專利名稱：水泥混凝土自收縮率測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，涉及一種測量水泥砂漿和混凝土早期自收縮率的裝置。
背景技術(shù)：
水泥混凝土的自收縮是指在恒溫恒濕的條件下，混凝土初凝以后由于自身的水化作用而導(dǎo)致的體積減縮，自收縮不包括干燥收縮、降溫冷縮、碳化收縮等。高強混凝土的自收縮率占總收縮的比例很高，因此必須對自收縮必須加以控制。準確、簡單、方便地測試出混凝土的自收縮率是研究自收縮的基礎(chǔ)，但關(guān)于混凝土自收縮的測量目前國內(nèi)外還沒有統(tǒng)一標(biāo)準，不同的測量方法存在不同的問題。例如，自收縮要求必須在水泥初凝后就開始測量，但大多數(shù)研究者是在混凝土終凝后或成型1d后才開始測量，其主要原因是終凝前的混凝土沒有硬化，無法脫模和密封，造成測試困難。此外，目前測量方法普遍存在造價高、測量時間較短或者測量精度不高等問題。
目前，各國采用的自收縮測量裝置一般包括三部分應(yīng)變測量儀表、模具和溫度測控裝置。
應(yīng)變測量儀表是測量裝置的核心，目前主要分為非接觸式和接觸式兩種。非接觸式測量儀器包括電容式傳感器、電渦流式位移傳感器、激光位移傳感器等，這些傳感器的測試點與試件無需接觸，使測試早齡期混凝土的自收縮成為可能。但是這些傳感器受環(huán)境影響顯著，而且價格很高、無法反復(fù)使用，因此測試成本昂貴。
接觸式測量儀器主要包括(1)千分表千分表測量法分為臥式和立式2種。臥式的棱柱體試件兩端用固定的千分表測量混凝土自收縮；立式結(jié)構(gòu)構(gòu)造見圖1，在方形鐵皮桶上方固定一只千分表。棱柱體試件在密閉養(yǎng)護1d后拆模，表面涂上石蠟并放入方形鐵皮桶20內(nèi)，以液體石蠟21填充密封空余部分，頂部固定的干分表3測量自收縮。千分表適用于長齡期的自收縮測試，因為它能夠克服電子傳感器的時間飄逸問題，而且價格相對低廉。該方法的缺點是不能測試1d以前的早期自收縮，而且混凝土早期塑性收縮或沉縮對自收縮測量準確性造成很大影響，亦不能實現(xiàn)自動控制和自動數(shù)據(jù)采集處理。
(2)埋入式電阻應(yīng)變計和線振儀埋入式電阻應(yīng)變計必須等到混凝土與應(yīng)變計之間具有一定的粘結(jié)強度時，才能保證儀器與混凝土之間的協(xié)同變形，因此必須等到混凝土硬化以后才可測試。在混凝土中埋入線振儀的測量方法在于線振儀應(yīng)有適當(dāng)?shù)膭偠?，剛度大容易埋置，但對早期收縮不敏感，剛度太小，雖然靈敏度高但卻不容易埋置和操作。同時，早期混凝土能否與這種傳感器粘結(jié)良好，傳感器的變形是否真實反映出混凝土的變形，還值得探討。
(3)LVDT傳感器在混凝土試件兩端用線性差動位移傳感器監(jiān)測混凝土早期體積的變形，這種方法操作簡單，受人為影響小，但在測量時，每個混凝土試件都得配備兩個傳感器，而且在測量過程中不能震動試件或傳感器，造價高。
自收縮測量裝置對模具的密封性和低摩擦阻力性要求很高，目前廣泛使用的模具是拆卸式的，混凝土成型用模具也作為長期測量模具，但是成型模具一般不能滿足密封性與低摩擦阻力的要求，因此常采用摩擦系數(shù)很小的聚四氟乙烯材料作為內(nèi)襯板，然后在內(nèi)襯板的里面再放入柔性的聚氯乙烯塑料薄膜以保證密封和低摩擦阻力，工藝煩瑣。
自收縮測量必須排除溫度的干擾，目前常用的方法是在測試混凝土變形的同時也測試溫度，然后假定混凝土的溫度線膨脹系數(shù)。但是由于塑性階段的混凝土溫度線膨脹系數(shù)并非確定的數(shù)值，這樣給測試結(jié)果帶來誤差。另一種方法是對模具進行夾層保溫處理，以此提供一種近乎絕熱的環(huán)境，但是該法對模具要求很高，而且與實際工程不符合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)出一種能夠連續(xù)、準確、方便地測量混凝土自收縮率的測量裝置。
