專利名稱：水泥混凝土自約束收縮應(yīng)力測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土自約束收縮應(yīng)力的測試方法。
技術(shù)背景混凝土收縮因外界約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此拉應(yīng)力達(dá)到一定程度便導(dǎo)致混 凝土結(jié)構(gòu)開裂，這是目前實際結(jié)構(gòu)工程開裂和耐久性降低的主要原因之一。 針對混凝土收縮以及由此產(chǎn)生的約束拉應(yīng)力，國內(nèi)外進(jìn)行了大量研究并取得 較多成果。就混凝土收縮應(yīng)力而言，主要有兩類評價與測試方法其一，通 過測試混凝土試件的收縮值和彈性模量，從而計算出不同約束程度下混凝土 收縮應(yīng)力值；其二，采用單軸約束混凝土試件，通過力傳感器直接測試出完 全或部分約束狀態(tài)下混凝土收縮應(yīng)力值。這兩類測試方法的共同之處都只是 評價在固定環(huán)境條件下混凝土試件中心軸向的平均收縮值和收縮應(yīng)力，并沒 有考慮到混凝土試件中不同位置處的收縮變形差異。對于目前逐步推廣應(yīng)用的高性能混凝土，由于混凝土密實度高，濕氣在 混凝土中的傳輸需要一個很長的過程；因而即使外界條件固定不變，混凝土 結(jié)構(gòu)內(nèi)外層的濕度和收縮變形差異也很大，特別是對于早齡期的混凝土更加 顯著；這樣，由于內(nèi)外層收縮變形差異會使混凝土中產(chǎn)生明顯的自約束收縮 應(yīng)力，從而進(jìn)一步加劇了實際工程中混凝土的收縮開裂。而如何測試和評價 混凝土自約束收縮應(yīng)力，目前尚未見報道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有混凝土收縮應(yīng)力的測試與評價方法沒有考慮 到混凝土試件中不同位置處的收縮變形差異的問題，提供一種水泥混凝土自 約束收縮應(yīng)力測試方法。本發(fā)明的測試方法是通過以下步驟實現(xiàn)的 一、制 作第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1; 二、在第一棱柱體形狀的水泥混凝 土試件1的成型過程中，在距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1上表面 3的不同深度處預(yù)留幾個孔洞2;三、在測試前將第一棱柱體形狀的水泥混凝 土試件1除了上表面3以外的其它五個表面全部密封，防止與外界發(fā)生濕度交換；四、在預(yù)留孔洞2中放入濕度傳感器4，然后將預(yù)留孔洞2密封；五、 將第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1放入相對濕度為30~100%的任意測試 環(huán)境中，在不同時間t讀取各傳感器對應(yīng)的距離表面深度h處的相對濕度值 i // (h,t);六、制作與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1尺寸相同、養(yǎng)護(hù) 齡期相同、配合比材料相同的第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5;七、在 沿第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5長軸軸線兩端預(yù)埋幾組金屬測頭6， 各組金屬測頭6距離第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5上表面3的距離h 與各個濕度傳感器4距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1上表面3的距 離h—一對應(yīng)；八、在測試前將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5除了上 表面3以外的其它五個表面全部密封，防止與外界發(fā)生濕度交換；九、在金 屬測頭6上連接位移傳感器7;十、將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5 放入與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1相同的相對濕度為30 100%的測 試環(huán)境中，在不同時間t讀取各組金屬測頭6對應(yīng)的距離表面深度h處的相 對收縮值肌(h,t);十一、制作與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1和第 二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5尺寸相同、養(yǎng)護(hù)齡期相同、配合比材料相 同的第三棱柱體形狀的水泥混凝土試件；十二、將第三棱柱體形狀的水泥混 凝土試件切割成5~10mm的薄片狀試件8;十三、沿薄片狀試件8軸線兩端 各埋置一個金屬測頭6，在金屬測頭6上連接位移傳感器7;十四、將薄片狀 試件8完全暴露于不同相對濕度Rh環(huán)境下5~8天，使薄片狀試件8與外界環(huán) 境濕度達(dá)到平衡穩(wěn)定，通過位移傳感器7測試出薄片狀試件8的完全自由收 縮變形值5"/Z(Rh);十五、按國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》 (GB/T50081-2002)測試混凝土彈性模量五c，從而可以計算出時間t時，距 離混凝土表面h深虔處的自約束收縮應(yīng)力tr(h,t): ff(h, t)-[SMRh)- S/f(h，t)]五c, 其中S7f(Rh)為Rh-及Z/(h,t)時薄片狀混凝土試件的自由收縮值。 上述測試方法中的水泥混凝土配合比應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 本發(fā)明的測試方法可準(zhǔn)確、方便的測試不同環(huán)境條件下混凝土由于內(nèi)外 層不同位置處的收縮變形差異而產(chǎn)生的自約束收縮應(yīng)力。本發(fā)明具有測試數(shù) 據(jù)精度高、測試費用低、及時快捷的優(yōu)點。本發(fā)明測試的混凝土自約束收縮 應(yīng)力對于評價和預(yù)防實際混凝土結(jié)構(gòu)收縮開裂具有重要意義。


