一种测试变温条件下水泥基材料自收缩变形的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测试变温条件下水泥基材料自收缩变形的装置及方法。本发明专利技术所述测试装置包括波纹管模具、磁力吸盘、两个位移传感器、测试支架、波纹管封装端头、吊链、缓压气囊、塑料管和橡胶塞；所述测试支架包括挂件杆、固定杆、左侧板、右侧板和石英玻璃杆；所述左侧板设有磁力吸盘固定槽，右侧板设有位移传感器固定槽和位移传感器固定孔；所述固定杆上设有铐环支架；所述吊链包括挂钩和金属丝链。本发明专利技术实现了水泥基材料自收缩变形在变温条件下的准确测试，测试方法稳定、科学、可靠，具有较好的可重复性。本发明专利技术的技术方法亦适用于其他胶凝材料的自收缩变形测试。

Device and method for testing self shrinkage deformation of cement based material under variable temperature condition

The invention discloses a device and a method for testing self shrinkage deformation of cement based materials under variable temperature conditions. The testing device of the invention includes a bellows mold, a magnetic suction disc, two displacement sensors, a test bracket, a bellows package end, a chain, a slow pressure air bag, a plastic pipe and a rubber plug. The test bracket comprises a hanging rod, a fixed rod, a left plate, a right plate, and a quartz glass rod, and the left plate is equipped with a magnetic suction. The fixed slot of the disc is fixed, the right board is provided with a fixed slot of a displacement sensor and a fixed hole of the displacement sensor, and a handcuff ring bracket is provided on the fixed rod, and the chain includes a hook and a wire chain. The invention realizes the accurate test of the autogenous shrinkage deformation of cement based material under the condition of variable temperature. The test method is stable, scientific and reliable, and has good repeatability. The technical method of the invention is also applicable to the self shrinkage deformation test of other cementing materials.

【技术实现步骤摘要】
一种测试变温条件下水泥基材料自收缩变形的装置及方法
本专利技术涉及水泥基材料测试
，具体涉及一种测试变温条件下水泥基材料自收缩变形的装置及方法。
技术介绍