本發(fā)明提供了一種測量混凝土自收縮率的測量裝置，包括千分表和試模，其特征在于在試模上方固定一只千分表3，該試模由上端蓋8、下端蓋12及上、下端蓋之間的空心圓臺體11組成，且該空心圓臺體的軸線與千分表測量端長桿的軸線重合，空心圓臺體的母線與底面的夾角為α＝45～60°，試模中放入電阻應(yīng)變片13和溫度傳感器探頭18；電阻應(yīng)變片13導(dǎo)線連接應(yīng)變儀，溫度傳感器探頭18導(dǎo)線連接溫度計。
所述的試模的上端蓋8、下端蓋12可拆卸。
本發(fā)明的優(yōu)點是從混凝土初凝到1d，可以通過混凝土內(nèi)部的電阻應(yīng)變片測量混凝土的早期自收縮，千分表測量值作為參考；1d以后的長期自收縮應(yīng)變可以通過千分表測量，該方法既利用了電阻應(yīng)變片的短期測量精確性，又利用了機械式千分表讀數(shù)的長期穩(wěn)定性?？招膱A臺體可以實現(xiàn)成型和測量兩種功能，不需要成型后再拆模和密封試件。將試模設(shè)計成空心圓臺體，可以有效地降低混凝土收縮受到儀器內(nèi)壁的阻力，同時可以有效地避免混凝土早期塑性收縮或沉縮對于自收縮測量準確性的影響。上下端蓋可以拆卸，方便了混凝土的裝模和拆模，同時本發(fā)明具有良好的密封性，不需要額外設(shè)置密封層，方便了成型、養(yǎng)護和測量。


圖1.立式千分表測量儀器示意2.本發(fā)明的示意圖；1-支桿；2-水平橫梁；3-千分表；4-通孔螺釘；5-豎向通孔；6-水平螺紋孔；7-固定螺釘；8-上端蓋；11-空心圓臺體；12-下端蓋；13-自收縮測量探頭；16-電阻應(yīng)變片；17-應(yīng)變片導(dǎo)線；18-溫度傳感器探頭；19-溫度傳感器導(dǎo)線；α-錐形體軸心剖面底角。
具體實施例方式下面對本發(fā)明做進一步說明，本發(fā)明機械部分的結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。一個長方形底板上面垂直固定一個連接支架，支架由固定的表面光滑的支桿1和水平橫梁2組成，支桿和水平橫梁之間用通孔螺釘4擰緊。水平橫梁的兩端各帶有一個豎向通孔5，豎向通孔的直徑應(yīng)略大于千分表測量端長桿的直徑，千分表的測量端長桿可以插入豎向通孔中。與豎向通孔垂直的水平方向有螺紋孔6，用于安裝千分表的固定螺釘7。在實施例中，空心圓臺體的上端蓋8的直徑為50mm，厚度為10mm，中心螺紋孔9的直徑為10mm，此外上端蓋還有一個直徑為10mm的開口孔?？招膱A臺體11的高為150mm，α＝60°，中間體壁厚為6mm，中間體底部為豎立的圓環(huán)，圓環(huán)高度15mm。下端蓋12的厚度為6mm，邊緣高度為30mm，當(dāng)下端蓋扣入空心圓臺體下部后，下端蓋邊緣能夠突出空心圓臺體底部15mm，這種結(jié)構(gòu)既方便了混凝土脫模，也便于在底邊圓形凹槽中固定。
埋入混凝土內(nèi)部的自收縮測量探頭13為銅質(zhì)或不銹鋼質(zhì)材料，它由螺絲釘頭和平板組成，平板長度為50mm，寬度為20mm，厚度為5mm，螺絲釘頭的直徑為10mm，長度為15mm。平板表面預(yù)先貼好電阻應(yīng)變片16，并用防水膜處理，應(yīng)變片導(dǎo)線17由上端蓋預(yù)留孔中向外引出，溫度傳感器探頭18的導(dǎo)線19也從預(yù)留孔中向外引出。應(yīng)變片導(dǎo)線連接應(yīng)變儀，溫度傳感器導(dǎo)線連接溫度計。導(dǎo)線引出后，預(yù)留孔用蠟封好。在其它實施方式中，不局限于上述尺寸，可以限定一個比例范圍空心圓臺體高度與上端蓋直徑、測量探頭的平板長度的比例限定為2～4；空心圓臺體軸的母線與底面的夾角為α＝45～60°；自收縮測量探頭平板部分的長、寬、高＝10∶4∶1；空心圓臺體的軸線與千分表測量端長桿的軸線重合。
