一种测量早期混凝土松弛的试验方法技术

一种测量早期混凝土松弛的试验方法，启动测量控制系统，开启真实环境模拟系统；得出真实环境模拟条件下的混凝土自由变量，对试件可移动端的自由变形进行控制，测得各时刻不同约束程度情况下的混凝土温度应力，对试件可移动端的自由变形进行控制，得出该时刻弹性模量；根据混凝土热膨胀系数和测量控制系统得到的温度变化，可以得出混凝土的纯温度变形，结合测得的自由变形，得出其他变形；根据测得的混凝土弹性模量和自由变形，计算出真实环境模拟条件下不受徐变影响时混凝土应力，启动测量控制系统、加载系数对混凝土变形进行控制，使其变形为零，这时测得应力和不受徐变影响时的应力之差则为真实环境模拟条件下徐变引起的应力。

【技术实现步骤摘要】
一种测量早期混凝土松弛的试验方法
本专利技术属于水利水电工程的
，特别是一种测量早期混凝土松弛的试验方法。
技术介绍
大体积混凝土的裂缝问题一直是困扰国内外工程界的一个重要难题，混凝土裂缝的出现，不但影响着结构的外观质量，也严重影响着工程的使用寿命和安全，进而威胁到人民的生命财产。因此，如何避免裂缝的产生或者降低裂缝发生的可能就成为工程建设者所关心的问题，特别是大体积混凝土结构，温度裂缝是主要的裂缝形式。截止目前，对大体积混凝土的温度裂缝防止主要从如下三方面着手：(1)优化混凝土结构，改善受力特性；(2)材料方面改进，优化混凝土配合比，改善混凝土的材料性能，真实掌握混凝土热力学特性；(3)采取施工措施，降低混凝土温度，防止混凝土产生过大的温差。松弛是混凝土的主要材料参数之一，该参数的准确与否直接影响着对混凝土真实材料性能的掌控、温度应力的精确计算和施工措施的最终决策。通过松弛试验直接确定混凝土的松弛系数虽然可行，但比较费时费力；工程中一般也不做松弛试验，只进行徐变试验，依据松弛系数与徐变系数之间的关系，根据徐变试验资料来计算松弛系数；传统上，松弛试验方法也是混凝土恒温和绝湿条件，是在温度为20℃±2℃的恒温室进行，不能在混凝土本身温度变化条件下进行试验，不能体现混凝土的真实温度历程，不能进行混凝土的全过程试验，不能反映实际工程情况的温度变化。因此，一种测量早期混凝土松弛的试验方法以及采用该方法的试验装置就成为大体积混凝土温控防裂所需。在钢筋混凝土结构设计和大体积混凝土温度应力计算中，混凝土的应力松弛问题都很重要，应力松弛还影响混凝土的抗裂性及超静定结构因支座变位引起的应力重分布松弛系数是任意时间的应力与初始弹性应力之比：Kp(t，τ)＝σ(t，τ)/σ(τ)松弛系数随加载龄期的增长而增加，还随持荷时间的增长而减小，因此，松弛系数是加荷龄期τ及持荷时间t-τ的函数。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种测量早期混凝土松弛的试验方法，其可以改进现有水工混凝土松弛试验方法的局限和不足，对混凝土在温度变化发展条件下的松弛进行试验，为掌握混凝土力学性能和防止混凝土裂缝产生提供可靠依据。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种测量早期混凝土松弛的试验方法，它利用一个试验装置，该试验装置包括一底座，该底座上设置有一用于隔绝外界环境的环境箱，该环境箱内设有混凝土试件容置装置；该混凝土试件容置装置包括固定夹头、活动夹头、两个侧模板，拼合构成一个上端敞口或者上下端均敞口的容置空间，该固定夹头固定设置在该环境箱一端，该活动夹头可沿该容置空间的长度方向的轴线移动地设置在该环境箱另一端，两个侧模板平行置于该固定夹头和活动夹头之间；该环境箱或者该环境箱和该容置空间