一种测量混凝土全过程温度应力的方法技术

一种测量混凝土全过程温度应力的方法，将混凝土原材料按照相应配比搅拌，浇入容置空间内，形成试件，盖好温度模板上盖；将温度传感器分别插入试件中部三等分点，以及环境箱测温孔内；试件中部安装位移传感器，并用定位工装固定，保持其位置恒定；设定相应的温度和约束参数，待混凝土终凝后拆除定位工装；预先设定一个位移变化阈值，在温度变化过程中，混凝土试件产生热胀冷缩，当其变形达到设定的阈值时，计算机控制系统根据设定使位移控制系统运行,把这个变形减小，直至混凝土试件恢复原长；混凝土试件在恢复原长的过程中，其受压或者受拉，产生应力增量；随着混凝土温度变化的发展，混凝土应力也在不断地累加。

A method for measuring the temperature stress in the whole process of concrete

A method of measuring the temperature stress in the whole process of concrete is made, and the concrete raw material is stirred in the corresponding proportioning and poured into the space. The specimen is formed to cover the upper cover of the temperature template; the temperature sensor is inserted into the three equal points of the central part of the specimen and the temperature measurement hole in the environment box; the displacement sensor is installed in the middle part of the specimen, and the use of the displacement sensor is used and the temperature sensor is installed in the middle of the specimen. The positioning work is fixed to keep its position constant; set the corresponding temperature and constraint parameters to remove the positioning tooling after the end of the concrete. Set a displacement change threshold, in the process of temperature change, the concrete test parts produce thermal expansion and cold shrinkage, when the deformation reaches the set threshold, the computer control system is set up. The displacement control system will be operated and the deformation is reduced until the concrete specimen is restored to the original length. In the process of restoring the original length of the concrete, the stress increment is produced by pressure or tension, and the stress of concrete is constantly added as the temperature changes of concrete.

