[发明专利]一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验设备及方法

权利要求书

1.一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验系统，其特征在于，包括混凝土温度历程测试装置、约束圆环试验装置、环境养护试验箱及计算机测控装置，所述计算机测控装置分别与所述混凝土温度历程测试装置、约束圆环试验装置及环境养护试验箱连接；所述混凝土温度历程测试装置包括保温筒（1）、试样筒（2）、保温盖板（3）及预埋测温管（4），所述试样筒（2）设置在保温筒（1）的内部，混凝土试件（6）设置在试样筒（2）内，所述预埋测温管（4）预设在混凝土试件（6）内，所述保温盖板（3）设置在试样筒（2）的上部，所述温度传感器设置在预埋测温管（4）中并与计算机测控装置连接；所述约束圆环试验装置包括混凝土收缩应力测试装置（7）及混凝土膨胀应力测试装置（8），其为内环、外环结构，混凝土试件（6）浇筑在内环与外环之间的空腔内，约束圆环试验装置上的电阻应变片（14）与计算机测控装置连接；所述环境养护试验箱包括环境养护箱体及温度控制系统，所述环境养护箱体上的信号转换装置（24）与计算机测控装置连接；所述混凝土收缩应力测试装置（7）包括铟钢内圆环（9），塑料外圆环（10）及塑料底座（11）；所述铟钢内圆环（9）由铟钢棒材经热处理加工一体成型，所述塑料外圆环（10）由两个半模组成，连接螺栓（13）将两个半模固定，由定位螺栓（12）将塑料外圆环（10）定位；所述电阻应变片（14）设置在铟钢内圆环（9）内侧1/2高度处并间隔180°粘贴；所述混凝土膨胀应力测试装置（8）包括塑料内圆环（15），铟钢外圆环（16）及塑料底座（11）；所述铟钢外圆环（16）由铟钢棒材经热处理加工一体成型，塑料内圆环（15）由两个半模及连接块（17）组成，连接螺栓（13）及连接块（17）将两个半模固定，由定位螺栓（12）将铟钢外圆环（16）定位；所述电阻应变片（14）设置在铟钢外圆环（16）内侧1/2高度处并间隔180°粘贴。

2.根据权利要求1所述温度应力试验系统，其特征在于，所述铟钢内圆环（9）的外直径为250～400mm，其厚度为20～50mm；所述塑料外圆环（10）的内直径为400～550mm，其厚度为10～20mm。

3.根据权利要求1所述温度应力试验系统，其特征在于，所述塑料内圆环（15）的外直径为250～400mm，其厚度为10～20mm；所述铟钢外圆环（16）的内直径为400～550mm，其厚度为10～30mm。

4.根据权利要求1所述温度应力试验系统，其特征在于，所述环境养护箱体由有效箱体（18）、设备箱体（19）、分隔板（20）、进出风口（21）、箱门（22）、显示面板（23）及信号转换装置（24）组成， 所述有效箱体（18）用于放置混凝土试件（6），所述设备箱体（19）用于放置温度控制系统，所述分隔板（20）将有效箱体（18）内部空间进行分隔；箱门（22）位于有效箱体（18）侧面；温度控制系统通过进出风口（21）调节有效箱体（18）的温度；显示面板（23）用于显示箱内的实时温度。

5.根据权利要求1所述温度应力试验系统，其特征在于，所述计算机测控装置包括计算机、测控软件、变送器、采集卡、可控硅触发电路板、压缩机控制器；所述测控软件由labview、java语言编写而成，分为温度、应变采集单元和温度控制单元；所述变送器、采集卡将温度传感器、应变片的电阻信号转换为电信号并传递至计算机，通过测控软件完成温度、应变值的读取；所述可控硅触发电路板、压缩机控制器将测控软件的控制信号传达至环境养护箱温度控制系统，用以实时控制环境养护箱的温度。

6.根据权利要求1所述温度应力试验系统，其特征在于，所述环境养护试验箱的温度范围为-20℃～100℃，温度控制精度为±0.5℃。

7.根据权利要求1所述温度应力试验系统，其特征在于，所述电阻应变片（14）由工作应变片和温度补偿器组成，其以全桥方式连接。

8.一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验方法，使用权利要求1至7任一项所述的基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将混凝土原材料放入恒温房间中24h，按照设定的配合比搅拌成混凝土拌合物；

S2，将步骤S1中的混凝土拌合物分别浇筑至温度历程测试装置、约束圆环试验装置及混凝土力学性能试模中；将约束圆环试验装置和部分混凝土力学性能试模放入环境养护试验箱中养护，另一部分混凝土力学性能试模放入常温房间中养护；

S3，通过计算机测控装置将混凝土温度历程测试装置实时测得的温度数据作为环境养护试验箱的温度输入参数，用以控制环境养护试验箱的温度变化；启动温度历程测试装置、约束圆环试验装置和环境模拟养护箱；通过计算机测控装置实时测试环境温度变化；混凝土试件养护至设定龄期、混凝土开裂及试验结束时，分别测试同条件养护和常温养护混凝土试块的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量；

S4，混凝土温度历程测试试件降至常温时，若混凝土圆环试件收缩应力未出现突降，将环境养护箱温度以1℃～2℃/h的速率强制降温，直至混凝土圆环试件收缩应力出现突降；

S5，测试结束后，比较分析混凝土温度历程曲线、自然环境温度曲线、混凝土试件各龄期的力学性能数据和圆环试件约束应力发展曲线，实现对混凝土早龄期温度应力抗裂性能的综合评价。