[发明专利]混凝土拉伸徐变试验装置及混凝土收缩应力徐变试验方法

摘要

本发明公开的混凝土拉伸徐变试验装置，包括支架、上穿孔‑铰接式夹头、下穿孔‑铰接式夹头、穿孔试件、变形计和配重荷载，与穿孔试件联接的两个穿孔‑铰接式夹头，分别悬挂于支架上，并与配重荷载联接，形成试验装置。混凝土收缩应力徐变试验方法是以标准徐变室和自然环境条件，完全和非完全约束刚度约束情况，采用“梯级加载”和“随变加载”加载方式，以及收缩阈值和固定龄期加载控制条件，测试混凝土收缩应力徐变的试验方法。本发明的试验装置和方法，因解决混凝土试件与夹头连接、物理对中、荷载损失问题，提高试验可操作性，且逐级测试徐变和应变，可研究更多的徐变行为和性能问题，尤其是实现了自然环境的混凝土收缩应力徐变的试验。

主权项

一种混凝土收缩应力徐变试验方法，其采用混凝土拉伸徐变试验装置，所述混凝土拉伸徐变试验装置包括：支架、上穿孔‑铰接式夹头、下穿孔‑铰接式夹头、穿孔试件、变形计和配重荷载，其特征在于，所述穿孔试件两端分别与上、下穿孔‑铰接式夹头联接，且在所述穿孔试件两侧设置所述变形计，所述与穿孔试件联接的两个穿孔‑铰接式夹头，分别悬挂于所述支架上和与所述配重荷载联接，形成总体试验装置；试验测读各条件下混凝土变形，按式(1)的基本关系计算混凝土收缩应力徐变：εc＝εTCT‑εsh‑εe   (1)式中：εc为混凝土的收缩应力徐变；εTCT为试验中，各级加载持续期间混凝土试件发生的总应变，简称总应变，试验时可从“混凝土拉伸徐变试验装置”中的变形计直接测读；εsh为混凝土的收缩应变，由辅助收缩试验中采用的“混凝土限制膨胀和收缩测量仪”测读，因收缩应变为负值，计算时应改为正值；εe为对应收缩应力所加荷载时，试件发生的弹性应变，试验中由“混凝土拉伸徐变试验装置”或辅助混凝土拉伸试验测读与计算；所述混凝土收缩应力徐变试验方法包括标准徐变室条件徐变试验和自然环境条件徐变试验；所述标准徐变室条件下收缩应力徐变试验方法包括：标准徐变室条件的变形阈值加载方法；标准徐变室条件梯级加载试验方法的固定龄期方法；标准徐变室条件梯级加载试验方法的考虑结构约束刚度的加载方法；标准徐变室条件的变形阈值加载方法，实测i‑1级加载持续期间试件收缩和徐变引起的净应变εt,i‑1，当εt,i‑1≥Th时，以测读的收缩应变εsh,i‑1、弹性应变εe,i‑1和总应变εTCT,i‑1，测算i‑1级持续期间混凝土收缩应力徐变εc,i‑1；计算i级的加载量Pi并加载；Th为变形阈值；所述i级加载量Pi为：Pi＝ki·A·Et,i·(‑εsh,i‑1‑εc,i‑1) i＝1、2、3…n…   (2)公式(2)中：Pi为i级加载值；ki为i级加载修正系数；A为试件受力面积；Et,i为i级加载时混凝土拉伸弹性模量；εsh,i‑1为i‑1级荷载持续期间混凝土收缩应变；εc,i‑1为i‑1级荷载时混凝土的收缩应力徐变；i为试验时各级加载和测读数据的序号，i＝1,2,3…n…；当i＝1时，Et,1为1级加载时混凝土拉伸弹性模量，εsh,0为0级荷载时混凝土的收缩应变，εc,0为0级荷载时混凝土的收缩应力徐变，Et,1、εsh,0和εc,0通过辅助试验或既有研究数据确定；混凝土徐变εc,i由试验测读各参数按公式(7)计算：εc,i＝εTCT,i‑εsh,i‑εe,i   (7)公式(7)中各符号同前述；标准徐变室条件梯级加载试验方法的固定龄期方法，是按固定龄期加载测试，计算各级加载量Pi'并加载，测读变形，转换为应变，按公式(7)计算混凝土徐变εc,i；所述固定龄期可为1d、2d、3d、5d、7d、14d、21d、28d；所述加载量Pi'采用公式(2)计算和取值；标准徐变室条件的考虑结构约束刚度的试验方法，是依据约束情况R，按变形阈值和固定龄期两种方式，计算加载值Pi”，并加载，测读变形，转换为应变，采用公式(7)计算混凝土收缩应力徐变εC‑c,i；所述加载值Pi”按公式(3)计算，P”i＝ki·R·A·Et,i·(‑εsh,i‑1‑εc,i‑1)     (3)公式(3)中，R为结构对混凝土约束系数，其余符号同前；所述测试混凝土收缩应力徐变εC‑c,i的各参数和计算同前；标准徐变室条件考虑结构约束刚度的随变加载试验方法：标准徐变室条件完全刚度约束随变加载试验方法，是考虑完全刚度约束，约束系数R＝1下，保持混凝土试件总应变εTCT,i＝0，而加荷载，测试各应变，按公式(7)计算徐变；标准徐变室条件非完全刚度约束随变加载试验方法，是考虑非完全刚度约束，约束系数R＜1，按公式(4)推算总应变ε'C,TCT,i，ε'C,TCT,i＝εC,sh,i+ε'C,c,i+ε'C,e,i   (4)式中：εC,sh,i为混凝土收缩应变；ε'C,c,i为推算徐变，按ε'C,c,i＝R·εc,i计算；ε’C，e,i为加载时实测的混凝土弹性应变；其中，εc,i为R＝1时实测得到；当εTCT,i≠ε'C,TCT,i时，加减荷载，测算ε″C,TCT,i，按(6)式计算ε″C,c,i，ε″C,c,i＝ε″C,TCT,i‑εC,sh,i‑ε'C,e,i   (6)式(6)中，ε″C,TCT,i为试验实测总应变，εC,sh,i和ε'C,e,i参数同公式(4)；检验ε'C,c,i和ε″C,c,i间误差，二者相对误差在15％以内，以ε'C,c,i和ε″C,c,i的平均值作为εC,c,i；相对误差超过15％，则，在i+1级以ε″C,c,i重新拟合ε'C,TCT,i+1，数次调整后的徐变εC,c,i结果精度将获得提高；所述标准徐变室是指符合《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082‑2009中混凝土收缩试验所要求的温湿度条件，或《水工混凝土试验规程》DL/T 5150‑2001规定的标准徐变室条件；所述自然环境条件收缩应力徐变试验方法，是将徐变试验装置，以及用于测量体积变形的试件置于环境条件中进行试验，按变形阈值和固定龄期两种方法，以及考虑完全和非完全结构约束刚度两种情况，逐级加载或减载，测读自由缩胀应变εe,sh,i、弹性应变εe,e,i、净应变εe,t,i和总应变εe,TCT,i，按式(11)计算混凝土徐变εe,c,i；εe,c,i＝εe,TCT,i‑εe,sh,i‑εe,e,i    (11)所述自然环境条件试验方法的变形阈值方法是，当εe,t,i≥Th，即加载，当εe,t,i≤‑Th，即减载；所述测读自由缩胀应变εe,sh,i，是将变形试件置于自然环境中变形，测量仪置于标准徐变室环境；测读自由缩胀应变εe,sh,i时，取置于自然环境试件移至标准徐变室环境中测读，要求3～5min内完成试件的移动和测读过程；所述体积变形试件和测量仪，是采用GB 23439‑2009《混凝土膨胀剂》中进行混凝土限制膨胀试验的试件，以及“混凝土限制膨胀和收缩测量仪”；制作体积变形试件时须用测头替代试件中“纵向限制器”，且测头的安装应符合GB 23439‑2009的测距要求；所述自然环境条件试验方法的固定龄期方法是，按龄期为1d、2d、3d、5d、7d、14d、21d、28d，按公式(2)计算各级加、减载量Pe,i，并加、减载，测读变形，按公式(7)测算混凝土收缩应力徐变εe,c,i；所述自然环境条件试验方法的完全刚度约束，约束系数R＝1试验方法是，保持εe,TCT,i＝0，当εe,TCT,i≠0时，即调整荷载，测得εe,sh,i和ε'C,e,i，计算εC,c,i，算式同(6)式；所述自然环境条件试验方法的非完全刚度约束，约束系数R≠1试验方法是，参照标准徐变室条件非完全刚度约束随变加载试验方法，按(4)式推算i级加载的总应变ε'C,TCT,i，按(6)式计算ε″C,c,i，检验ε'C,c,i和ε″C,c,i，二者相对误差在15％以内，以ε'C,c,i和ε″C,c,i的平均值作为εC,c,i；相对误差超过15％，则，在i+1级以ε″C,c,i重新拟合ε'C,TCT,i+1，数次调整后的徐变εC,c,i结果精度将获得提高；所述自然环境即为试验所选室外环境。