水泥净浆、砂浆、混凝土等水泥基材料由于自身特性的问题会产生自收缩变形，因此，自收缩变形成为了水泥基材料研究和应用中的重要参数，其测试装置和测试方法也多种多样，但目前被普遍认可的技术方法均为通过长度方向的变形表征整体变形的变形量或变形率。随着混凝土科学技术的发展，尤其是针对实际应用研究的逐步深入，通常的试验室内20℃的测试结果对实际结构应用的指导意义不大，尤其对实体结构的应力场的模拟计算时，相同温度历程下混凝土的自收缩变形十分重要。因为在实体结构中，混凝土会产生温升和温降的历程，温度效应将会使混凝土产生热胀冷缩的体积变形，同时也会加速混凝土内胶凝材料的水化进程，因此，在实体结构中的混凝土的自收缩发展历程与实验室内标准的测试方法具有较大的差异性，在进行实体结构应力场计算时，需要在模拟实体结构温度历程的条件下对混凝土试件进行自收缩变形的测试，例如，本专利技术申请人在体积达到2.5m3的环境模拟试验箱内进行混凝土的自收缩变形测试，以求获得更为符合实际的工程模拟计算结构。虽然自收缩变形测试的技术方法有许多，但在科研领域，通过可操作性和可实现性方面讲，波纹管法被广泛认可为一种较为合理的测试方法，本专利技术的专利技术人之一田倩曾在2009年与丹麦科技大学的JENSENOleMejlhede在《硅酸盐学报》上发表了“采用波纹管测试水泥基材料早期自收缩方法”，论述了波纹管法测试的可靠性及理论依据，同年，该测试方法被美国标准ASTMC1698采用，田倩等也申报了专利“CN200610038892.X混凝土早期自身变形测试方法及装置”，该专利技术实现了混凝土凝缩和混凝土初凝之后的自干燥收缩的测试；本专利技术的专利技术人之一张建亮对波纹管法的测试装置做了进一步的改进，获得了专利“CN201420842970.1波纹管封装端头、及使用其的水泥基材料自收缩测定装置”，但仍存在早期变形，尤其是初凝至终凝时间段，测试重复性不佳、数据波动性大等问题，导致出现该问题的原因之一就是试件模具与支架的摩擦导致的，包括目前国家标准GB/T50082-2009“普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准”中的混凝土收缩变形的非接触法亦存在类似问题，其时间模具对底部和四周均有约束，因此在学术界，该方法仍有一些争议。使用波纹管模具时，波纹管内部密封，当温度升高时，内部存在的部分气体产生膨胀，导致波纹管内的气压增加，而且当水泥基材料本身发生体积变形时，亦会导致内部压力的变化，从而导致早期测试结果偏离真实值。在变温条件下，测试支架本身也会产生热涨冷缩，而由此导致的误差，尤其是在温度跨度较大的情况下，对测试数据的影响较为严重。综上可知，现有的技术方法均无法准确、可靠的测试水泥基材料在变温条件下的自收缩变形，因此，本专利技术提出了一种测试变温条件下水泥基材料自收缩变形的装置及方法，很好地解决了这一问题。
技术实现思路
为了解决波纹管模具与支架摩擦而导致水泥基材料早期变形测试不准确、温度变化导致波纹管模具内部环境压力变化对水泥基材料早期变形产生影响、以及变温过程中由于测试支架本身热胀冷缩导致水泥基材料变形的测试不准确等问题，本专利技术提供了一种测试变温条件下水泥基材料自收缩变形的装置及方法，具体是这样实现的：一种测试变温条件下水泥基材料自收缩变形的装置，包括波纹管模具、磁力吸盘和两支位移传感器，还包括测试支架、波纹管封装端头、吊链、缓压气囊、塑料管和橡胶塞；所述测试支架包括挂件杆、固定杆、左侧板、右侧板和石英玻璃杆；所述挂件杆和固定杆为等长度金属杆且平行固定于左侧板与右侧板之间；所述挂件杆的数量为两个，两个挂件杆固定于左侧板和右侧板的上部且处于同一水平高度；所述固定杆固定于左侧板和右侧板下部；所述固定杆的作用主要是与两个挂件杆形成三角固定，确保测试支架不会变形；所述石英玻璃杆较固定杆短20～50mm，石英玻璃杆的左端固定于左侧板，石英玻璃杆的右端悬空，石英玻璃杆与固定杆平行且其高度位于挂件杆与固定杆之间；所述固定杆上距离其右端60～100mm处设有铐环支架，铐环支架与固定杆形成牢固配合，铐环支架设有圆筒形的上铐环和下铐环，上铐环与所述石英玻璃杆右端形成光滑配合，下铐环与所述固定杆形成牢固配合；铐环支架的作用是为悬空的石英玻璃杆右端提供支撑，其光滑配合可确保石英玻璃杆的位移变化不受约束和阻力；所述左侧板设有磁力吸盘固定槽，右侧板设有位移传感器固定槽和位移传感器固定孔；所述磁力吸盘固定槽可与磁力吸盘形成可自由装卸的配合，所述位移传感器固定槽可与其中一支位移传感器形成可自由装卸的配合，所述位移传感器固定孔与石英玻璃杆的右端相对，另一支位移传感器安装于位移传感器固定孔测试石英玻璃杆的位移变化；所述吊链包括挂钩和金属丝链，可挂于所述挂件杆上；所述波纹管封装端头与波纹管模具配合，左侧波纹管封装端头为固定端封装端头，右侧波纹管封装端头为测试端封装端头，固定端封装端头与磁力吸盘形成可自由拆装的磁力连接，固定端封装端头设有通气孔，通气孔位于固定端封装端头圆面12点钟位置处，当波纹管封装端头与波纹管模具配合时，所述通气孔与波纹管模具内部连通；所述缓压气囊通过波纹管封装端头与波纹管模具连通。