變變化量，為τ時刻和τ+Δτ時刻的位移變化量除以試件有效長度；Δσ為τ時刻和τ+Δτ時刻的總應力變化量；σ(τ)為τ時刻的試件應力；σ(τ+Δτ)為τ+Δτ時刻的試件應力；ε(τ)為τ時刻的試件應變；ε(τ+Δτ)為τ+Δτ時刻的試件應變；

根據下列公式計算混凝土抗裂性能指標：

式中，I為混凝土的抗裂性能指標；R₁為混凝土的抗拉強度；ΔT為混凝土的溫度變化量；α為混凝土線膨脹系數；ε_d為第n天齡期時混凝土的干縮率；E₁為混凝土的彈性模量；K(n，t)為n天齡期時混凝土的松弛系數；n為齡期；t為加載齡期。

2.根據權利要求1所述的測試混凝土抗裂性能的方法，其特征在于，所述環境箱內還設有太陽輻射傳感器、降雨傳感器和風速傳感器中的至少一種，分別連接至所述測量控制系統的輸入端；所述環境箱內還對應設有太陽輻射調節裝置、降雨調節裝置和風速調節裝置中的至少一種，分別連接至所述測量控制系統的輸出端；在測量過程中，根據施工地光照、降雨和風力的實際變化情況，通過測量控制系統調節環境箱內的太陽輻射、降雨和風速。