【技术实现步骤摘要】
一种测量混凝土全过程温度应力的方法
本专利技术属于水利水电工程的
，特别是一种测量混凝土全过程温度应力的方法。
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。对水工大体积混凝土而言，温度应力是一个主要荷载，也是产生温度裂缝的主要原因。目前，水工界对于水工混凝土温度应力主要是通过仿真计算得到，受很多参数真实性影响，其很难真实反映工程实际情况；应力也是根据混凝土应变计等观测数据，经过一系列的公式间接获得温度应力，受经验公式和很多中间参数的影响，计算出的温度应力很难反映工程实际情况，严重影响着工程建设者的决策，另外，公式计算出的温度应力，也是几个龄期的温度应力，并不是全过程的温度应力过程。因此，一种测量混凝土全过程温度应力的装置和方法就成为工程所需。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种测量混凝土全过程温度应力的方法，其可以改进现有水工混凝土全过程温度应力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全过程温度应力进行试验，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：一种测量混凝土全过程温度应力的方法，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；将混凝土原材料按照相应配比搅拌，浇入该容置空间内，形成试件，盖好温度模板上盖；将温度传感器分别插入试件中部三等分点，以及环境箱测温孔内；试件中部安装位移传感器，并用定位工装固定，保持其位置恒定；设定相应的温度和约束参数，待混凝土终凝后拆除定位工装；预先设定一个位移变化阈值ΔL，在温度变化过程中，混凝土试件产生热胀冷缩αΔTL，当其变形达到设定的阈值时(式1)，计算机控制系统根据设定使位移控制系统运行，把这个变形减小，直至混凝土试件恢复原长；αΔTL＝ΔL(1)α为混凝土的热膨胀系数，10-6/℃；ΔT为混凝土的温度变化；L为混凝土试件的标准长度；ΔL为设定的混凝土试件位移变化阈值。混凝土试件在恢复原长的过程中，其受压或者受拉(分别对应温升和温降)，产生应力增量Δσ；随着混凝土温度变化的发展，混凝土应力也在不断地累加，混凝土全过程温度应力形成如式(2)：σ为混凝土全过程温度应力；Δσ为每达到位移阈值后恢复到原长时的应力增量；n为全过程中的应力增量次数。进一步的，所述环境箱内还设有太阳辐射传感器、降雨传感器和风速传感器中的至少一种，分别连接至所述测量控制系统的输入端；所述环境箱内还对应设有太阳辐射调节装置、降雨调节装置和风速调节装置中的至少一种，分别连接至所述测量控制系统的输出端；在测量过程中，根据施工地光照、降雨和风力的实际变化情况，通过测量控制系统调节环境箱内的太阳辐射、降雨和风速。进一步的，在浇筑所述试件之前，在所述固定夹头和活动夹头之间设置“工”字型的定位件，该定位件的两端分别和固定夹头和活动夹头通过定位销固定连接；并在浇筑试件后3小时拆除该定位件。进一步的，在所述方法中，对于真实环境的模拟，采用如下步骤中的至少一个：①环境温度针对当地的情况而定，即模拟真实环境的当地，将以上月平均气温资料拟合成一条余弦曲线，下式(3)为拟合后的计算公式：式中，Ta为气温，Tam为年平均气温，Aa为气温年变幅，τ为时间(月)，τ0为气温最高的时间(月)。考虑气温日变化，采用下式(4)计算：式中，为日气温，Ta为月平均气温，A为气温日变化幅度，t为1天中的时刻(时)根据不同地区的不同季节而定；②太阳辐射热混凝土建筑物经常是暴露在太阳辐射之下的，其对混凝土温度有重要影响。单位时间内在单位面积上太阳辐射来的热量是S，其中设被混凝土吸收的部分为R，剩余部分被反射掉，则：R＝αsS(5)式中，αs为吸收系数，也称为黑度系数，混凝土表面一般取0.65。S＝S0(1kn)(6)式中，S0为晴天太阳辐射热，n为云量，k为系数，这三个数值可由当地气象站给出。日照的影响相当于周围空气的温度增高了ΔTa，ΔTa＝R/β(7)式中，β为混凝土表面放热系数，可根据表面粗糙程度和风速计算得出。③降水查询工程所在地气象部门的降水量，通过降水设备和降水量控制器来模拟降水；并通过公式(8)计算降水量，Ps＝Pt{1-exp[-(Ta-Tr)/(Tr-Ts)]2)+，Tr≥TsPr＝Pt-Ps(8)式中Ps为降雪量，Pr为降雨量，Pt为总降水量，Ta为日平均气温，Tr为降雨临界气温，Ts为降雪临界气温。④风速查询工程所在地的气象部门的风速，启动风速模拟装置，以根据风速得出混凝土表面散热系数。本专利技术的有益效果是：本专利技术测量混凝土全过程温度应力的方法，其可以改进现有水工混凝土全过程温度应力试验方法的局限和不足，对混凝土在实际环境条件变化发展条件下的全过程温度应力进行试验，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。附图说明图1是本专利技术测量混凝土全过程温度应力的方法采用的实验装置的结构示意图。图2是图1中A处的放大示意图。图3是本专利技术测量混凝土全过程温度应力的方法采用的实验装置的定位件的结构示意图。具体实施方式以下仅以实施例说明本专利技术可能的实施态样，然而并非用以限制本专利技术所欲保护的范畴，先予叙明。如图1、图2所示，本专利技术提供一种测量混凝土全过程温度应力的方法，它利用一个试验装置，该试验装置包括一底座1，该底座1上设置有一用于隔绝外界环境的环境箱2，该环境箱2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3、活动夹头4、两个侧模板5，拼合构成一个上端敞口或者上下端均敞口的容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量混凝土全过程温度应力的方法，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；将混凝土原材料按照相应配比搅拌，浇入该容置空间内，形成试件，盖好温度模板上盖；将温度传感器分别插入试件中部三等分点，以及环境箱测温孔内；试件中部安装位移传感器，并用定位工装固定，保持其位置恒定；设定相应的温度和约束参数，待混凝土终凝后拆除定位工装；预先设定一个位移变化阈值ΔL，在温度变化过程中，混凝土试件产生热胀冷缩α ΔT L，当其变形达到设定的阈值时(式1)，计算机控制系统根据设定使位移控制系统运行,把这个变形减小，直至混凝土试件恢复原长；α ΔT L＝ΔL   (1)α为混凝土的热膨胀系数，10‑6/℃；ΔT为混凝土的温度变化；L为混凝土试件的标准长度；ΔL为设定的混凝土试件位移变化阈值；混凝土试件在恢复原长的过程中，其受压或者受拉(分别对应温升和温降)，产生应力增量Δσ；随着混凝土温度变化的发展，混凝土应力也在不断地累加，混凝土全过程温度应力形成如式(2)：...

【技术特征摘要】
1.一种测量混凝土全过程温度应力的方法，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；将混凝土原材料按照相应配比搅拌，浇入该容置空间内，形成试件，盖好温度模板上盖；将温度传感器分别插入试件中部三等分点，以及环境箱测温孔内；试件中部安装位移传感器，并用定位工装固定，保持其位置恒定；设定相应的温度和约束参数，待混凝土终凝后拆除定位工装；预先设定一个位移变化阈值ΔL，在温度变化过程中，混凝土试件产生热胀冷缩αΔTL，当其变形达到设定的阈值时(式1)，计算机控制系统根据设定使位移控制系统运行,把这个变形减小，直至混凝土试件恢复原长；αΔTL＝ΔL(1)α为混凝土的热膨胀系数，10-6/℃；ΔT为混凝土的温度变化；L为混凝土试件的标准长度；ΔL为设定的混凝土试件位移变化阈值；混凝土试件在恢复原长的过程中，其受压或者受拉(分别对应温升和温降)，产生应力增量Δσ；随着混凝土温度变化的发展，混凝土应力也在不断地累加，混凝土全过程温度应力形成如式(2)：σ为混凝土全过程温度应力；Δσ为每达到位移阈值后恢复到原长时的应力增量；n为全过程中的应力增量次...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振红，刘毅，张国新，辛建达，张磊，刘有志，汪娟，
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