设置温度传感器和湿度传感器；该环境箱和混凝土试件容置装置还设有温度调节装置和湿度调节装置；还包括一加载系统；该加载系统包括一反力框架、一传动装置和一带有减速机的伺服电机，该反力框架固定设置在该底座上，将该环境箱包围；该传动装置包括设于该反力框架上的主动丝杠，该主动丝杠末端连接约束轴，该约束轴穿过该环境箱且末端穿与该活动夹头连接，而使得该活动夹头位置固定或在该轴线方向移动；该伺服电机与该主动丝杠连接；该约束轴顶部设有测量顶，该测量顶与该环境箱之间设有位移传感器；该传动装置设有应力传感器；该温度传感器、湿度传感器、位移传感器、应力传感器连接至测量控制系统的输入端，该温度调节装置、湿度调节装置和该伺服电机均连接至测量控制系统的输出端。本专利技术的试验步骤如下：(1)在混凝土试件制作完成和相应设备准备完成条件下，启动测量控制系统，进行相关参数设置，开启真实环境模拟系统；(2)根据测量控制系统测得混凝土的温度、位移和变形，得出真实环境模拟条件下的混凝土自由变量，为混凝土多种变形(温度变形、自生体积变形和徐变等)进行分离做出准备；(3)通过测量控制系统、加载系统对试件可移动端的自由变形进行控制，根据自由变形和控制减小的变形，可测得真实环境模拟条件下各时刻不同约束程度情况下的混凝土温度应力，包括使位移减小为零时的应力，即全约束条件下的温度应力；(4)通过测量控制系统、加载系统对试件可移动端的自由变形进行一次控制，每隔一定的时间间隔，对位移/变形做一次改变，同时采集相应的应力变化，得出该时刻的弹性模量，如此反复，可得到真实环境模拟条件下混凝土在整个发展过程的弹性模量；(5)根据混凝土热膨胀系数和测量控制系统得到的温度变化，可以得出真实环境模拟条件下混凝土的纯温度变形，结合测得的自由变形，得出其他变形，主要包括自生体积变形和干缩变形；(6)根据测得的混凝土弹性模量和自由变形，计算出真实环境模拟条件下不受徐变影响时混凝土应力，启动测量控制系统、加载系数对混凝土变形进行控制，使其变形为零，这时测得应力和不受徐变影响时的应力之差则为真实环境模拟条件下徐变引起的应力；(7)启动数据处理系统，结合所有试验数据和数据曲线，当出现应力和位移曲线上出现突变时，表示混凝土开裂，这时刻的混凝土的相关温度、应力、位移和变形参数可以作为真实环境温度条件下的开裂指标，为混凝土抗裂性能评价提供试验参考。具体来说，各参数的测量和计算过程如下：1、弹性模量在该容置空间内浇筑混凝土，并形成试件，该试件整体呈哑铃状，两端分别被固定夹头和活动夹头夹紧；保持试件处于恒温20℃；浇筑完成后每隔5小时，对混凝土施加压力，数值按照下表格采用(假定混凝土1d和2d抗压强度分别为3MPa和10MPa,前两天施加荷载值取当时龄期抗压强度的1/2)。5小时10小时15小时20小时25小时30小时35小时5Kn10Kn15Kn20Kn30Kn40Kn60Kn40小时45小时50小时55小时60小时65小时70小时70Kn80Kn100Kn100Kn100Kn100Kn100Kn75小时80小时85小时90小时95小时100小时100Kn100Kn100Kn100Kn100Kn100Kn试验时，测量试件的应力和位移增量，利用公式(1)计算混凝土不同龄期的弹性模量。式中，Δσ是加载试件的应力增量，MPa；Δl是加载时间段内的位移增量，mm；l是试件的测量标距，mm。2、自由变形将该活动夹头不加荷载，通过控制系统、加载系统，使该活动夹头自由位移为Δl，即为t时刻混凝土的自由变量，进而计算得到t时刻混凝土的自由变形Δε(Δε＝Δl/l)，测量混凝土的自由变量目的是为混凝土各种变形进行分离。