本發(fā)明的監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)包括二部分，一部分是電阻應(yīng)變片的外接導(dǎo)線連接應(yīng)變儀，通過應(yīng)變儀的顯示屏讀出不同時刻的應(yīng)變數(shù)值。另一部分是溫度傳感器探頭的外接導(dǎo)線外接溫度計，通過顯示屏讀出不同時刻的溫度數(shù)值。電阻應(yīng)變片、應(yīng)變儀、溫度計及其測溫探頭都可以采用市售產(chǎn)品。
測量結(jié)果的處理方法為從混凝土初凝到1d時自收縮應(yīng)變ε1＝εz(式1)式中εz——應(yīng)變儀讀數(shù)。
1d以后的自收縮應(yīng)變ϵ2=lt-l0h]]>(式2)式中l(wèi)t——千分表在t時刻的讀數(shù)；l0——千分表在1d時的初試讀數(shù)；
h——錐形體高度，150mm。
混凝土水化溫升產(chǎn)生的膨脹ε3＝Δ·T (式3)式中Δ——混凝土的溫度線膨脹系數(shù)，1×10-5/℃；T——混凝土的內(nèi)部溫升，℃。
混凝土的最終自收縮率為ε＝ε1+ε2-ε3(式4)本發(fā)明的使用方法是下端蓋扣入空心圓臺體中，內(nèi)部裝入新拌混凝土，混凝土中埋入溫度傳感器探頭，振搗混凝土密實，抹平混凝土表面。將上端蓋中心通孔螺紋與自收縮測量探頭的螺釘擰緊，則測量探頭與上端蓋便形成一體，然后在混凝土中插入貼有應(yīng)變片的測量探頭，上端蓋扣入空心圓臺體上口，并再次輕微振搗混凝土密實。應(yīng)變片導(dǎo)線與溫度傳感器探頭的導(dǎo)線從上端蓋預(yù)留孔中伸出，用蠟密封好該預(yù)留孔。將空心圓臺體放在底板上，下端蓋凸出的邊緣與底板上的凹形圓槽咬合。調(diào)整水平橫梁的高度，使固定在水平橫梁上的千分表測量端長桿頂緊上端蓋中心的釘頭。從混凝土初凝開始作為計時零點，讀取千分表、靜態(tài)應(yīng)變儀和數(shù)顯溫度計上的任意時刻t的讀數(shù)，按照公式1～4算出任意時刻的混凝土自收縮應(yīng)變值。
權(quán)利要求
1.一種水泥混凝土自收縮率測量儀，包括千分表和試模，其特征在于在試模上方固定一只千分表(3)，該試模由上端蓋(8)、下端蓋(12)及上、下端蓋之間的空心圓臺體(11)組成，且該空心圓臺體的軸線與千分表測量端長桿的軸線重合，空心圓臺體的母線與底面的夾角為α＝45～60°，試模中放入電阻應(yīng)變片(13)和溫度傳感器探頭(18)；電阻應(yīng)變片(13)導(dǎo)線連接應(yīng)變儀，溫度傳感器探頭(18)導(dǎo)線連接溫度計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥混凝土自收縮率測量儀，其特征在于所述的試模的上端蓋(8)、下端蓋(12)可拆卸。
全文摘要
水泥混凝土自收縮率測量儀屬于建筑材料領(lǐng)域?，F(xiàn)有的千分表測試方法缺點是不能測試1d以前的早期自收縮，而且混凝土早期塑性收縮或沉縮對自收縮測量準確性造成很大影響，亦不能實現(xiàn)自動控制和自動數(shù)據(jù)采集處理。本發(fā)明包括千分表和試模，其特征在于在試模上方固定一只千分表(3)，該試模由上端蓋(8)、下端蓋(12)及上、下端蓋之間的空心圓臺體(11)組成，且該空心圓臺體的軸線與千分表測量端長桿的軸線重合，空心圓臺體的母線與底面的夾角為α＝45～60°，試模中放入電阻應(yīng)變片(13)和溫度傳感器探頭(18)；電阻應(yīng)變片(13)導(dǎo)線連接應(yīng)變儀，溫度傳感器探頭(18)導(dǎo)線連接溫度計。本發(fā)明能夠連續(xù)、準確、方便地測量混凝土自收縮率。
文檔編號G01N25/00GK1963503SQ20061011425
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者李悅, 霍達, 金彩云, 郭奇, 張勇 申請人:北京工業(yè)大學(xué)