專利名稱：水泥基材料早齡期線性變形的測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水泥基材料早齡期線性變形的測量裝置，可對水泥凈漿、砂漿、混 凝土等水泥基材料和骨料等固體材料在無約束條件下早齡期線性變形的成型模具并進行測 量。在不同加溫制度與養(yǎng)護制度下，可測量水泥基材料早齡期的熱膨脹系數(shù)、自收縮及干燥 收縮。
背景技術：
土木工程領域中，混凝土結構的早齡期開裂預測是非常重要的。在混凝土結構早齡期時， 混凝土材料的熱力學性質極不穩(wěn)定，混凝土早齡期的各種熱力學性質直接決定混凝土早齡期 的開裂評價，準確測量混凝土早齡期的各種熱力學性質隨齡期發(fā)展的規(guī)律十分必要。熱膨脹 系數(shù)、自收縮及干燥收縮是影響混凝土早齡期開裂的主要因素，因此測量模具的設計必須既 適合混凝土早齡期抗擾動能力極差的特點，又能盡量消除模具在測量過程中的誤差。
目前測量水泥基材料早齡期變形的主要有體積法和線性法兩種。
在體積法方面， 一般以液體為介質，水泥基試件體積變化的測量轉化為液體體積變化的 測量。中國專利第200510050171.6號利用混凝土體積改變引起容器水位差變化的原理，測量 混凝土早齡期的體積變形。此種方法在科研、生產中應用不多，主要原因是常規(guī)體積的混凝 土拌和物體積難以包裹、體積法試驗精度不高等原因。
在線性法方面，根據(jù)《水工試驗規(guī)程》DL-T 5150-2001中規(guī)定，測量水泥基材料熱膨脹 系數(shù)、自收縮的模具為直徑200mm、高500mm的鐵皮桶，進行熱膨脹系數(shù)測定的試件至少 養(yǎng)護7天以上。《水工試驗規(guī)程》中沒有考慮到水泥基材料的水化溫升大部分是在7天齡期前 完成的，混凝土初凝后的熱膨脹系數(shù)對混凝土早齡期開裂預測更具有現(xiàn)實意義?！端ぴ囼炓?guī) 程》沒有考慮試件與模具之間摩擦力消除的問題，而且圓柱體試件與我國傳統(tǒng)長方體試件不 統(tǒng)一，模具粗糙，試驗精度低，應該設計新型的模具。
近年來，公開了一些應用于混凝土早齡期線性變形測量的模具與測試方法。中國專利第 200510012299.3號公開了一種混凝土溫度線性變形自動化測量系統(tǒng)，提出了測量混凝土線膨 脹系數(shù)的自動化方法，但其模具對早齡期水泥基材料的測量并不適合。中國專利第 200610038892.X號公開了一種混凝土早期自身變形測試方法及裝置，能夠使得自收縮的測量 初始時間提早到澆筑成型后即開始，但由于沒有溫度控制系統(tǒng)，不適用于混凝土早齡期熱膨脹系數(shù)的測定。
試驗承臺材料的熱學性能往往被忽略，但卻很大程度上影響試驗測量的結果，引起很大 誤差。
用于變形測量的導桿多為銅合金導桿，銅合金的熱膨脹系數(shù)在16. 6-17. 6X 1(T〃C之間， 不適合用于環(huán)境溫度變化大的試驗，且與鋼模具之間的安裝拆卸十分不便。
因此，要能精確測量水泥基材料早齡期線性變形，設計測量水泥基材料早齡期線性變形 的測量裝置及方法十分必要，不僅可以降低熱膨脹系數(shù)與各種收縮的試驗成本，更加有利于 水泥基材料早齡期線性變形測量的統(tǒng)一。
發(fā)明內容
本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種水泥基材料早 齡期線性變形的測量裝置，使用本模具從水泥基材料稍具塑性后即可進行線性變形的測量， 可測量水泥基材料早齡期的熱膨脹系數(shù)、自收縮及干燥收縮。
