一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验设备及方法，所述温度应力试验系统包括混凝土温度历程测试装置、约束圆环试验装置、环境养护试验箱及计算机测控装置，采用混凝土温度历程测试装置模拟实际结构混凝土的温度历程，并通过计算机测控装置控制环境养护箱的温度历程与之一致；约束圆环试验装置可实现混凝土浇筑完成后全过程温度应力的实时测试。本发明专利技术提供的基于圆环法的早龄期温度应力试验系统及试验方法，在混凝土浇筑成型后即可开始测试混凝土膨胀、收缩应力，可获得混凝土膨胀、收缩应力全曲线，实现对混凝土早龄期温度应力抗裂性能的综合评价分析，这有利于研究温度及配合比对混凝土早龄期性能的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验设备及方法
本专利技术属于建筑工程
，涉及一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验设备及方法。
技术介绍
混凝土早龄期开裂敏感性评价方法主要有平板法、温度应力试验机和圆环法等。平板法主要反映温度、湿度和风速等环境条件对混凝土早期干缩开裂的影响，通过裂缝宽度和条数定性评价混凝土抗裂性能，无法实现多参数的定量测试评价；混凝土温度应力试验机具有可在试验室模拟不同约束程度下混凝土的温度应力以及变形的功能，对材料的评价、结构在温度应力及约束应力条件下的材料力学相应是一种有效的试验手段，但温度应力试验机设备体积大、控制过于复杂，设备成本高，难以较大范围推广使用。圆环法给混凝土提供了完全的均匀的约束，很大程度上体现了混凝土在约束条件下收缩和应力松弛的综合作用，能有效评价混凝土的抗裂性能，但圆环法一般用于在恒定温度养护下混凝土干燥收缩的定性分析，一方面是因为普通约束钢环热膨胀系数达12×10-6，受试验环境温度变化影响大，另一方面是因为试验环境温湿度不能精确控制，数据采集、处理系统精度不够。目前，圆环法不能用于变温条件下混凝土试件早龄期收缩开裂测试，无法体现出不同配合比、不同厚度、天气情况和保温性能对混凝土结构温度历程的影响，仅能通过圆环的应变变化和混凝土开裂时间等少量参数来定性判断混凝土抗裂能力；另外圆环法试验无法测试在与混凝土圆环试件同养温度历程下混凝土试块相关力学性能，如抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量等。因此，亟需对圆环法试验装置和方法进行功能扩展，研发可测试混凝土在变温条件下应力应变发展的新型圆环法试验装置，以及混凝土温度历程模拟试验装置，并开发与新型圆环法试验装置配套环境养护箱，利用混凝土环境养护箱在圆环法试验基础上开展温度和配合比对混凝土早龄期性能的影响，有着重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术问题，提供的一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验设备及方法，在混凝土浇筑成型后即可开始测试混凝土膨胀、收缩应力试验，可获得混凝土膨胀、收缩应力全曲线，可实现对混凝土早龄期温度应力抗裂性能的综合评价分析，这有利于研究温度及配合比对混凝土早龄期性能的影响。本专利技术的技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验系统，其包括混凝土温度历程测试装置、约束圆环试验装置、环境养护试验箱及计算机测控装置，所述计算机测控装置分别与所述混凝土温度历程测试装置、约束圆环试验装置及环境养护试验箱连接；所述混凝土温度历程测试装置包括保温筒、试样筒、保温盖板及预埋测温管，所述试样筒设置在保温筒的内部，混凝土试件设置在试样筒内，所述预埋测温管预设在混凝土试件内，所述保温盖板设置在试样筒的上部，所述温度传感器设置在预埋测温管中并与计算机测控装置连接；所述约束圆环试验装置包括混凝土收缩应力测试装置及混凝土膨胀应力测试装置，其为内环、外环结构，混凝土试件浇筑在内环与外环之间的空腔内，约束圆环试验装置上的电阻应变片与计算机测控装置连接；所述环境养护试验箱包括环境养护箱体及温度控制系统，所述环境养护箱体上的信号转换装置与计算机测控装置连接。