[发明专利]早期龄混凝土拉伸徐变的测量方法及装置

说明书

技术领域

 本发明涉及水工结构实验、观测与分析技术领域，具体涉及一种早期龄混凝土拉伸徐变的测量方法及装置。

背景技术

在混凝土大坝、厂房、泵站等水工建筑物中，混凝土裂缝是影响工程建设质量和耐久性的主要问题之一，非常突出，迄今防不胜防，为不争事实。为了深入探求混凝土的开裂机理，完善混凝土防裂仿真计算分析工作，这就需要深入关注混凝土早期的一些特性参量。在相关温控防裂仿真计算研究中发现，在水工大体积混凝土施工早期，采用不同徐变模型导致有20%～80%的差异，因而认为徐变对应力的结果是结构开裂不可忽略的主要影响因素之一。

早龄期混凝土拉伸徐变性能是决定混凝土早期开裂的关键问题之一。关于混凝土拉伸徐变的试验方法各国尚无统一标准，不同学者根据实际情况选择不同的测量方法，从而也发展出了一些测量混凝土拉伸徐变的方法，混凝土拉伸徐的测量方法可分为轴向拉伸、端部约束收缩和环向拉伸试验这三种方法。其中研究者们使用最多的方法是轴向拉伸试验和端部约束收缩试验两种方法，但所使用的拉伸徐变测量方法各有利弊。

常规的轴向拉伸徐变试验方法存在一些局限，如我国的水工混凝土试验规程DLT 5150-2001中建议适用的拉伸徐变的试验方法是端部通过预埋的拉力预埋件来施加拉力，混凝土变形的测量是通过预埋应变计来测量混凝土时间的变形，这种方法不宜保证位移传感器与混凝土试件的轴心重合；端部约束试验装置价格昂贵；环向拉伸徐变试验方法复杂，测量装置占用场地较大等等。

各研究者根据自己的研究目的及试验室条件等因素来设计不同的试验方法，尚有很大的研究空间。拉伸徐变测试中主要存在着混凝土端部的连接与测量仪器的选择和放置两方面的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、测量误差小、测试成本低廉的早期龄混凝土拉伸徐变的测量装置，并公开了一种操作方法简单、结果准确可靠的早期龄混凝土拉伸徐变的测量方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

设计一种早期龄混凝土拉伸徐变的测量装置,包括同轴且水平设置的固定端组件和移动端组件、约束框架、及其支架，所述移动端组件通过加载轴与同轴线设置的穿心千斤顶相连接，且在所述移动端组件的外侧设置有位移传感器，用于测量试件移动端或/和加载轴在拉伸过程中的位移。

所述位移传感器为线性差动式位移传感器（LVDT），选用高精度（测量精度达1μm以上）的位移传感器LVDT（线性差动式位移传感器）进行位移测量。由于混凝土的拉伸徐变变形比压缩徐变变形要小的多，通常只有几十个至一百多个微应变，因而除了要求混凝土的变形测量仪器要有较高的精度外，还要求有稳定可靠的测量方法。目前徐变变形量测仪器主要有内埋差动式电阻应变计和钢弦式应变计法、粘贴电阻应变片法以及外置式的千分表或位移计法。内埋差动式电阻应变计和钢弦式应变计最明显的不足之处就是在浇筑试件时难以保证其最终位置与混凝土的纵向轴线重合。粘贴电阻应变片的方法，本发明技术方案亦不能，早龄期混凝土在拆模之后，其外表面湿度较大，不易粘贴电阻应变片。所以本发明装置中采用外置LVDT的方式测量早龄期混凝土试件的变形。该位移计相对简单、能在宽温度范围内工作、具有极精细的分辨率、可靠性高、不易损坏、非常适合从微米级至几个厘米内位移的测量。

所述穿心千斤顶为自锁式穿心千斤顶。由于对混凝土的轴向拉伸试验的应力较大，而仅靠拧紧螺栓来施加拉应力不足以施加足够的应力，因此本发明装置采用穿心千斤顶进行加载，而普通的千斤顶随着时间的增长，可能出现卸载的现象，因此可进一步的采用自锁式穿心千斤顶进行加载。

与所述移动端组件对应的承载构件通过滚动机构承载所述移动端。施加拉应力时，端部的移动端和下部的承载构件之间产生较大的摩擦力，如果不能有效的消除摩擦，施加的预加拉应力就不准确。为了减小摩擦力，采用的措施有：在测量装置的移动端组件的下部和承载构件的上部预留半圆形的槽，并在其上部放置钢球，这些钢球可以减小两者之间的摩擦。

利用上述测量装置进行早期龄混凝土拉伸徐变的测量方法，包括以下步骤：

（1）制备狗骨型混凝土试件：

①在狗骨型的试模内部涂上脱模剂，然后再上面敷设一层聚乙烯薄膜，然后再涂上一层脱模剂；

②把拌制好的混凝土用铲刀装入试模内，经振捣密实抹平后用塑料薄膜密封，以防止水份蒸发，然后将混凝土徐变实验室中的温度控制在20±2℃；