[发明专利]混凝土拉伸徐变试验装置及混凝土收缩应力徐变试验方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种混凝土拉伸徐变试验装置及混凝土收缩应力徐变试验方法；特别是指一种混凝土拉伸徐变试验装置及混凝土收缩应力徐变试验方法；属于土木工程专业中混凝土试验技术领域，特别是混凝土拉伸徐变试验技术。

背景技术

结构中混凝土常因收缩和约束而发生开裂。徐变作为结构混凝土抗收缩开裂的关键问题，近年来该研究也逾越深入，对“混凝土拉伸徐变性能与研究相对成熟的受压徐变性能有所区别”的观点已为业界接受，相关研究的工作亦有进展，而收缩应力下混凝土徐变行为具有荷载和徐变时变的力学特征，及混凝土硬化等特殊性，开展混凝土收缩应力徐变的研究和试验对混凝土结构抗裂具有重要意义。收缩应力下混凝土拉伸徐变试验是该研究的基础，试验方法及装置在结构混凝土抗裂的施工控制中也将发挥重要作用。

混凝土拉伸徐变试验装置及试验方法的不同，决定所得徐变性能和相关参数的范围存在差异，或操作难易与精度的差异。目前进行混凝土拉伸徐变的试验方法主要有：

（一）钢架-弹簧施力法（见附图1），该法是我国现行标准DL/T5150-2001和SL352-2006《水工混凝土试验规程》所采用的混凝土拉伸徐变试验方法。杨杨[杨杨，许四法，叶德艳，等.早龄期高强混凝土拉伸徐变特性[J].硅酸盐学报，2009，37(7)：1124-1129]等采用该类方法进行混凝土收缩应力下徐变的研究，在大量试验的基础上，拟合计算得到混凝土收缩应力下徐变性能的特征参数，但缺少直接获得混凝土收缩应力徐变行为的试验结果；另因该试验方法通过弹簧施加拉力，这就使得混凝土试件徐变发生后，引起弹簧变形值减小，而改变加载应力水平；同时钢架相应产生的变形（反力减小对应的钢架变形减小）也会影响结果。若进行结构约束下收缩拉伸应力的徐变（以下简称收缩应力徐变），为施加时变特征的收缩应力，和减少混凝土徐变引起的弹簧对加载应力水平的影响，需要不断调整弹簧状态（重新调整试验装置达到设定力值，特别是后者因需微调难度更大），为保证试验结果，工作难度和量都较大。申请公布号CN103149100A“一种混凝土轴心拉伸徐变试验仪及试验方法”也属该类型，显著特点在于改变变形测读方式，获得结果。

（二）TSTM（Temperature-Stress Testing Machine）法，亦称开裂架试验方法或轴向约束法（见附图2），1969年德国墨尼黑技术大学R.Springenschmid提出试验方法，主要进行混凝土抗收缩开裂性研究，此后的研究者提出用步进电机和传感器等改建该方法获取混凝土收缩应力，国内有研究文献[马新伟，钮长仁，Hooton R D.高性能混凝土在约束条件下的受拉徐变特性[J].武汉理工大学学报，2006，28(2)：26-29.]采用该方法，该试验研究所得混凝土徐变为收缩应力下混凝土徐变，这也是目前为数不多的开展收缩应力徐变试验的工作之一。由于该试验装置的特点，采用步进电机控制试件处于全约束状态，荷载传感器得到的轴向收缩应力，通过另测得的混凝土弹性模量和收缩变形（辅助性能数据），计算获得收缩应力徐变；限于控制变形装置、计算方法和辅助性能数测试，该研究没有提出其他约束度情况下的试验方法；因试验装置中使用约束钢架，不适合自然环境（温度变化下），也无相应的测试方法；另外试验装置昂贵，限制该方法在国内普遍使用；再就是该方法所用设备昂贵，且国内这种设备一次仅能测一个试件，数据量有限。申请公布号CN103149094A“早龄期混凝土拉伸徐变的测量方法及装置”也属该类型，其显著特点是提出外框结构的变形量≤1μm、自锁式穿心千斤顶加载、差动式位移传感器和减磨装置等要求。

（三）杠杆-配重法（见附图3），二十世纪80年代末，姜福田在其编著的《混凝土力学性能与测定》[姜福田.混凝土力学性能与测定[M].北京：中国铁道出版社，1989.]就介绍了该方法，加荷配重除可用水箱外，还可采用砝码。相对后者，水箱加荷在荷载值的微调方面更具优势，只是计量加水所产生的荷载时，应考虑温度和操作等因素的影响方可保证足够的精度。该方法可以依据试验要求进行加载，但未见采用该方法开展针对收缩应力徐变研究的报道。另外，该装置因需考虑重心引起的稳定性问题，杠杆构架的制作成本也较高。李兴贵[李兴贵.高拉应力作用下混凝土的徐变和徐变破坏[J].河海大学学报，1996，24（4）：58-64]采用双杠杆法改进原方法减小试验的空间，也使整个试验架的重心稳定问题有所改善，其制作成本仍较高。