[發明專利]混凝土材料滲流場作用下變形系數測試設備與測試方法

在審

• 申請號: 202210947416.9
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115308032A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 張國新;賈凡;胡銀濤;郭棉明;耿峻;周秋景;丁宇;程恒;雷崢琦;劉頂明;劉勇軍;陳子寒
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院;中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N15/08
• 代理公司: 四川省方圓智云知識產權代理事務所(普通合伙) 51368
• 代理人: 嚴曉玲

本發明公開了一種混凝土材料滲流場作用下變形系數測試設備，包括模板系統、混凝土試件、防滲系統、加載系統、測量系統與采集系統。模板系統包括模板底板與兩個對稱的側模板，該模板底板與側模板共同構成混凝土試件的澆筑空間。防滲系統包括表面防滲漆、套膜與防滲膠，所述加載系統為混凝土抗滲儀。測量系統包括應變傳感器、溫度傳感器、滲透壓力傳感器。所述采集系統輸入端與測量系統中的應變傳感器、溫度傳感器與滲透壓力傳感器相連，輸出端與計算機相連。該混凝土材料滲流場作用下變形系數測試設備與測試方法可針對混凝土材料滲流場作用下壓力變化導致的變形特性進行測試，彌補水工混凝土滲透變形參數方面的不足。

技術領域

本發明涉及混凝土材料滲透變形系數測試設備與測試方法，具體涉及一種混凝土材料滲流場作用下變形系數測試設備與測試方法。

背景技術

水工結構大量采用混凝土材料，材料特性對于工程安全和正常使用至關重要。目前混凝土材料發熱量、導熱系數、線脹系數等熱學參數，彈性模量、泊松比等力學參數以及自身體積變形、徐變等變形特性試驗方法比較成熟，但混凝土滲透壓力變化及其帶來的變形特性研究缺乏。工程實踐表明，混凝土內部滲透壓力變化會引起混凝土變形，文獻《公伯峽堆石壩混凝土面板濕度變形研究》指出有些混凝土結構通水運行9年，濕度變形增加30到280με。文獻《高拱壩壩踵應力實測與彈性計算結果差異原因分析》指出大壩壩踵常年浸沒在水中，導致該處混凝土孔隙水壓力遠大于其他部位，孔隙水壓力產生的混凝土壓脹變形不可忽略。因此，準確測量混凝土滲透壓力變化引起的變形對混凝土壩工程建設與運行具有重要意義。

專利CN107816936A，采用浸水前后對比的方法得到濕脹變形，可以反映混凝土由干變濕條件下濕脹變形，提供一種得到非標準溫度下硬化水工混凝土濕脹變形的方法，可以解決無法測量并分離出混凝土在非標準溫度下的濕脹變形的問題，能夠獲得真實環境條件下硬化水工混凝土浸水后的濕脹變形，但無法測量滲流場作用下不同滲透壓力條件的材料變形特性。專利CN203133070U提出了一種濕脹變形量的測試裝置，主要用于測試混凝土在不同齡期濕脹(膨脹率)的要求，通過使用此測試裝置，可根據不同齡期進行測試，也可每天進行一次讀數，可繪制曲線圖，并觀察濕脹的范圍和規律，但同樣是無法考慮滲透壓力變化條件下的變形特性。文獻《水膠比因素影響下水工混凝土濕脹變形試驗與模型研究》研究了不同水膠比下的水工混凝土濕脹變形特性，結合大壩不同部位的混凝土配合比，測量了混凝土完全浸水狀態和不同水膠比情況下的濕脹系數，但浸水滲流場作用下水壓變化導致的應變未能考慮。文獻《室內非標準養護水工混凝土濕脹變形試驗》測量了混凝土不同養護條件下的濕脹系數，設計了2種不同養護狀態：1)室內包裹養護；2)室內不包裹養護，但浸水滲流場作用下水壓變化導致的應變仍未能考慮。文獻《不同粉煤灰摻量對混凝土路基防水性能的影響研究》提供了一般的混凝土滲透系數的測量方法，劃分混凝土試件的過水面積，對試件其余表面進行封蠟處理，蠟泥選用環氧樹脂。采用HS-4型混凝土抗滲儀，在試件底部從0MPA逐級施壓，每組配比分別選取5個試件取平均值，作為混凝土水滲透系數，但該方法并未測量分析壓力變化下的濕脹系數。

大量實踐經驗表明，在長期浸泡作用下，大壩尤其是上游面混凝土因庫水入滲，混凝土滲壓和飽和度會產生變化，內部滲透壓力的變化可能會對應變測值產生影響，采用特殊設計的抗滲儀和應變計等開展滲透壓力(孔隙水壓力)對混凝土應變應力影響室內試驗，并結合混凝土試件細觀數值試驗，研究滲透壓力(孔隙水壓力)對混凝土的應變應力影響機理。通過滲透壓力對應變計組測值影響研究成果，可研究優化各種類型如五向、七向、九向等應變計組應力應變轉換方法，計算混凝土測點應力。所以，本發明針對混凝土材料滲流場作用下，壓力變化導致的變形特性進行測試，彌補水工混凝土濕脹參數方面的不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種混凝土材料滲流場作用下變形系數測試設備與測試方法，以解決現有技術中導致的上述多項缺陷。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種混凝土材料滲流場作用下變形系數測試設備，包括模板系統、混凝土試件、防滲系統、加載系統、測量系統與采集系統。