3、徐变应力根据测得的混凝土弹性模量E(t)和自由变形Δε，计算出真实环境模拟条件下不受徐变影响时混凝土应力：式中，K(ti,t)是混凝土的松弛系数。通过控制系统、加载系统，对混凝土变形进行控制，使其变形为零，这时测得应力为σ0(t)，则真实环境模拟条件下徐变引起的应力降低为：Δσ0(t)＝σc(t)-σ0(t)(3)通过Δσ0(t)的大小可以得出混凝土徐变的影响程度，其中t为时间。为了正确评价混凝土早期徐变，本专利技术应用以下方法：用测得的自由变形和弹性模量计算出不存在徐变影响的理论应力σc(t)，然后与约束应力Δσ0(t)进行比较，其差值即为徐变作用所消减的松弛应力，即通过松弛应力评价早期徐变的影响。进一步的，所述环境箱内还设有太阳辐射传感器、降雨传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量早期混凝土松弛的试验方法，其特征在于，它利用一个试验装置，该试验装置包括一底座，该底座上设置有一用于隔绝外界环境的环境箱，该环境箱内设有混凝土试件容置装置；该混凝土试件容置装置包括固定夹头、活动夹头、两个侧模板，拼合构成一个上端敞口或者上下端均敞口的容置空间，该固定夹头固定设置在该环境箱一端，该活动夹头可沿该容置空间的长度方向的轴线移动地设置在该环境箱另一端，两个侧模板平行置于该固定夹头和活动夹头之间；该环境箱或者该环境箱和该容置空间设置温度传感器和湿度传感器；该环境箱和混凝土试件容置装置还设有温度调节装置和湿度调节装置；还包括一加载系统；该加载系统包括一反力框架、一传动装置和一带有减速机的伺服电机，该反力框架固定设置在该底座上，将该环境箱包围；该传动装置包括设于该反力框架上的主动丝杠，该主动丝杠末端连接约束轴，该约束轴穿过该环境箱且末端穿与该活动夹头连接，而使得该活动夹头位置固定或在该轴线方向移动；该伺服电机与该主动丝杠连接；该约束轴顶部设有测量顶，该测量顶与该环境箱之间设有位移传感器；该传动装置设有应力传感器；该温度传感器、湿度传感器、位移传感器、应力传感器连接至测量控制系统的输入端，该温度调节装置、湿度调节装置和该伺服电机均连接至测量控制系统的输出端；在混凝土试件制作完成和相应设备准备完成条件下，启动测量控制系统，进行参数设置，开启真实环境模拟系统；根据测量控制系统测得混凝土的温度、位移和变形，得出真实环境模拟条件下的混凝土自由变量，为混凝土多种变形进行分离做出准备；通过测量控制系统、加载系统对试件可移动端的自由变形进行控制，根据自由变形和控制减小的变形，可测得真实环境模拟条件下各时刻不同约束程度情况下的混凝土温度应力，包括使位移减小为零时的应力，其为全约束条件下的温度应力；通过测量控制系统、加载系统对试件可移动端的自由变形进行一次控制，每隔一定的时间间隔，对位移/变形做一次改变，同时采集相应的应力变化，得出该时刻的弹性模量，如此反复，可得到真实环境模拟条件下混凝土在整个发展过程的弹性模量；根据混凝土热膨胀系数和测量控制系统得到的温度变化，得出真实环境模拟条件下混凝土的纯温度变形，结合测得的自由变形，得出其他变形，包括自生体积变形和干缩变形；根据测得的混凝土弹性模量和自由变形，计算出真实环境模拟条件下不受徐变影响时混凝土应力，启动测量控制系统、加载系数对混凝土变形进行控制，使其变形为零，这时测得应力和不受徐变影响时的应力之差则为真实环境模拟条件下徐变引起的应力；启动数据处理系统，结合所有试验数据和数据曲线，当出现应力和位移曲线上出现突变时，表示混凝土开裂，这时刻的混凝土的相关温度、应力、位移和变形参数可以作为真实环境温度条件下的开裂指标。...

