[发明专利]正负温交变作用下混凝土徐变特性测试装置和方法

说明书

本发明公开了一种正负温交变作用下混凝土徐变特性测试装置及方法，该测试装置，包括装载腔，用于匹配装载混凝土试件；加载系统，用于对所述装载腔内的混凝土试件施加轴向载荷；加热/制冷系统，用于对所述混凝土试件进行加热或制冷；所述混凝土试件内预埋有应变传感器，所述应变传感器通过数据线与数据采集系统连接。本发明利用加热/制冷系统可实现变温调节，可有效模拟现实混凝土服役的大温差环境，与服役于大温差地区的混凝土结构环境条件相似，可更好掌握其在该环境条件下的徐变性能，克服了以往仅考虑恒温条件下混凝土徐变特性试验方法的缺点，具有明显的优越性。

技术领域

本发明属于混凝土性能测量技术领域，尤其涉及一种正负温交变作用下混凝土徐变特性测试装置和方法。

背景技术

混凝土是世界范围内用途最广、用量最大的建筑材料。随着混凝土材料技术的不断发展，混凝土结构也不断向气候环境更为恶劣的地区延伸，而如何有效测试评价混凝土在实际服役环境下的性能及耐久性是亟需突破的重要任务之一。

随着荷载持续时间的增长，材料随时间逐渐发展的变形，统称为徐变或徐变变形。徐变会造成混凝土结构的内力重分布、应力松弛、变形增加等，这将会影响混凝土结构的安全性能、耐久性能等。而普通混凝土徐变试验基本都是在恒定的温度下进行，但在我国西部的工程建设中，混凝土结构也将面临着大温差服役环境的问题，恒温下的混凝土徐变和实际服役过程中混凝土的徐变有着较大的差异，所以急需一种能够模拟自然界温度变化下的徐变测试装置和评价方法。

大量实践表明，材料在外界荷载和周围环境的作用下变形，常会导致混凝土开裂[1]。近年来也有一些研究者开展了徐变与温度时变相关方面的理论和试验研究。温度对于实际环境中的混凝土结构设计至关重要，混凝土徐变受温湿度影响极大，基于Arrhenius热分析认为基本徐变受到温度的影响时会发生改变，温度升高(无论结构是否受力)均会造成结构损伤，温度梯度将影响徐变特性[2]。温度是影响混凝土收缩徐变的重要外部因素。一般来说,温度升高,其弹性模量降低,徐变率会增大,温度升高加速混凝土表面干燥,使得干燥徐变也会增大[3]。杨永清等[4]结合我国特有环境条件，根据近3年的试验数据指出，自然环境下随时间变化的温度对徐变规律有着较大的影响，提出了一种考虑温度影响的徐变组合模型，能够准确分析混凝土的收缩徐变效应。基于收缩徐变的三维特性,对自然温度交变环境下的混凝土收缩徐变效应进行了分析,建立了变温环境下混凝土三维收缩徐变效应的力学模型[5]。

混凝土徐变试验的主要目的是测定恒温恒湿的环境条件下混凝土试件在恒定的受压或受拉荷载(一般为破坏荷载的30％-40％)作用下随时间增长的变形[6]，所以较少考虑温度对于混凝土徐变的影响。王永岩等人发明了一种压力式加热制冷高低温环境试验箱装置[公开号为CN106423311A]，通过环境箱主壳体内的温度控制模块对试件加热制冷，实现现有三轴试验机对试件施压时的温度控制,但该装置的主要对象是软岩相似材料的固流转化试验，无法应用于混凝土徐变的测试；张戎令等人发明了一种CCZ型混凝土构件徐变正负温变试验仪[公开号为CN103217341A]，该装置主要是一种能够实现正负温度变化的环境箱，主要通过放入预设好荷载的弹簧压缩徐变仪来实行温度与荷载的耦合试验，只能实现温度的自动监测，无法对荷载实时监测反馈进行调整，并且放入的弹簧徐变仪容易受到环境箱温度变化的影响，实用性较低；姜伟等人发明了一种高温环境下的混凝土受压徐变试验装置[公开号为CN104483204A]，通过传统徐变试验装置和烘箱加热结构组成，进行于高温环境下的混凝土受压徐变测试，但无法满足正负温度变化的要求，烘箱加热装置也会对混凝土的湿度产生较大影响，并且密封性较差,在其所述高温条件下可实施性不高。综上所述，迄今为止，还未见有正负温交变作用下混凝土徐变特性的试验系统及其评价方法的报道，为了能满足我国大规模混凝土工程建设，特别是西部大温差服役环境下下的大型工程结构耐久性设计和选材的要求，鉴于此，本发明拟开发一种能够有效测试评价正负温交变作用下混凝土徐变特性的试验装置和方法，对于准确评估大温差环境下混凝土的徐变特性，对于提高结构的安全性和耐久性具有重要理论研究意义和工程应用价值。

参考文献：