一种直接测试大体积混凝土温度应力的试验方法技术

本发明专利技术涉及一种测试大体积混凝土应力的方法。一种直接测试大体积混凝土温度应力的试验方法，其特征在于它包括如下步骤：1）准备混凝土和模型；2）监控点设置；3）浇筑：向模型内浇筑混凝土，应力传感器和温度传感器均位于混凝土内，混凝土完成浇筑后，得到混凝土试块；混凝土试块上端面有一孔，孔与混凝土试块中部内的空心层相连通；4）注水：向混凝土试块的空心层内注水；空心层中装满水；5）根据不同工况及设计要求，确定混凝土内部最高温升范围，通过加热装置对空心层中的水温进行调节，来人为改变混凝土的内外温差，同时开启应力变化监测装置，对不同温度梯度下混凝土的应力变化趋势进行记录。该方法可直接测应力。

Test method for direct measurement of thermal stress of mass concrete

The invention relates to a method for testing the stress of mass concrete. A direct test of the temperature stress of mass concrete test method, characterized in that it comprises the following steps: 1) preparing concrete and model; 2) the installation of monitoring points; 3): concrete pouring pouring to the model, the stress and temperature sensors are located in the concrete, concrete pouring, the concrete block get; concrete block on the face with a hole, hole and concrete hollow block in the middle layer are communicated; 4) water: water injection hollow block to the concrete layer; water filled hollow layer; 5) according to different working conditions and design requirements, determine the maximum internal temperature range of temperature rise of concrete, hollow in the layer is adjusted by the heating device, to artificially change the concrete temperature difference between inside and outside, open at the same time should monitor the stress changes of concrete under different temperature gradient stress change trend Potential recording. This method can measure the stress directly.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用光纤传感技术测试大体积混凝土应力的方法。
技术介绍
大体积混凝土截面尺寸大，在施工过程时，水泥的水化反应会产生大量水化热，而混凝土为热的不良导体，热量聚集在内部不易散发，而表面散热较快，这样在混凝土内部和表层形成较大温差，导致不均匀的温度变形和温度应力，一旦拉应力超过混凝土的即时抗拉强度，就会在混凝土内部或表面产生热裂缝或贯通裂缝。为控制裂缝的产生，在研究和应用过程中，目前主要的技术方法只能通过对温度的监控反应大体积混凝土的内部拉应力，不能直接对大体积混凝土的温度应力进行直接测试，而后采取相关技术措施进行控制。由于通过温度根据模型软件反算出的温度存在较大的误差，大体积混凝土内部真实的应力值难以获得，进而影响对于大体积混凝土温控措施的选择和制定。