本发明专利技术涉及一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置，该装置包括测力计a、测力计b、激光位移传感器c、激光位移传感器d、传力单元、激光靶单元、数据采集器及模具，所述的模具左右两侧分别设有测力计a、测力计b，所述的激光靶单元、传力单元均设置在模具的内腔中，所述的模具顶部的左右两端分别设有激光位移传感器c和激光位移传感器d，所述的数据采集器通过电路分别与激光位移传感器c、激光位移传感器d相连接。与现有技术相比，本发明专利技术装置结构简单，操作方便，测试精度高，能够自动连续测试混凝土/砂浆从浇筑时刻起，浆体内部任意龄期的应力和应变，实用性强。
【技术实现步骤摘要】
一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置及其使用方法
本专利技术属于土木工程
，涉及一种测试塑性混凝土或砂浆应力应变的装置及其使用方法。
技术介绍
塑性混凝土或砂浆的收缩和膨胀是造成开裂的主要原因。混凝土/砂浆的裂纹又与其变形的受约束条件有关：不受约束的自由收缩使混凝土/砂浆内部的颗粒互相靠近，对混凝土/砂浆性能无不利影响，也不会产生裂纹。不受约束的自由膨胀也不会产生开裂，但混凝土/砂浆内部颗粒间距增大，使结构疏松，这对混凝土/砂浆强度不利。在实际情况下，混凝土/砂浆的收缩和膨胀都受到不同程度的外部和内部约束。在受外部约束条件下，混凝土/砂浆的收缩变形过程中所产生的拉应力σ与应变ε之间的关系为σ＝εE，式中，E为混凝土/砂浆的弹性模量。而收缩变形包括干缩、塑性收缩、自收缩以及温度变形。当拉应力大于抗拉强度(fP)时，混凝土/砂浆开裂。在混凝土/砂浆的水化、硬化过程中，fP和E以各自的速率增长。各种混凝土/砂浆在其硬化时间过程中的抗裂性不仅取决于fP及收缩变形的大小，还取决于fP与E的比，即fP/E。了解早龄期这些力学性能的重要目的是以材料科学为基础来预测混凝土/砂浆的早期开裂，并最终服务于结构工程。早期力学性能的测试往往会比早龄期水化过程的测试更难，因为测试期间各力学参数会经常不停地发生变化。由于早期混凝土/砂浆的应变能力很小，其对内部应力的变化更为敏感，早期收缩容易诱发裂纹的产生。然而，目前在对早期混凝土/砂浆应力应变测试的研究甚少，相关测试装置鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置及其使用方法，主要是利用非接触式激光位移传感器及测力装置来测试早期混凝土/砂浆塑性状态的应力-应变曲线。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置，该装置包括测力计a、测力计b、激光位移传感器c、激光位移传感器d、传力单元、激光靶单元、数据采集器及模具，所述的模具左右两侧分别设有测力计a、测力计b，所述的激光靶单元、传力单元均设置在模具的内腔中，所述的模具顶部的左右两端分别设有激光位移传感器c和激光位移传感器d，所述的数据采集器通过电路分别与测力计a、测力计b、激光位移传感器c及激光位移传感器d相连接。所述的激光靶单元包括激光靶e及激光靶f，所述的激光靶e、激光靶f分别对称设置在模具内腔的左右两端。所述的激光靶e、激光靶f上均对称布设有多个圆形孔，用以减少激光靶e及激光靶f的放置对混凝土/砂浆整体的影响。所述的传力单元包括传力板m、传力板n、传力杆h及传力杆k，所述的传力板m通过传力杆h与测力计a相连接，所述的传力板n通过传力杆k与测力计b相连接。所述的传力板m设置在激光靶e与模具左侧板之间，所述的传力板n设置在激光靶f与模具右侧板之间。所述的传力杆h一端设置在传力板m上，另一端穿过模具左侧板与测力计a相连接，所述的传力杆k一端设置在传力板n上，另一端穿过模具右侧板与测力计b相连接。所述的传力杆与测力计连接时，先用铜丝将传力杆与测力计拉杆绑定，并用速凝胶水粘牢，测力计固定在底座上，以防止滑动。所述的传力板m、传力板n上均对称布设有多个圆形孔，用以减少传力板m及传力板n的放置对混凝土/砂浆整体的影响。一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变装置的使用方法，该方法具体包括以下步骤：(A)先在模具的内腔中铺设一层塑料薄膜，将传力板m、传力板n分别固定在模具内腔的左右两端，并将传力杆h、传力杆k分别安装在传力板m与传力板n上；(B)将激光靶e、激光靶f分别对称设置在模具内腔的左右两端，并记录下激光靶e与激光靶f之间的距离；(C)将待测的浆料均匀填入模具的内腔中，并不断插捣浆料使其均匀密实，用抹刀抹平后，再盖上一层塑料薄膜，以防止浆料失水；(D)将测力计a、测力计b置于底座上并固定，再分别与传力杆h、传力杆k相连接；(E)将激光位移传感器c、激光位移传感器d通过螺钉分别固定在模具顶部的左右两端，并通过电路与数据采集器接通，调节激光位移传感器c、激光位移传感器d使两者光源分别照射在激光靶e和激光靶f上，同时，将测力计a和测力计b的读数清零；(F)同时开启激光位移传感器c、激光位移传感器d、测力计a及测力计b，使之同步计数，按照浆料水化龄期，每隔15min同步记录应力、应变随时间的变化，直至应力、应变趋于恒定，即测试完成。步骤(A)中，在模具的内腔中铺设一层塑料薄膜，主要用于防止浆料中水分渗出及防止粘模。步骤(A)中，传力板m、传力板n分别与模具左侧板、模具右侧板保持相等的距离，用以减少测试收缩应力时的误差。浆料从加水开始到测试需要在30min内完成。数据采集期间，保持模具和激光位移传感器c、激光位移传感器d固定不变，同时，保持模具和测力计a、测力计b的位置固定，并避免受到外界振动等干扰。