為解決上述技術問題，本實用新型測量裝置包括包括由底板、側板以及外端板構成的 上端開口的測量容腔，在所述的底板上還設置有一滑動的模板，在所述的模板的兩端設置設 置內端板，在所述的模板的中部開設有分離槽將所述的模板分成2個滑動模板。
在所述的模板的下端面設置有第一滑槽，在所述的底板的上端面設置有第二滑槽，在所 述的第一滑槽與第二滑槽之間設置有滾珠，所述的滑動模板通過設置在第一滑槽以及第二滑 槽內的滾珠在所述的底板上滑動。
設置在滑動模板上的第一滑槽為三個，且成三角形布置，設置在底板上的第二滑槽為6
個，分別與滑動模板的第一滑槽相適配。 在所述的內端板上還設置有凸塊。 所述的內端板的材料為因瓦合金。 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型測量裝置具有如下優(yōu)點-
1、 在底板上滑動的設置模板，且該模板由分離槽分割成至少兩塊，在水泥基材料試件收 縮時，可通過與水泥基材料粘結的滑動模板測量其位移，不需要等待水泥基材料硬化，從而 精確的反映出水泥基材料早齡期線性變形的特性。
2、 水泥及材料的收縮量很小，而且在收縮時，產生的變形力也很小，當滑動模板與底板 的摩擦力較大時，也不能很好的反映出實際的水泥基材料早齡期線性變形的特性，為此，本 實用新型測量裝置，在底板和模板上分別開設有滑槽，在滑槽內設置滾珠，從而將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，極大的降低了摩擦力，提高了測量的精度。
3、 滑槽成三角形布置， 一方面可以提高模板在底板上滑動的穩(wěn)定性，另一方面，也保證
了底板和模板的相對平行，使得模板在底板上滑動時，作用力均衡，不會出現(xiàn)傾斜等增大摩 擦力的現(xiàn)象發(fā)生，進一步提高了測量的精度。
4、 為了進一步提高測量的精度，在外端板內還設置有材料為因瓦合金的內端板，有效減 少了內端板溫度變形對測量精度的影響，同時，在內端板上還設置凸塊，加強試件與內端板 的粘結，有利于試件與內端板同步膨脹和收縮。


圖1是本實用新型水泥基材料早齡期線性變形的測量裝置的整體結構示意圖。
圖2為本實用新型測量裝置底板與模板連接結構示意圖。
圖3為本實用新型測量裝置底板結構示意圖。
圖4是本實用新型測量裝置外端板結構示意圖
圖5是本實用新型測量裝置內端板結構示意圖。
圖6是本實用新型測試水泥基材料自收縮的裝置示意圖。
圖7是本實用新型測試水泥基材料熱膨脹系數(shù)第二試件的測量裝置示意圖。
圖8為典型的混凝土早期自收縮試驗結果示意圖，其中w/c=0. 35，水泥用量為480 kg/m3， 橫坐標為齡期(h)，縱坐標為應變(X10一6)。
圖9為W:C:S二1:3:5的砂槳試件，熱膨脹系數(shù)隨齡期變化的示意圖，橫坐標為齡期(h)， 縱坐標為熱膨脹系數(shù)(X1(T7"C)。
圖10為骨料最大粒徑分別為16mm和20mm時，混凝土早齡期時干燥收縮隨齡期變化的示 意圖，橫坐標為齡期(h)，縱坐標為應變(X10—6)。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型作詳細說明
如圖1所以，本實用新型水泥基材料早齡期線性變形的測量裝置，在包括鋼底板1，在
