[发明专利]一种混凝土受冻变形检测装置实现的检测方法

权利要求书

1.一种混凝土受冻变形检测装置实现的检测方法，混凝土受冻变形检测装置包括容器(1)、顶盖(2)、弹性囊(3)、套管(4)、柔性波纹管(5)、金属盘(6)、上盖(7)和位移传感器(8)，所述容器(1)的上端为敞口端，顶盖(2)可拆卸连接在容器(1)的敞口端处，套管(4)设置在顶盖(2)上，套管(4)的下端与容器(1)的内部相连通，套管(4)的上端可拆卸连接有上盖(7)，柔性波纹管(5)设置在套管(4)内，柔性波纹管(5)的上端固定安装在上盖(7)上，柔性波纹管(5)的下端设置有金属盘(6)，位移传感器(8)穿过上盖(7)设置在柔性波纹管(5)内，位移传感器(8)的探头与金属盘(6)间隙配合，容器(1)内设置有弹性囊(3)，弹性囊(3)内设置有混凝土(10)，容器(1)和弹性囊(3)之间以及套管(4)和柔性波纹管(5)之间填充有冷冻液(11)；

冷冻液(11)配合设置有第一温度传感器(9-1)，第一温度传感器(9-1)的探头穿过上盖(7)或顶盖(2)设置在冷冻液(11)中，混凝土(10)配合设置有第二温度传感器(9-2)，第二温度传感器(9-2)的探头穿过弹性囊(3)设置在混凝土(10)中；

上盖(7)与套管(4)的上端螺纹连接；

顶盖(2)上设置有若干个销爪组件(12)，顶盖(2)通过若干个销爪组件(12)与容器(1)的外壁可拆卸连接；

顶盖(2)上加工有两个出液口，每个出液口处设置有一个阀门(13)；

其特征在于：该检测方法中位移传感器(8)为电涡流位移传感器，通过位移传感器(8)测量金属盘(6)的位移，得到柔性波纹管(5)的长度变形量，通过检测柔性波纹管(5)的长度变形量得到混凝土(10)的最大冻胀量，最终实现定量评价不同温度区间内混凝土(10)的冻胀变形程度的过程；

该检测方法包括如下步骤：

步骤一：获取冷冻液(11)温度体积变形系数α：根据混凝土变形试验要求的负温环境温度，选择冰点低于负温环境温度的冷冻液(11)，将常温条件下冷冻液(11)注满容器(1)和套管(4)，加入柔性波纹管(5)和上盖(7)构成的组合件，旋拧上盖(7)通过柔性波纹管(5)给处于套管(4)内的冷冻液(11)施加初始压力，初始压力的施加量为确保位移传感器(8)相对于金属盘(6)的初始距离处在位移传感器(8)最大量程的中间位置处即可，记录加入冷冻 液(11)的重量G_L0，根据冷冻 液(11)的密度即可计算加入冷冻 液(11)的初始体积V_L0，柔性波纹管(5)的横截面积为S，将检测装置置于负温环境中，由于冷冻液(11)的热胀冷缩性质，冷冻液(11)体积随着降温ΔT减小，位移传感器(8)相对于金属盘(6)的距离ΔL_L不断下移，冷冻液(11)温度体积变形系数计算公式α＝ΔL_LS/(V_L0×ΔT)；

步骤二：混凝土(10)的准备工作：在15～30℃的温度环境下，模拟实际施工条件，将新拌的混凝土(10)装入弹性囊(3)中，确保混凝土(10)与弹性囊(3)的内壁相贴紧，称取装入弹性囊(3)内混凝土(10)的重量M₀，根据混凝土(10)的容重计算出混凝土(10)的初始体积V₀；

步骤三：分阶式填充冷冻液(11)：在15～30℃的温度环境下，将装有混凝土(10)的弹性囊(3)放入容器(1)中，在容器(1)中注入冷冻液(11)，注入高度为确保冷冻液(11)包裹弹性囊(3)的整个外壁为止，再加盖顶盖(2)，在顶盖(2)上安装套管(4)，从套管(4)内继续注入冷冻液(11)，测量柔性波纹管(5)处于自然状态下的长度L，计算柔性波纹管(5)处于自然状态下的体积V_B，调整柔性波纹管(5)自由状态下位移传感器(8)的初始位置并设置为其最大量程，将带有柔性波纹管(5)的上盖(7)安装在套管(4)上，将柔性波纹管(5)插入并将上盖(7)旋拧在套管(4)上，以挤出多余的冷冻液(11)，旋拧上盖(7)通过柔性波纹管(5)给处于套管(4)内的冷冻液(11)施加初始压力，初始压力的施加为确保位移传感器(8)相对于金属盘(6)的初始距离处在位移传感器(8)最大量程的中间位置处，记录加入冷冻 液(11)的重量G_L1，计算加入冷冻 液(11)的初始体积V_L1；

步骤四：测量和计算工作：将混凝土受冻变形检测装置置于0～-30℃的温度环境中，位移传感器(8)记录其探头与金属盘(6)之间的位移变化，随着温度的降低，混凝土(10)依次经历冷缩和结冰膨胀的过程，通过位移传感器(8)测量得到的金属盘(6)升降的位移值，经过8～16小时后，当金属盘(6)停止运动处于静止状态时，即从位移传感器(8)监测到金属盘(6)最大上移的位移值ΔL，通过计算得到柔性波纹管(5)的体积变化量ΔV_B，计算公式为：

ΔV_B＝V_B×(ΔL/L)

计算获得柔性波纹管(5)的体积变化量ΔV_B后，再加上冷冻 液(11)的温度体积变形ΔV_L＝α×V_L1×ΔT，最终计算得到混凝土(10)冻胀的体积变化量(ΔV_B+ΔV_L)/V₀。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：在混凝土(10)的准备工作中，通过注射器从弹性囊(3)中抽出多余空气，使混凝土(10)与弹性囊(3)的内壁之间形成全壁贴紧过程。