圖1是第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1和濕度傳感器4的連接結(jié)構(gòu) 示意圖；圖2是第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5和金屬測頭6的連接結(jié) 構(gòu)示意圖；圖3是薄片狀試件8和金屬測頭6的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一(參見圖1 圖3)本實施方式的方法是通過以下步驟實 現(xiàn)的 一、制作第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件l; 二、在第一棱柱體形狀 的水泥混凝土試件l的成型過程中，在距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件 l上表面3的不同深度處預(yù)留幾個孔洞2;三、在測試前將第一棱柱體形狀的水 泥混凝土試件1除了上表面3以外的其它五個表面全部密封，防止與外界發(fā)生 濕度交換；四、在預(yù)留孔洞2中放入濕度傳感器4，然后將預(yù)留孔洞2密封；五、 將第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1放入相對濕度為30~100%的任意測試 環(huán)境中，在不同時間t讀取各傳感器對應(yīng)的距離表面深度h處的相對濕度值i // (h,t);六、制作與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件l尺寸相同、養(yǎng)護(hù)齡期相同、配合比材料相同的第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5;七、在沿第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5長軸軸線兩端預(yù)埋幾組金屬測頭6，各組金屬 測頭6距離第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5上表面3的距離h與各個濕度傳 感器4距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件l上表面3的距離h—一對應(yīng)；八、 在測試前將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5除了上表面3以外的其它五個 表面全部密封，防止與外界發(fā)生濕度交換；九、在金屬測頭6上連接位移傳感 器7;十、將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5放入與第一棱柱體形狀的水 泥混凝土試件1相同的相對濕度為30~100%的測試環(huán)境中，在不同時間1讀取各 組金屬測頭6對應(yīng)的距離表面深度h處的相對收縮值i^ (h,t);十一、制作與 第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1和第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5尺 寸相同、養(yǎng)護(hù)齡期相同、配合比材料相同的第三棱柱體形狀的水泥混凝土試 件；十二、將第三棱柱體形狀的水泥混凝土試件切割成5 10mm的薄片狀試件 8;十三、沿薄片狀試件8軸線兩端各埋置一個金屬測頭6，在金屬測頭6上連 接位移傳感器7;十四、將薄片狀試件8完全暴露于不同相對濕度Rh環(huán)境下5 8 天，使薄片狀試件8與外界環(huán)境濕度達(dá)到平衡穩(wěn)定，通過位移傳感器7測試出薄片狀試件8的完全自由收縮變形值Si/(Rh);十五、按國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50081-2002)測試混凝土彈性模量^:，從而可以計算出時間t時距離混凝土表面h深度處的自約束收縮應(yīng)力"(h,t): (7 (h，t) =[S// (Rh) - S//(h,t)] ￡c,其中S// (Rh)為Rh-臘(h,t)時薄片狀混凝土 試件的自由收縮值。
具體實施方式
二本實施方式的步驟二中預(yù)留孔洞2的數(shù)量為三至十個。 其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式的步驟五中時間t的讀取間隔時間為2~4 小時。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式的步驟七中預(yù)埋金屬測頭6的組數(shù)為三至 十個。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式的步驟十中時間t的讀取間隔時間為2~4 小時。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六:本實施方式的步驟十二中薄片狀試件8的厚度為8mm。 其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七本實施方式的步驟十四中環(huán)境相對濕度為30~100%。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八本實施方式的步驟十四中試件8完全暴露于不同相對濕度Rh環(huán)境下為7天。其它與具體實施方式