进一步地，所述混凝土收缩应力测试装置包括铟钢内圆环，塑料外圆环及塑料底座；所述铟钢内圆环由铟钢棒材经热处理加工一体成型，所述塑料外圆环由两个半模组成，连接螺栓将两个半模固定，由定位螺栓将塑料外圆环定位；所述电阻应变片设置在铟钢内圆环内侧1/2高度处并间隔180°粘贴。进一步地，所述铟钢内圆环的外直径为250～400mm，其厚度为20～50mm；所述塑料外圆环的内直径为400～550mm，其厚度为10～20mm。进一步地，所述混凝土膨胀应力测试装置包括塑料内圆环，铟钢外圆环及塑料底座；所述铟钢外圆环由铟钢棒材经热处理加工一体成型，塑料内圆环由两个半模及连接块组成，连接螺栓及连接块将两个半模固定，由定位螺栓将铟钢外圆环定位；所述电阻应变片设置在铟钢外圆环内侧1/2高度处并间隔180°粘贴。进一步地，所述塑料内圆环的外直径为250～400mm，其厚度为10～20mm；所述铟钢外圆环的内直径为400～550mm，其厚度为10～30mm。进一步地，所述环境养护箱体由有效箱体、设备箱体、分隔板、进出风口、箱门、显示面板及信号转换装置组成，所述有效箱体用于放置混凝土试件，所述设备箱体用于放置温度控制系统，所述分隔板将有效箱体内部空间进行分隔；箱门位于有效箱体侧面；温度控制系统通过进出风口调节有效箱体的温度；显示面板用于显示养护箱内的实时温度。进一步地，所述计算机测控装置包括计算机、测控软件、变送器、采集卡、可控硅触发电路板、压缩机控制器；所述测控软件由labview、java等语言编写而成，分为温度、应变采集单元和温度控制单元；所述变送器、采集卡将温度传感器、应变片的电阻信号转换为电信号并传递至计算机，通过测控软件完成温度、应变值的读取；所述可控硅触发电路板、压缩机控制器将测控软件的控制信号传达至环境养护箱温度控制系统，用以实时控制环境养护箱的温度。进一步地，所述环境养护试验箱的温度范围为-20℃～100℃，温度控制精度为±0.5℃。进一步地，所述电阻应变片由工作应变片和温度补偿器组成，以全桥方式连接。本申请还公开了一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验方法，其具体包括以下步骤：S1，将混凝土原材料放入恒温房间中24h，按照设定的配合比搅拌成混凝土拌合物；S2，将步骤S1中的混凝土拌合物分别浇筑至温度历程测试装置、约束圆环试验装置及混凝土力学性能试模中；将约束圆环试验装置和部分混凝土力学性能试模放入环境养护试验箱中养护，另一部分混凝土力学性能试模放入常温房间中养护；S3，通过计算机测控装置将混凝土温度历程测试装置实时测得的温度数据作为环境养护试验箱的温度输入参数，用以控制环境养护试验箱的温度变化；启动温度历程测试装置、约束圆环试验装置和环境模拟养护箱；通过计算机测控装置实时测试环境温度变化；混凝土试件养护至设定龄期、混凝土开裂及试验结束时，分别测试同条件养护和常温养护混凝土试块的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量；S4，混凝土温度历程测试试件降至常温时，若混凝土圆环试件收缩应力未出现突降，将环境养护箱温度以1℃～2℃/h的速率强制降温，直至混凝土圆环试件收缩应力出现突降；S5，测试结束后，比较分析混凝土温度历程曲线、自然环境温度曲线、混凝土试件各龄期的力学性能数据和圆环试件约束应力发展曲线，实现对混凝土早龄期温度应力抗裂性能的综合评价。本专利技术有益效果：本专利技术提供的一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验设备及方法，其结构合理，具有以下技术效果：（1）本申请分别采用混凝土膨胀应力测试圆环装置和混凝土收缩应力测试圆环装置测试混凝土早龄期约束应力，在混凝土浇筑成型后即可开始测试混凝土膨胀、收缩应力，可获得混凝土膨胀、收缩应力全曲线；（2）本申请采用混凝土温度历程测试装置实现了不同配合比、不同保温效果、不同环境温度的混凝土自浇筑开始的温度历程曲线的测试，并可同步控制环境养护试验箱的温度变化；（3）本申请可同时测试与混凝土圆环试件同条件养护、和常温环境下的混凝土试块抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