[发明专利]一种测量混凝土早期弹性模量的方法

说明书

技术领域

本发明属于水利水电工程的技术领域，特别是一种测量混凝土早期弹性模量的方法。

背景技术

大体积混凝土的裂缝问题一直是困扰国内外工程界的一个重要难题，混凝土裂缝的出现，不但影响着结构的外观质量，也严重影响着工程的使用寿命和安全，进而威胁到人民的生命财产。因此，如何避免裂缝的产生或者降低裂缝发生的可能就成为工程建设者所关心的问题，特别是大体积混凝土结构，温度裂缝是主要的裂缝形式。截止目前，对大体积混凝土的温度裂缝防止主要从如下三方面着手：(1)优化混凝土结构，改善受力特性；(2)材料方面改进，优化混凝土配合比，改善混凝土的材料性能，真实掌握混凝土热力学特性；(3)采取施工措施，降低混凝土温度，防止混凝土产生过大的温差。

弹性模量是混凝土的一个重要力学参数，它的准确与否直接影响着混凝土真实材料性能的掌控、评估，影响着真实应力的大小，甚至影响着施工措施的制定和决策。截止目前，混凝土的弹性模量主要是通过压力试验机测定混凝土圆柱体的经历抗压弹性模量，通过公式计算得到。但是，目前的装置和方法还有如下几个客观的缺点：混凝土只能在恒温和绝湿条件(20℃±2℃)的恒温室进行，不能在混凝土本身温度变化条件下进行试验，得出体现混凝土的真实温度历程的弹性模量；不能进行拉弹性模量的测试试验，目前还是通过压弹性模量来估算拉弹性模量；不能进行早龄期混凝土的弹性模量试验，特别是前3天龄期混凝土的弹性模量测试，严重影响着混凝土的早期性能评估。因此，一种测量混凝土早期弹性模量的装置和方法就成为工程建设所需。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量混凝土早期弹性模量的方法，其可以改进现有水工混凝土早期弹性模量试验方法的局限和不足，对混凝土在温度变化发展条件下的早期弹性模量进行试验，为掌握混凝土力学性能和防止混凝土裂缝产生提供可靠依据。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种测量混凝土早期弹性模量的方法，它利用一个试验装置，该试验装置包括一底座，该底座上设置有一用于隔绝外界环境的环境箱，该环境箱内设有混凝土试件容置装置；

该混凝土试件容置装置包括固定夹头、活动夹头、两个侧模板，拼合构成一个上端敞口或者上下端均敞口的容置空间，该固定夹头固定设置在该环境箱一端，该活动夹头可沿该容置空间的长度方向的轴线移动地设置在该环境箱另一端，两个侧模板平行置于该固定夹头和活动夹头之间；该环境箱或者该环境箱和该容置空间设置温度传感器和湿度传感器；该环境箱和混凝土试件容置装置还设有温度调节装置和湿度调节装置；

还包括一加载系统；该加载系统包括一反力框架、一传动装置和一带有减速机的伺服电机，该反力框架固定设置在该底座上，将该环境箱包围；该传动装置包括设于该反力框架上的主动丝杠，该主动丝杠末端连接约束轴，该约束轴穿过该环境箱且末端穿与该活动夹头连接，而使得该活动夹头位置固定或在该轴线方向移动；该伺服电机与该主动丝杠连接；该约束轴顶部设有测量顶，该测量顶与该环境箱之间设有位移传感器；该传动装置设有应力传感器；

该温度传感器、湿度传感器、位移传感器、应力传感器连接至测量控制系统的输入端，该温度调节装置、湿度调节装置和该伺服电机均连接至测量控制系统的输出端；在该容置空间内浇筑混凝土，并形成试件，该试件整体呈哑铃状，两端分别被固定夹头和活动夹头夹紧；

将混凝土原材料按相应配比搅拌，浇入容置空间内，形成试件，保持试件上表面裸露，以模拟环境因素产生的温湿影响；

将温度传感器分别插入试件中部三等分点，以及环境箱测温孔内，将湿度传感器置于环境箱内；

试件中部安装位移传感器，并用定位工装固定，保持其位置恒定；

软件测试界面内设定相应的环境箱温、湿度和约束参数，模拟真实环境，待混凝土终凝后拆除定位工装，开始试验，根据下表施加相应龄期的荷载数据并测量混凝土的位移数据；根据测得的试件应变，根据公式(1)计算混凝土不同龄期的弹性模量：

式中，Δσ是加载试件的应力增量，MPa；Δ1是加载时间段内的位移增量，mm；1是试件的测量标距，mm。