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种直接测试大体积混凝土温度应力的试验方法，该方法可直接测应力。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是，一种直接测试大体积混凝土温度应力的试验方法，其特征在于它包括如下步骤：1)准备混凝土和模型，模型内部预留一个能在浇筑混凝土后形成混凝土试块之内的空心层；2)监控点设置：模型内四边的中部分别设一应力传感器，应力传感器在高度方向为中部布置，应力传感器与应力变化监测装置相连；模型内中部沿X轴线方向设多个温度传感器(如6个温度传感器)，模型内中部沿Y轴线方向设多个温度传感器(如6个温度传感器)；3)浇筑：向模型内浇筑混凝土，应力传感器和温度传感器均位于混凝土内，混凝土完成浇筑后，得到混凝土试块；混凝土试块上端面有一孔(通过其孔向空心层内注水)，孔与混凝土试块中部内的空心层相连通；4)注水：向混凝土试块的空心层内注水；空心层中装满水(自来水)；5)根据不同工况及设计要求，确定混凝土内部最高温升范围，通过加热装置对空心层中的水温进行调节(加热装置可设在混凝土试块外，对注入空心层内的水进行水温调节；加热装置也可设在空心层内，直接对空心层内的水进行水温调节)，来人为改变混凝土的内外温差，同时开启应力变化监测装置，对不同温度梯度下混凝土的应力变化趋势进行记录。所述模型的长、宽、高分别为4m*2m*2m。所述空心层的长、宽、高分别为1.0m*0.5m*0.5m。所述应力传感器为光纤光栅应力传感器。所述混凝土为普通混凝土、低温升混凝土、低温升高抗裂混凝土、纤维增韧抗裂混凝土。本专利技术现场制作等比例大体积混凝土模型，通过对模型施加施工期间将可能承受的最不利环境温度、温度梯度以及对流条件，研究结构整体在上述不利条件影响下的内应力的变化规律，通过现场试验对低温升高抗裂混凝土、纤维增韧抗裂混凝土的应用于大体积混凝土结构的抗裂效果和配合比匹配设计进行研究。本专利技术的有益效果是：该方法可直接测应力。附图说明图1是本专利技术本专利技术大体积混凝土的俯视图(单位：mm)。图2是图1沿A-A线的剖视图(单位：mm)。图3是本专利技术应力监控测点立面布置图(单位：mm)。图4是本专利技术温度监控测点立面布置图(单位：mm)。图中1-混凝土试块，2-孔，3-空心层。具体实施方式一、如图1-图4所示，大体积混凝土现场试验测应力的方法，它包括如下步骤：1)准备混凝土和模型，模型[4m(长)*2m(宽)*2m(高)]内部预留一个能在浇筑混凝土后形成混凝土试块之内的空心层[空心层为：1.0m(长)*0.5m(宽)*0.5m(高)]；2)监控点设置：模型内四边的中部分别设一应力传感器(如图3所示，设应力监控测点，应力传感器信号引出)，应力传感器在高度方向(Z方向)为中部布置，应力传感器与应力变化监测装置相连；应力传感器可采用光纤光栅应力传感器)；模型内中部沿X轴线方向设6个温度传感器(如图4所示，温度监控测点，温度传感器信号引出)，模型内中部沿Y轴线方向设6个温度传感器(温度监控测点，温度传感器信号引出)；3)浇筑：向模型内浇筑混凝土，应力传感器和温度传感器均位于混凝土内，混凝土完成浇筑后，得到混凝土试块1；混凝土试块上端面有一孔2(通过其孔向空心层内注水)，孔与混凝土试块中部内的空心层(或称水槽)3相连通；4)注水：向混凝土试块的空心层(水槽)内注水；空心层中装满自来水；5)选择不同工况的混凝土试块，根据不同工况及设计要求，确定混凝土内部最高温升范围，通过加热装置对空心层中的水温进行调节(加热装置可设在混凝土试块外，对注入空心层内的水进行水温调节；加热装置也可设在空心层内，直接对空心层内的水进行水温调节)，来人为改变混凝土的内外温差，同时开启应力变化监测装置，对不同温度梯度下混凝土的应力变化趋势进行记录。通过记录综合对比研究出，针对各个工况下可能产生的最大应力提出适应于低温升高抗裂混凝土、纤维增韧抗裂混凝土的配合比抗裂匹配设计(应用于大体积混凝土结构的抗裂效果和配合比匹配设计进行研究)。所述大体积混凝土是指体积长、宽、高均大于1米的混凝土(混凝土试块)。