鋼底板1上表面對稱開6條長形小槽，并在四周開出相對應于側板2和外端板3厚度凹槽， 以安裝側板2和外端板3，見圖2、圖3。在底板1上放置有一模板4，該模板4由分離槽7 分割成兩塊滑動模板41，在滑動模板41的下底面各開3條與底板1相對應的長形小槽，在 小槽上安置直徑略小于小槽寬度的鋼珠6，保證滑動模板4在底板1上自由滑動。兩塊滑動模板41的外側連接內端板5，內端板5與外端板之間形成試件變形的空間，兩塊滑動模板41 的總長度比兩塊外端板3之間距離小2mm，澆筑試件前在滑動模板之間插入四氯聚氟乙烯插 片，并插進底板l中間凹槽內，待試件稍具塑性，輕輕拔出四氯聚氟乙烯插片，保證模板不 影響試件的自由收縮。在內端板5內側表面焊接4塊正方體鐵塊51，加強試件與內端板5的 粘結，有利于試件與內端板5同步膨脹或收縮，詳見圖5。在側板2兩側對稱開四個孔，將 螺栓8插入側板2上面孔洞，擰緊螺栓8。模板裝配完成后，在滑動模板4上表面涂抹凡士 林，在凡士林上覆蓋雙層塑料薄膜，若進行熱膨脹系數(shù)與自收縮測定試驗時，預留塑料薄膜 待密封試件使用。試件成型后，用石英玻璃導桿9穿過開孔外端板3，見圖4，直接吸附在內 端板5外側，待試件稍具塑性，松開螺栓8，拆除側板2和外端板3，在不同加溫制度和不同 養(yǎng)護制度下測量試件的不同性質的早齡期線性變形。
采用本實用新型測量裝置對水泥基材料自收縮、熱膨脹和干燥收縮的測量方法如下-水泥基材料自收縮測量方法
Al、 完成測量裝置組裝，見圖6，澆筑試件后在試件中心放置一只溫度傳感器13，并
用塑料薄膜完好密封試件。 A2、 模具及試件水平安放在承臺10上，兩只石英玻璃導桿9吸附在內端板5外側，
磁性表座12固定在承臺10兩側，架設高精度位移傳感器(LVDT) 11于石英玻璃導
桿9上。
A3、 在設定溫度下養(yǎng)護試件，即溫度傳感器13讀數(shù)無變化條件下，每隔一定時間間 隔，計算機自動讀出試件內溫度和高精度位移傳感器(LVDT) 11。設測量起始時間的 兩只高精度傳感器(LVDT) 11的讀數(shù)分別為Ya0和Yb0，隨齡期變化后的讀數(shù)分別為 Yat和Ybt;試件長度L，取500mm，齡期t時單位長度下的自收縮s吣的計算公式如
下
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，附圖8為典型的混凝土早期自收縮試驗結果圖，其中w/ci.35，水泥用量為480 kg/m3。
水泥基材料熱膨脹系數(shù)測量方法
Bl、 完成兩套測量裝置的組裝，澆筑試件后在試件a內部放置一只溫度傳感器13，在 試件B中心放置三只溫度傳感器13，并用塑料薄膜完好密封試件a和試件b。試件a 按照上述A中進行自收縮試驗，試件b進行熱膨脹系數(shù)測量試驗，測量裝置見圖7， 兩個試驗須同時進行。B2、 將養(yǎng)護箱或變溫設備14水平安放在承臺10上，再將試件b水平安放在養(yǎng)護箱或 變溫設備14內，最后將兩只石英玻璃導桿9吸附在內端板5外側，并將石英玻璃導 桿9另一端伸出養(yǎng)護箱或變溫設備14外。
B3、 將磁性表座12固定在承臺10兩側，架設高精度位移傳感器(LVDT) 11于石英玻 璃導桿9上。
B4、 開啟養(yǎng)護箱或變溫設備14，設定變溫制度，采用快速升溫降溫的方法降低自收縮 的影響，每隔一定時間間隔，計算機自動讀出試件內溫度和高精度位移傳感器(LVDT) 11。
B5、 設試驗開始時兩只高精度位移傳感器(LVDT) 11讀數(shù)為Ya0和Yb0;選取三只溫 度傳感器13所測溫度變化速率一致的溫度變化段作為計算段，計算段的起始點三只 溫度傳感器13的平均溫度分別為XI，對應的兩只高精度位移傳感器(LVDT) 11讀數(shù) 為Yal和Ybl，齡期為tl;計算段的終點三只溫度傳感器13的平均溫度分別為X2， 對應的兩只高精度位移傳感器(LVDT) 11讀數(shù)為Ya2和Yb2，齡期為t2，試件長度L，
取500mm。用對應齡期t為時自收縮試驗的試驗結果進行修正，齡期t時單位
2
長度的試件熱膨脹系數(shù)"W的計算公式如下<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，附圖9為W:C:S為l:3:5的砂漿，熱膨脹系數(shù)隨齡期變化的示意圖。
