[发明专利]一种大体积混凝土结构真实约束度的室内实现方法

说明书

本发明提供一种在温度应力试验机上获得大体积混凝土结构真实约束度的室内实现方法，本发明将时间对于约束度的影响考虑进来，能够得到精准的约束度数据，更进一步地，还将混凝土结构中位置对约束度的影响也做了量化，可以对于大体积混凝土结构中各点进行强度试验，再者，在试验机上增加了温度控制系统，可以模拟混凝土结构所在现场的温度变化，由此作出的应力试验其真实性、可靠性是突出的，获取的混凝土约束应力发展历程和开裂特性更能反映大坝混凝土的真实抗裂特性，大大提高了室内试验获取的混凝土开裂特性对大坝混凝土真实抗裂能力的评估进行定性分析的可靠性，还提高了温度应力试验机的可靠性。

技术领域

本发明属于混凝土应力测量技术领域，提供一种大体积混凝土结构真实约束度的室内实现方法。

背景技术

混凝土浇筑后会产生多种变形：由于水化反应产生的自生体积变形，由于水化热产生的温度变形，以及由于水分散失产生的干燥变形等。

一旦这些变形受到外部结构的约束，混凝土便会在内部产生不可忽略的拉应力，但由于混凝土材料本身多相的特性，混凝土在拉应力不高的状态下便会产生开裂，对结构的安全性产生严重的影响。可以说，变形和约束是影响混凝土拉应力及开裂行为的重要因素。

关于混凝土变形方面的试验研究较为充分，对由不同原材料制成的混凝土的各种变形可以精准测量和分离。但当前实验室内关于大体积混凝土结构应力测量时使用的试验方法对于试件所受约束度的研究还存在以下几点不足：

(1)采用圆环约束试验装置和试验方法：圆环约束试验装置包括一个金属圆环，混凝土浇注在该金属圆环内形成圆环状试件，在试验中，通过改变金属圆环和混凝土圆环的截面面积，以实现约束度的变化，但混凝土圆环界面较小，对于较大骨料配置的混凝土不适用；此外，需要设计多种尺寸的金属圆环，以满足不同约束度的需求，试验步骤较为繁琐；

(2)采用单轴开裂架：此方法与圆环约束试验方法的试验原理类似，优点在于骨料粒径可选范围更广，但同样存在需要更改设备尺寸以实现变约束的试验要求；

(3)采用温度应力试验机：此方法在开裂架的基础上，通过外部伺服电机提供额外动力，以满足不同约束度的要求，但当前约束度的实现方式与大体积混凝土的真实约束状态不同，表现在：

真实大体积混凝土的弹模E随着混凝土龄期不断增长，在地基或外部约束固定的前提下，所承受的约束度是不断减小的；但现有技术中用温度应力试验机进行试验中，提供的约束度γ_R恒定不变(0-100％),如公式(1)所示

式中，ε^fr是混凝土的自由变形；ε^res是混凝土的残余变形，也可称为允许变形。上式确定的约束度γ_R在试验过程中保持不变，这与实际工程不符，因此，室内试验获取的混凝土开裂特性对大坝混凝土真实抗裂能力是高估还是低估无法定量分析，降低了温度应力试验机的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种在温度应力试验机上获得大体积混凝土结构真实约束度的室内实现方法，本发明旨在从原理上改进现有温度应力试验机的约束模式，并可应用于实际设备，由此获取的混凝土约束应力发展历程和开裂特性更能反映大坝混凝土的真实抗裂特性。

本发明的目的是这样实现的：

大体积混凝土结构真实约束度的室内实现方法是：

使用两台温度应力试验机，其中一台为主试验机，包括模板系统、温度调节系统、机械加载系统、位移测量系统和荷载测量系统；