[发明专利]一种不同养护条件下单轴混凝土约束的设备与方法

说明书

一种不同养护条件下单轴混凝土约束的设备与方法，该设备包括模板系统、温度系统、采集系统、荷载测量系统、控制系统和计算机系统；该模板系统包括约束模板和自由模板，约束模板的固定模板和活动模板之间等间隔设有若干钢筋，该钢筋表面粘贴有应变片；该温度系统包括带水泵的水箱，该水箱内设有控温装置及第二温度传感器；该荷载测量系统包括驱动装置，该驱动装置与一传动轴连接，该传动轴的末端与该活动模板中心通过拉杆固定连接；该采集系统的输入端与该位移传感器、该第一温度传感器、该第二温度传感器和该荷载传感器连接，该控制系统的输出端与该驱动装置、该控温装置及该水泵连接。该采集系统和控制系统均与该计算机系统连接。

技术领域

本发明属于水利水电工程技术领域，特别是一种不同养护条件下单轴混凝土约束的设备与方法。

背景技术

混凝土是一种多相的脆性材料，其抗拉强度远低于抗压强度。水工混凝土结构由于其断面较厚，水泥水化热难以散失，导致混凝土在过大温差以及内、外约束状态下产生拉应力。一旦拉应力超过其抗拉强度，混凝土便会开裂，对水工结构施工期、运行期间的安全性产生严重影响。

混凝土的抗拉强度、拉徐变系数等参数，需要借助实验室内的相关轴向加载设备获取，再用于大体积混凝土结构数值仿真计算，为大坝建造提供决策。轴向拉力作用于混凝土试件中轴是影响单轴约束试验结果的关键因素。但是, 由于混凝土材料的离散性以及试验条件的限制,轴拉试验要完全避免偏心很困难。一旦出现偏心,则所测得的强度误差较大。目前，混凝土单轴约束试验是试验内主要采用的评价混凝土徐变特性以及开裂特性的试验方法之一，但该方法仍存在不足：

(1)端部预埋拉杆：通过拉杆向混凝土端部传力。拉杆数一般是一根，为保证拉杆与混凝土间具有足够的粘结力,也可对称预埋多根拉杆。试件的测量由安装在试件中部的位移传感器测量。传统的混凝土试件位移测量方法主要采用：混凝土试件表面粘贴应变片，测量混凝土试件的变形，但该方法要求混凝土处于非流动状态，对于早龄期混凝土而言，测试困难；采用预埋于混凝土试件中部的位移传感器测量时，一套位移测量装置包括预埋杆、石英玻璃管，位移传感器以及相应的连接构件，影响位移测量数据准确性的因素过多。

(2)外夹式夹具：试件两端设计成哑铃状,试件模板形状与试件类似，通过膨大端向试件传力。制作中,要求模具尺寸要准确、严格对称，以保证试件安装在试验机上，施加拉力方向与试件轴向重合。外夹式简单易行,但是很难达到很好的轴拉效果：一方面，外夹式夹具在压力和拉力传递时，与试件的接触面发生变化，容易出现非轴心加载；另一方面，由于试件尺寸发生变化，容易在变截面处产生应力集中，导致试件开裂测试结果无效。

发明内容

本发明的目的是提供一种不同养护条件下单轴混凝土约束的设备与方法，其可以对不同养护温度条件下的混凝土开裂风险精准评估，为大体积混凝土结构温控优化设计提供参数基础。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种不同养护条件下单轴混凝土约束的设备，它包括模板系统、温度系统、加载系统、采集系统、控制系统和计算机系统；

该模板系统包括约束模板和自由模板，二者均包括具有控温通道的上模板、下模板和两个对称的侧模板，形成截面呈矩形的筒状；该自由模板的侧模板两端分别设有具有控温通道的端部模板，该自由模板的上模板、下模板、侧模板和端部模板之间围构成密封的自由浇筑空间；该约束模板的侧模板两端分别设有固定模板和活动模板，该约束模板的上模板、下模板、侧模板、固定模板和活动模板之间围构成密封的约束浇筑空间；该固定模板和活动模板之间等间隔设有若干与该约束浇筑空间长度方向平行的钢筋，各钢筋到该约束浇筑空间中心的距离相等；该钢筋表面粘贴有应变片；该上模板、下模板、侧模板、端部模板、固定模板、活动模板、自由浇筑空间以及该约束浇筑空间中心均设有第一温度传感器；