一相同。
權(quán)利要求
1、一種水泥混凝土自約束收縮應(yīng)力測試方法，其特征在于它是通過以下步驟實現(xiàn)的一、制作第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)；二、在第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)的成型過程中，在距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)上表面(3)的不同深度處預(yù)留幾個孔洞(2)；三、在測試前將第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)除了上表面(3)以外的其它五個表面全部密封；四、在預(yù)留孔洞(2)中放入濕度傳感器(4)，然后將預(yù)留孔洞(2)密封；五、將第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)放入相對濕度為30～100％的任意測試環(huán)境中，在不同時間t讀取各傳感器對應(yīng)的距離表面深度h處的相對濕度值RH(h，t)；六、制作與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)尺寸相同、養(yǎng)護(hù)齡期相同、配合比材料相同的第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)；七、在沿第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)長軸軸線兩端預(yù)埋幾組金屬測頭(6)，各組金屬測頭(6)距離第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)上表面(3)的距離h與各個濕度傳感器(4)距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)上表面(3)的距離h一一對應(yīng)；八、在測試前將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)除了上表面(3)以外的其它五個表面全部密封；九、在金屬測頭(6)上連接位移傳感器(7)；十、將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)放入與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)相同的相對濕度為30～100％的測試環(huán)境中，在不同時間t讀取各組金屬測頭(6)對應(yīng)的距離表面深度h處的相對收縮值RH(h，t)；十一、制作與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)和第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)尺寸相同、養(yǎng)護(hù)齡期相同、配合比材料相同的第三棱柱體形狀的水泥混凝土試件；十二、將第三棱柱體形狀的水泥混凝土試件切割成5～10mm的薄片狀試件(8)；十三、沿薄片狀試件(8)軸線兩端各埋置一個金屬測頭(6)，在金屬測頭(6)上連接位移傳感器(7)；十四、將薄片狀試件(8)完全暴露于不同相對濕度Rh環(huán)境下5～8天，使薄片狀試件(8)與外界環(huán)境濕度達(dá)到平衡穩(wěn)定，通過位移傳感器(7)測試出薄片狀試件(8)的完全自由收縮變形值SH(Rh)；十五、按國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50081-2002)測試混凝土彈性模量EC，從而可以計算出時間t時距離混凝土表面h深度處的自約束收縮應(yīng)力σ(h，t)σ(h，t)＝[SH(Rh)-SH(h，t)]EC，其中SH(Rh)為Rh＝RH(h，t)時薄片狀混凝土試件的自由收縮值。
全文摘要
水泥混凝土自約束收縮應(yīng)力測試方法，它涉及一種混凝土收縮應(yīng)力的測試方法。本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有混凝土收縮應(yīng)力的測試方法沒有考慮到混凝土試件中不同位置處的收縮變形差異而產(chǎn)生自約束收縮應(yīng)力的問題。本發(fā)明在第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件的預(yù)留孔洞中放入濕度傳感器，在沿第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件長軸軸線兩端預(yù)埋幾組金屬測頭，沿薄片狀試件軸線兩端各埋置一個金屬測頭，分別測試距離混凝土試件表面深度h處的相對濕度值、收縮值和完全自由收縮變形值，從而推算出距離混凝土表面h處的自約束收縮應(yīng)力。本發(fā)明的測試方法可準(zhǔn)確、方便地測試不同環(huán)境條件下混凝土由于內(nèi)外層不同位置處的收縮變形差異而產(chǎn)生的自約束收縮應(yīng)力。
文檔編號G01N33/38GK101221164SQ200810063858
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者楊英姿, 鄧宏衛(wèi), 高小建 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)