所述磁力吸盘固定槽位于左侧板的中部，呈上下结构，长为40～60mm，所述位移传感器固定槽位于右侧板的中部，呈上下结构，长为40～60mm。所述磁力吸盘固定槽和位移传感器固定槽的上下结构的长槽型设计，可以使位移传感器和磁力吸盘能够上下自由调整高度，以便适应不同直径规格的波纹管模具。由于水泥净浆、砂浆和混凝土的波纹管模具大小规格有差异，在进行测试时，波纹管模具的两端中心点高度会发生变化，因此，需要调整磁力吸盘和位移传感器的高度，以便在使用不同规格波纹管模具的情况下仍能够测试水泥基材料的轴向变形。所述波纹管模具用于盛装水泥基材料，所述波纹管封装端头具有2～4°的锥度，用于封装波纹管模具；所述盛装水泥基材料的波纹管模具需用5～30个相同规格的吊链吊起。普通钢材的线膨胀系数约为1.2×10-5/℃，普通混凝土的线膨胀系数约为1.0×10-5/℃，不同类型水泥基材料的线膨胀系数有所差异，但不会有跨越数量级的变化。在变温条件下，测试支架会随着温度的变化产生热涨冷缩，从而导致水泥基材料的变形测试不准确。石英玻璃的线膨胀系数极小，仅有5×10-7/℃，且在水泥基材料变形测试研究的温度范围(-20～100℃)内比较稳定，因此，在较小温度变化范围的变温试验测试中，可以认为石英玻璃杆无变形。因此，测试石英玻璃杆右端的位移，即为在变温条件下测试支架挂件杆和固定杆由于温度效应而产生的变形，将实际测试的水泥基材料的变形值减去石英玻璃右端的位移值，即得到水泥基材料变形的真实值。当变温测试的温度变化范围较大时，可利用石英玻璃的线膨胀系数进行进一步修正。为了确保波纹管封装端头与波纹管模具能够紧密配合，可在波纹管封装端头的前端设置外螺纹，不致于水泥基材料膨胀时将波纹管封装端头推出，波纹管封装端头的锥度设计主要是为了其能够方便地塞入波纹管模具中，实现操作的便利性。所述吊链包括挂钩和金属丝链，所述挂钩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试变温条件下水泥基材料自收缩变形的装置，其特征在于：包括波纹管模具(1)、磁力吸盘(2)和两支位移传感器(3)，还包括测试支架(4)、波纹管封装端头、吊链(7)、缓压气囊(5)、塑料管(51)和橡胶塞(52)；所述测试支架包括挂件杆(41)、固定杆(42)、左侧板(43)、右侧板(44)和石英玻璃杆(45)；所述挂件杆(41)和固定杆(42)为等长度金属杆且平行固定于左侧板(43)与右侧板(44)之间；所述挂件杆的数量为两个，两个挂件杆固定于左侧板(43)和右侧板(44)的上部且处于同一水平高度；所述固定杆(42)固定于左侧板(43)和右侧板(44)下部；所述石英玻璃杆(45)较固定杆(42)短20～50mm，石英玻璃杆(45)的左端固定于左侧板(44)，石英玻璃杆(45)的右端悬空，石英玻璃杆(45)与固定杆(42)平行且其高度位于挂件杆(41)与固定杆(42)之间；所述固定杆(42)上距离其右端60～100mm处设有铐环支架(421)，铐环支架(421)与固定杆(42)形成牢固配合，铐环支架(421)设有圆筒形的上铐环(4211)和下铐环(4212)，上铐环(4211)与所述石英玻璃杆(45)右端形成光滑配合，下铐环(4212)与所述固定杆(42)形成牢固配合；所述左侧板(43)设有磁力吸盘固定槽(431)，右侧板(44)设有位移传感器固定槽(441)和位移传感器固定孔(442)；所述磁力吸盘固定槽(431)可与磁力吸盘(2)形成可自由装卸的配合，所述位移传感器固定槽(441)可与其中一支位移传感器形成可自由装卸的配合，所述位移传感器固定孔(442)与石英玻璃杆(45)的右端相对，另一支位移传感器安装于位移传感器固定孔(442)测试石英玻璃杆(45)的位移变化；所述吊链(7)包括挂钩(71)和金属丝链(72)，挂于所述挂件杆(41)上；所述波纹管封装端头与波纹管模具配合，左侧波纹管封装端头为固定端封装端头(6)，右侧波纹管封装端头为测试端封装端头(8)，固定端封装端头(6)与磁力吸盘(2)形成可自由拆装的磁力连接，固定端封装端头(6)设有通气孔(61)，通气孔(61)位于固定端封装端头(6)圆面12点钟位置处，当波纹管封装端头与波纹管模具配合时，所述通气孔(61)与波纹管模具(1)内部连通；所述缓压气囊(5)与塑料管(51)的一端连接，塑料管(51)的另外一端贯穿于橡胶塞(52)，橡胶塞(52)能够与固定端封装端头(6)的通气孔(61)形成紧密配合，缓压气囊(5)、塑料管(51)、通气孔(61)与波纹管模具(1)形成内部连通的结构。...