水泥基材料干燥收縮測量方法
Cl、 完成兩套測量裝置的組裝，澆筑試件后在試件a內部放置一只溫度傳感器13，在 試件c中心放置一只溫度傳感器13，并用塑料薄膜完好密封試件a，試件c不密封。 試件a按照上述A中進行自收縮試驗，試件c進行干燥收縮測量試驗，兩個試驗須同 時進行。
C2、 試件c的干燥收縮試驗步驟與A中相同。
C3、 在設定溫度下養(yǎng)護試件，即溫度傳感器13讀數(shù)無變化條件下，每隔一定時間間 隔，計算機自動讀出試件內溫度和高精度位移傳感器(LVDT) 11。設測量起始時間的 兩只高精度傳感器(LVDT) 11的讀數(shù)分別為YaO和YbO，隨齡期變化后的讀數(shù)分別為 Yat和Ybt;設長度L，取500mm。用對應齡期t時自收縮試驗的試驗結果進行修正， 齡期t時單位長度的試件干燥收縮s^,的計算公式如下其中，附圖10為骨料最大粒徑分別為16mm和20mm時，混凝土干燥收縮隨齡期變化的示
權利要求1、一種水泥基材料早齡期線性變形的測量裝置，包括由底板(1)、側板(2)以及外端板(3)構成的上端開口的測量容腔，其特征在于在所述的底板(1)上還設置有一滑動的模板(4)，在所述的模板(4)的兩端設置內端板(5)，在所述的模板(4)的中部開設有分離槽(7)將所述的模板(4)分成2個滑動模板(41)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的水泥基材料早齡期線性變形的測量裝置，其特征在于在所述 的模板(4)的下端面設置有第一滑槽(42)，在所述的底板(1 )的上端面設置有第二滑槽(11 )， 在所述的第一滑槽(42)與第二滑槽(11)之間設置有滾珠(6)，所述的滑動模板(41)通 過設置在第一滑槽(42)以及第二滑槽(11)之間的滾珠(6)在所述的底板(1)上滑動。
3、 根據(jù)權利要求2所述的水泥基材料早齡期線性變形的測量裝置，其特征在于設置在 滑動模板(41)上的第一滑槽(42)為三個，且成三角形布置，設置在底板(1)上的第二滑 槽(11)為6個，分別與滑動模板(41)的第一滑槽(42)相適配。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的水泥基材料早齡期線性變形的測量裝置，其特征在于在 所述內端板(5)上還設置有凸塊(51)。
專利摘要本實用新型公開了一種水泥基材料早齡期線性變形的測量裝置，其測量裝置包括包括由底板、側板以及外端板構成的上端開口的測量容腔，在底板上還設置有一滑動的模板，在模板的兩端設置內端板，在模板的中部開設有分離槽將所述的模板分成2個滑動模板。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型測量裝置在底板上滑動的設置模板，且該模板由分離槽分割成兩塊，在水泥基材料試件收縮時，可通過與水泥基材料粘結的滑動模板測量其位移，不需要等待水泥基材料硬化，從而精確地反映出水泥基材料早齡期線性變形的特性。在底板和模板上分別開設有滑槽，在滑槽內設置滾珠，從而將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，極大地降低了摩擦力，提高了測量的精度。
文檔編號G01N33/38GK201247042SQ20082018522
公開日2009年5月27日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權日2008年8月26日
發(fā)明者佘小頡, 吳勝興, 沈德建, 杰 黃 申請人:河海大學;江蘇順通建設工程有限公司