【技术特征摘要】
1.一种测量早期混凝土松弛的试验方法，其特征在于，它利用一个试验装置，该试验装置包括一底座，该底座上设置有一用于隔绝外界环境的环境箱，该环境箱内设有混凝土试件容置装置；该混凝土试件容置装置包括固定夹头、活动夹头、两个侧模板，拼合构成一个上端敞口或者上下端均敞口的容置空间，该固定夹头固定设置在该环境箱一端，该活动夹头可沿该容置空间的长度方向的轴线移动地设置在该环境箱另一端，两个侧模板平行置于该固定夹头和活动夹头之间；该环境箱或者该环境箱和该容置空间设置温度传感器和湿度传感器；该环境箱和混凝土试件容置装置还设有温度调节装置和湿度调节装置；还包括一加载系统；该加载系统包括一反力框架、一传动装置和一带有减速机的伺服电机，该反力框架固定设置在该底座上，将该环境箱包围；该传动装置包括设于该反力框架上的主动丝杠，该主动丝杠末端连接约束轴，该约束轴穿过该环境箱且末端穿与该活动夹头连接，而使得该活动夹头位置固定或在该轴线方向移动；该伺服电机与该主动丝杠连接；该约束轴顶部设有测量顶，该测量顶与该环境箱之间设有位移传感器；该传动装置设有应力传感器；该温度传感器、湿度传感器、位移传感器、应力传感器连接至测量控制系统的输入端，该温度调节装置、湿度调节装置和该伺服电机均连接至测量控制系统的输出端；在混凝土试件制作完成和相应设备准备完成条件下，启动测量控制系统，进行参数设置，开启真实环境模拟系统；根据测量控制系统测得混凝土的温度、位移和变形，得出真实环境模拟条件下的混凝土自由变量，为混凝土多种变形进行分离做出准备；通过测量控制系统、加载系统对试件可移动端的自由变形进行控制，根据自由变形和控制减小的变形，可测得真实环境模拟条件下各时刻不同约束程度情况下的混凝土温度应力，包括使位移减小为零时的应力，其为全约束条件下的温度应力；通过测量控制系统、加载系统对试件可移动端的自由变形进行一次控制，每隔一定的时间间隔，对位移/变形做一次改变，同时采集相应的应力变化，得出该时刻的弹性模量，如此反复，可得到真实环境模拟条件下混凝土在整个发展过程的弹性模量；根据混凝土热膨胀系数和测量控制系统得到的温度变化，得出真实环境模拟条件下混凝土的纯温度变形，结合测得的自由变形，得出其他变形，包括自生体积变形和干缩变形；根据测得的混凝土弹性模量和自由变形，计算出真实环境模拟条件下不受徐变影响时混凝土应力，启动测量控制系统、加载系数对混凝土变形进行控制，使其变形为零，这时测得应力和不受徐变影响时的应力之差则为真实环境模拟条件下徐变引起的应力；启动数据处理系统，结合所有试验数据和数据曲线，当出现应力和位移曲线上出现突变时，表示混凝土开裂，这时刻的混凝土的相关温度、应力、位移和变形参数可以作为真实环境温度条件下的开裂指标。2.根据权利要求1所述的测量早期混凝土松弛的试验方法，其特征在于，计算弹性模量时，在该容置空间内浇筑混凝土，并形成试件，该试件整体呈哑铃状，两端分别被固定夹头和活动夹头夹紧；保持试件处于恒温20℃；浇筑完成后每隔5小时，对混凝土施加压力，数值按照下表格采用(假定混凝土1d和2d抗压强度分别为3MPa和10MPa，前两天施加荷载值取当时龄期抗压强度的1/2)。5小时10小时15小时20小时25小时30小时35小时5Kn10Kn15Kn20Kn30Kn40Kn60Kn40小时45小时50小时55小时60小时65小时70小时70Kn80Kn100Kn100Kn100Kn100Kn100Kn75小时80小时85小时90小时95小时100小时100Kn100Kn100Kn100Kn100Kn100Kn试验时，测量试件的应力和位移增量，利用公式(1)计算混凝土不同龄期的弹性模量。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，张国新，王振红，辛建达，朱振泱，侯文倩，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11