应力计算公式为σ＝F/A，其中F为荷载/N，F为两侧收缩力之和；A为受力面积/m2，即传力板m或传力板n的面积。应变计算公式为ε＝(L0-L)/L0，其中L0为试样的原始标距长度；L为试样变形后的长度，形变量为两侧的收缩位移之和。本专利技术主要是将待测的混凝土/砂浆均匀填入模具中，收缩力通过传力单元传给测力计，收缩形变量由激光位移传感器测得，然后，根据应力、应变的计算公式就可以得出硬化前混凝土/砂浆的应力和应变。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：1)由于采用的激光位移传感器和测力计均通过电路与数据采集器相连接，本装置能够自动连续测试混凝土/砂浆从浇筑时刻起，浆体内部任意龄期的应力和应变，从而可以对混凝土/砂浆早龄期应力应变机理进行研究，这也为研发性能更加优异的抗裂水泥混凝土或砂浆奠定了良好的测试基础；2)由于采用高精度的激光位移传感器来测试混凝土/砂浆的收缩形变量，并采用测力计来测试混凝土/砂浆的收缩力，能够有效提高测试精度；3)由于采用的激光靶、传力板均对称布设有多个圆形孔，能有效减少激光靶、传力板对新拌混凝土/砂浆整体的影响；4)由于采用数据采集器同时对激光位移传感器和测力计进行数据采集，能够保证混凝土/砂浆收缩和收缩力的变化同步。附图说明图1为本专利技术一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置的结构示意图；图2为聚合物改性砂浆的应力/应变-时间曲线；图3为纯水泥砂浆的应力/应变-时间曲线；图4为聚合物改性砂浆的应力-应变曲线；图5为纯水泥砂浆的应力-应变曲线；图中标记说明：1-测力计a、2-测力计b、3-激光位移传感器c、4-激光位移传感器d、5-传力板m、6-传力板n、7-激光靶e、8-激光靶f、9-数据采集器、10-模具、11-模具左侧板、12-模具右侧板、13-螺钉、14-底座、15-传力杆h、16-传力杆k。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例：如图1所示，一种测试塑性混凝土/砂浆应力-应变的装置，该装置包括测力计a1、测力计b2、激光位移传感器c3、激光位移传感器d4、传力单元、激光靶单元、数据采集器9及模具10，模具10左右两侧分别设有测力计a1、测力计b2，激光靶单元、传力单元均设置在模具10的内腔中，模具10顶部的左右两端分别设有激光位移传感器c3和激光位移传感器d4，数据采集器9通过电路分别与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置，其特征在于，该装置包括测力计a(1)、测力计b(2)、激光位移传感器c(3)、激光位移传感器d(4)、传力单元、激光靶单元、数据采集器(9)及模具(10)，所述的模具(10)左右两侧分别设有测力计a(1)、测力计b(2)，所述的激光靶单元、传力单元均设置在模具(10)的内腔中，所述的模具(10)顶部的左右两端分别设有激光位移传感器c(3)和激光位移传感器d(4)，所述的数据采集器(9)通过电路分别与测力计a(1)、测力计b(2)、激光位移传感器c(3)及激光位移传感器d(4)相连接。
【技术特征摘要】
1.一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置，其特征在于，该装置包括测力计a(1)、测力计b(2)、激光位移传感器c(3)、激光位移传感器d(4)、传力单元、激光靶单元、数据采集器(9)及模具(10)，所述的模具(10)左右两侧分别设有测力计a(1)、测力计b(2)，所述的激光靶单元、传力单元均设置在模具(10)的内腔中，所述的模具(10)顶部的左右两端分别设有激光位移传感器c(3)和激光位移传感器d(4)，所述的数据采集器(9)通过电路分别与测力计a(1)、测力计b(2)、激光位移传感器c(3)及激光位移传感器d(4)相连接；所述的传力单元包括传力板m(5)、传力板n(6)、传力杆h(15)及传力杆k(16)，所述的传力板m(5)通过传力杆h(15)与测力计a(1)相连接，所述的传力板n(6)通过传力杆k(16)与测力计b(2)相连接；所述的传力板m(5)、传力板n(6)上均对称布设有多个圆形孔。2.根据权利要求1所述的一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置，其特征在于，所述的激光靶单元包括激光靶e(7)及激光靶f(8)，所述的激光靶e(7)、激光靶f(8)分别对称设置在模具(10)内腔的左右两端，激光靶e(7)及激光靶f(8)上均对称布设有多个圆形孔。3.根据权利要求1所述的一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置，其特征在于，所述的传力板m(5)设置在激光靶e(7)与模具左侧板(11)之间，所述的传力板n(6)设置在激光靶f(8)与模具右侧板(12)之间。4.根据权利要求1所述的一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置，其特征在于，所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘斯凤，王培铭，万婷婷，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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