二、具体试验2试验方案2.1试验用的混凝土配合比表1试验用的混凝土配合比2.2模型制作在施工工地后场浇筑4个体积尺寸均为4m(长)*2m(宽)*2m(高)的大体积混凝土模型(混凝土试块)，模型内部预留一个1.0m(长)*0.5m(宽)*0.5m(高)的空心层(利用钢板预先制作成密闭的水槽，水槽中装满自来水，通过加热装置对水温进行调节，来人为改变混凝土的内外温差)，分别进行最不利条件下低温升高抗裂混凝土和纤维增韧抗裂混凝土的配合比匹配设计研究。2.3监控点设置为了对大体积混凝土内的温度场与应力场的变化情况进行实时监控，将温度传感器与应力传感器按图4、图3进行布置(布置位置为高度方向1m处)。单个模型中有4处测点应力测点(如图3所示)，每个测点需要监测XYZ三个方向的应力状况。同时，每个测点处的温度状况亦需要进行实时测定。3试验仪器3.1光纤光栅应变传感器(混凝土内埋)表2埋入式应变传感器(光纤光栅应变传感器)技术指标3.2光纤光栅温度传感器(埋入式)表3埋入式温度传感器技术指标3.3光纤光栅解调器：16Hz采样频率，16通道，工作温度小于40度。4试验工况及试验目的4.1试验工况工况1：C30低温升高抗裂混凝土—木模板不拆模持续养护，工况2：C30低温升高抗裂混凝土—钢模板1d拆模，工况3：C30低温升高抗裂混凝土+C30纤维增韧抗裂混凝土梯度结构(纤维抗裂层厚度为30cm)—钢模板1d拆模，工况4：C50低温升高抗裂混凝土—钢模板1d拆模，(1)通过工况1与工况2的对比进行不同边界条件下，不同类型模板对大体积混凝土结构边部混凝土降温速率的影响规律研究，同时探明拆模时间对混凝土内部温度应力变化规律的影响。(2)工况3设计出具备梯度抗裂结构的大体积混凝土模型，通过工况2与工况3的对比，进行梯度抗裂结构对大体积混凝土温度应力发展的抑制效果研究。(3)通过工况2与工况4的对比，探明不同强度等级混凝土在水化硬化过程中拉应力的发展情况，通过测定最不利状况下的最大拉应力从而实现抗裂混凝土的配合比匹配设计抗裂设计方法。4.2试验步骤1.为了增强试验对比性，上述所有工况下的抗裂模型研究务必于同一时间段内一致进行。模型均按照素混凝土进行制作，通过取消配筋来加大混凝土的体积变形，同时还消除钢筋对混凝土的抗拉贡献，从而形成最不利的抗裂情况。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接测试大体积混凝土温度应力的试验方法，其特征在于它包括如下步骤：1)准备混凝土和模型，模型内部预留一个能在浇筑混凝土后形成混凝土试块之内的空心层；2)监控点设置：模型内四边的中部分别设一应力传感器，应力传感器在高度方向为中部布置，应力传感器与应力变化监测装置相连；模型内中部沿X轴线方向设多个温度传感器，模型内中部沿Y轴线方向设多个温度传感器；3)浇筑：向模型内浇筑混凝土，应力传感器和温度传感器均位于混凝土内，混凝土完成浇筑后，得到混凝土试块；混凝土试块上端面有一孔，孔与混凝土试块中部内的空心层相连通；4)注水：向混凝土试块的空心层内注水；空心层中装满水；5)根据不同工况及设计要求，确定混凝土内部最高温升范围，通过加热装置对空心层中的水温进行调节，来人为改变混凝土的内外温差，同时开启应力变化监测装置，对不同温度梯度下混凝土的应力变化趋势进行记录。

【技术特征摘要】
1.一种直接测试大体积混凝土温度应力的试验方法，其特征在于它包括如下步骤：1)准备混凝土和模型，模型内部预留一个能在浇筑混凝土后形成混凝土试块之内的空心层；2)监控点设置：模型内四边的中部分别设一应力传感器，应力传感器在高度方向为中部布置，应力传感器与应力变化监测装置相连；模型内中部沿X轴线方向设多个温度传感器，模型内中部沿Y轴线方向设多个温度传感器；3)浇筑：向模型内浇筑混凝土，应力传感器和温度传感器均位于混凝土内，混凝土完成浇筑后，得到混凝土试块；混凝土试块上端面有一孔，孔与混凝土试块中部内的空心层相连通；4)注水：向混凝土试块的空心层内注水；空心层中装满水；5)根据不同工况及设计要求，确定混凝土内部最高温升范围，通过加热装置对空心层中的水温进行调节，来人为改变混凝土的内外温差，同时开启应力变化监测装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄绍龙，黄修林，谭立心，罗超云，吕寅，丁庆军，
申请(专利权)人：湖北大学，广东省长大公路工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42