【技术特征摘要】
1.一种测试变温条件下水泥基材料自收缩变形的装置，其特征在于：包括波纹管模具(1)、磁力吸盘(2)和两支位移传感器(3)，还包括测试支架(4)、波纹管封装端头、吊链(7)、缓压气囊(5)、塑料管(51)和橡胶塞(52)；所述测试支架包括挂件杆(41)、固定杆(42)、左侧板(43)、右侧板(44)和石英玻璃杆(45)；所述挂件杆(41)和固定杆(42)为等长度金属杆且平行固定于左侧板(43)与右侧板(44)之间；所述挂件杆的数量为两个，两个挂件杆固定于左侧板(43)和右侧板(44)的上部且处于同一水平高度；所述固定杆(42)固定于左侧板(43)和右侧板(44)下部；所述石英玻璃杆(45)较固定杆(42)短20～50mm，石英玻璃杆(45)的左端固定于左侧板(44)，石英玻璃杆(45)的右端悬空，石英玻璃杆(45)与固定杆(42)平行且其高度位于挂件杆(41)与固定杆(42)之间；所述固定杆(42)上距离其右端60～100mm处设有铐环支架(421)，铐环支架(421)与固定杆(42)形成牢固配合，铐环支架(421)设有圆筒形的上铐环(4211)和下铐环(4212)，上铐环(4211)与所述石英玻璃杆(45)右端形成光滑配合，下铐环(4212)与所述固定杆(42)形成牢固配合；所述左侧板(43)设有磁力吸盘固定槽(431)，右侧板(44)设有位移传感器固定槽(441)和位移传感器固定孔(442)；所述磁力吸盘固定槽(431)可与磁力吸盘(2)形成可自由装卸的配合，所述位移传感器固定槽(441)可与其中一支位移传感器形成可自由装卸的配合，所述位移传感器固定孔(442)与石英玻璃杆(45)的右端相对，另一支位移传感器安装于位移传感器固定孔(442)测试石英玻璃杆(45)的位移变化；所述吊链(7)包括挂钩(71)和金属丝链(72)，挂于所述挂件杆(41)上；所述波纹管封装端头与波纹管模具配合，左侧波纹管封装端头为固定端封装端头(6)，右侧波纹管封装端头为测试端封装端头(8)，固定端封装端头(6)与磁力吸盘(2)形成可自由拆装的磁力连接，固定端封装端头(6)设有通气孔(61)，通气孔(61)位于固定端封装端头(6)圆面12点钟位置处，当波纹管封装端头与波纹管模具配合时，所述通气孔(61)与波纹管模具(1)内部连通；所述缓压气囊(5)与塑料管(51)的一端连接，塑料管(51)的另外一端贯穿于橡胶塞(52)，橡胶塞(52)能够与固定端封装端头(6)的通气孔(61)形成紧密配合，缓压气囊(5)、塑料管(51)、通气孔(61)与波纹管模具(1)形成内部连通的结构。2.根据权利要求1所述的一种测试变温条件下水泥基材料自收缩变形的装置，其特征在于，所述磁力吸盘固定槽(431)位于左侧板(43)的中部，呈上下结构，长为40～60mm；所述位移传感器固定槽(441)位于右侧板(44)的中部，呈上下结构，长为40～60mm。3.根据权利要求2所述的一种测试变温条件下水泥基材料自收缩变形的装置，其特征在于，所述波纹管模具(1)用于盛装水泥基材料，所述波纹管封装端头具有2～4°的锥度，用于封装波纹管模具(1)。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建亮，田倩，王育江，王文彬，徐文，刘加平，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32