量等力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验系统，其特征在于，包括混凝土温度历程测试装置、约束圆环试验装置、环境养护试验箱及计算机测控装置，所述计算机测控装置分别与所述混凝土温度历程测试装置、约束圆环试验装置及环境养护试验箱连接；所述混凝土温度历程测试装置包括保温筒（1）、试样筒（2）、保温盖板（3）及预埋测温管（4），所述试样筒（2）设置在保温筒（1）的内部，混凝土试件（6）设置在试样筒（2）内，所述预埋测温管（4）预设在混凝土试件（6）内，所述保温盖板（3）设置在试样筒（2）的上部，所述温度传感器设置在预埋测温管（4）中并与计算机测控装置连接；所述约束圆环试验装置包括混凝土收缩应力测试装置（7）及混凝土膨胀应力测试装置（8），其为内环、外环结构，混凝土试件（6）浇筑在内环与外环之间的空腔内，约束圆环试验装置上的电阻应变片（14）与计算机测控装置连接；所述环境养护试验箱包括环境养护箱体及温度控制系统，所述环境养护箱体上的信号转换装置（24）与计算机测控装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于圆环法的混凝土早龄期温度应力试验系统，其特征在于，包括混凝土温度历程测试装置、约束圆环试验装置、环境养护试验箱及计算机测控装置，所述计算机测控装置分别与所述混凝土温度历程测试装置、约束圆环试验装置及环境养护试验箱连接；所述混凝土温度历程测试装置包括保温筒（1）、试样筒（2）、保温盖板（3）及预埋测温管（4），所述试样筒（2）设置在保温筒（1）的内部，混凝土试件（6）设置在试样筒（2）内，所述预埋测温管（4）预设在混凝土试件（6）内，所述保温盖板（3）设置在试样筒（2）的上部，所述温度传感器设置在预埋测温管（4）中并与计算机测控装置连接；所述约束圆环试验装置包括混凝土收缩应力测试装置（7）及混凝土膨胀应力测试装置（8），其为内环、外环结构，混凝土试件（6）浇筑在内环与外环之间的空腔内，约束圆环试验装置上的电阻应变片（14）与计算机测控装置连接；所述环境养护试验箱包括环境养护箱体及温度控制系统，所述环境养护箱体上的信号转换装置（24）与计算机测控装置连接。2.根据权利要求1所述温度应力试验系统，其特征在于，所述混凝土收缩应力测试装置（7）包括铟钢内圆环（9），塑料外圆环（10）及塑料底座（11）；所述铟钢内圆环（9）由铟钢棒材经热处理加工一体成型，所述塑料外圆环（10）由两个半模组成，连接螺栓（13）将两个半模固定，由定位螺栓（12）将塑料外圆环（10）定位；所述电阻应变片（14）设置在铟钢内圆环（9）内侧1/2高度处并间隔180°粘贴。3.根据权利要求2所述温度应力试验系统，其特征在于，所述铟钢内圆环（9）的外直径为250～400mm，其厚度为20～50mm；所述塑料外圆环（10）的内直径为400～550mm，其厚度为10～20mm。4.根据权利要求1所述温度应力试验系统，其特征在于，所述混凝土膨胀应力测试装置（8）包括塑料内圆环（15），铟钢外圆环（16）及塑料底座（11）；所述铟钢外圆环（16）由铟钢棒材经热处理加工一体成型，塑料内圆环（15）由两个半模及连接块（17）组成，连接螺栓（13）及连接块（17）将两个半模固定，由定位螺栓（12）将铟钢外圆环（16）定位；所述电阻应变片（14）设置在铟钢外圆环（16）内侧1/2高度处并间隔180°粘贴。5.根据权利要求4所述温度应力试验系统，其特征在于，所述塑料内圆环（15）的外直径为250～400mm，其厚度为10～20mm；所述铟钢外圆环（16）的内直径为400～550mm，其厚度为10～30mm。6.根据权利要求1所述温度应力试验系统，其特征在于，所述环境养护箱体由有效箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国友，张涛，郑邦友，陈俊，霍亮，胡亮亮，张楠，钟志全，蔺喜强，
申请(专利权)人：中国建筑股份有限公司，中建工程研究院有限公司，中建隧道建设有限公司，中国建筑第五工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11