[發明專利]一種測量混凝土全過程自生體積變形的方法

在審

• 申請號: 201711121059.6
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107907411A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 劉毅;張國新;王振紅;辛建達;朱振泱;侯文倩
• 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;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: 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全過程自生體積變形的方法。

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。

混凝土自生體積變形是混凝土的一個重要參數，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，影響著水工混凝土計算溫度應力的大小，甚至影響著水工混凝土溫控措施的制定和決策。截止目前，混凝土自生體積變形的測定主要是通過一個密封試件桶，在恒溫恒濕且無荷載條件下，通過差動式電阻應變計，測量應變計的電阻及電阻比變化，根據公式來計算混凝土的自生體積變形但是，該實驗裝置和方法還有如下客觀的缺點：混凝土只能在恒溫和絕濕條件的恒溫室進行，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自生體積變形；自生體積變形是經過一系列的公式計算得到的，受經驗公式和很多中間參數(應變計靈敏度、電阻比、電阻比基準值、溫度補償系數等)的影響，計算出的自生體積變形很難反映工程實際情況，嚴重影響著工程建設者的決策；公式計算出的自生體積變形，也是幾個齡期的自生體積變形，并不是全過程的自生體積變形過程。因此，一種混凝土全過程自生體積變形的測量裝置和方法就成為工程所需。

發明內容

本發明的目的是提供一種測量混凝土全過程自生體積變形的方法，其可以改進現有水工混凝土全過程自生體積變形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全過程自生體積變形進行試驗，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：

一種測量混凝土全過程自生體積變形的方法，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；

試驗時：將混凝土原材料按照相應配比攪拌，澆入容置空間內，形成試件，蓋好溫度模板上蓋；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；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溫度模板以及環境箱的溫度歷程曲線。待混凝土初凝后拆除定位工裝，開始試驗，測量自由混凝土試件的收縮數據。

本發明中的混凝土總應變可以通過試驗機中試件長度的變化直接測得，熱膨脹系數已知，試件的溫度變化直接測得，故混凝土的自生體積變形可以根據下式得到，計算混凝土自生體積變形的發展歷程：

ε_T＝αΔT(2)

ΔL為混凝土試件的長度變化量，mm；L為混凝土試件的標準長度，mm；ε_au為自生體積變形，無量綱；ε_tol為混凝土總變形，無量綱；ε_T為溫度引起的變形，無量綱；α為混凝土的熱膨脹系數，10-6/℃；ΔT為混凝土的溫度變化，℃。