一种通过净浆自由变形试验以判定混凝土抗开裂性能的方法技术

本发明专利技术属于土木工程领域，特别涉及到了一种通过净浆自由变形试验以判定混凝土抗开裂性能的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、计算净浆的热膨胀系数；步骤2、计算净浆自收缩；步骤3、计算混凝土自收缩；步骤4、混凝土温度变形模拟；步骤5、混凝土约束力预测；步骤6、混凝土抗开裂性能判定。在本发明专利技术中，该方法可以剥离骨料影响，通过浆体的试验情况间接判定混凝土的抗裂性能。且因为该方法使用不含有骨料的净浆进行试验，避免试验的时候受到骨料尺寸的限制，使用小型温度应力试验机试验也能获得混凝土抗开裂能力。能获得混凝土抗开裂能力。能获得混凝土抗开裂能力。

【技术实现步骤摘要】
一种通过净浆自由变形试验以判定混凝土抗开裂性能的方法


[0001]本专利技术属于土木工程领域，特别涉及到了一种通过净浆自由变形试验以判定混凝土抗开裂性能的方法。

技术介绍

[0002]现有技术方案是使用大型温度应力试验机，使用长度多为1m以上的混凝土试件进行试验。大型温度应力试验机的试验模式有两种，分别是自由变形和全约束模式。在自由变形模式下，试件的轴向应力始终保持在0.01MPa内，在早期膨胀或者之后的收缩阶段，当试件的应力达到设定的阈值
±
0.01MPa时，步进电机将会启动，强制试件发生位移，使之恢复到0应力水平。在全约束模式下，试件的变形始终保持在1μm以内，当试件发生自由变形，应力达到设定的阈值
±
1μm时，步进电机将会启动，强制试件发生位移，使试件保持原始长度。
[0003]试验采取半绝热养护模式，通过在试件中部、端部和气流循环室中放置温度传感器，以试件中部的温度传感器为主，试件端部和气流循环室中的温度传感器追踪试件中部传感器，当温度差超过设定值时，电脑程序控制加热棒和风机，对试件进行加热，并且通过气流循环，对试件整体进行加热，减少热量散失，使热量损失最小化。在试验之前使用预先铺设的塑料薄膜对试件进行密封，忽略干燥收缩的影响。
[0004]现有技术的客观缺点：1、早龄期混凝土的开裂是由浆体开裂导致，但是现有大型温度应力试验机无法剥离骨料影响，研究浆体的抗开裂性能。2、现有大型温度应力试验机需要多人协同操作，占地面积较大，单价较高。

技术实现思路
r/>[0005]为了解决上述目的，本专利技术的首要目的在于提供一种通过净浆自由变形试验以判定混凝土抗开裂性能的方法，该方法可以剥离骨料影响，通过浆体的试验情况间接判定混凝土的抗裂性能。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种通过净浆自由变形试验以判定混凝土抗开裂性能的方法，该方法使用不含有骨料的净浆进行试验，避免试验的时候受到骨料尺寸的限制，使用小型温度应力试验机试验也能获得混凝土抗开裂能力。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。
[0008]一种通过净浆自由变形试验以判定混凝土抗开裂性能的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，
[0009]步骤1、计算净浆的热膨胀系数：采用温度应力试验机对不含有骨料的净浆进行自由变形试验，获取净浆自由变形试验结果后计算净浆的热膨胀系数；且在净浆自由变形试验还得到净浆温度历程；
[0010]步骤2、计算净浆自收缩：净浆的热膨胀系数确定以后，计算出净浆的温度变形和净浆的自收缩；
[0011]步骤3、计算混凝土自收缩：根据净浆的自收缩，计算出相同水灰比的混凝土的自
收缩；
[0012]步骤4、混凝土温度变形模拟：通过DIANA软件建模结合计算出来的相同水灰比混凝土的自收缩结果；计算混凝土热膨胀系数，并将该混凝土热膨胀系数与净浆自由变形试验得到的净浆温度历程共同输入DIANA中，进行混凝土温度变形模拟。注：之所以使用净浆的温度历程模拟混凝土温度变形，是因为试验发现相同水灰比的净浆和混凝土的温度历程相似，故近似代替；
[0013]步骤5、混凝土约束力预测：混凝土温度变形模拟与混凝土的自收缩结合，计进行混凝土的自由变形模拟；确定混凝土开裂时间后，依据人工神经网络模型，并结合混凝土的自由变形模拟、混凝土开裂时间，从而获得混凝土约束力预测；
[0014]步骤6、混凝土抗开裂性能判定：结合混凝土约束力预测和混凝土温度历程模拟，以实现混凝土抗开裂性能判定。
[0015]在本专利技术中，该方法可以剥离骨料影响，通过浆体的试验情况间接判定混凝土的抗裂性能。且因为该方法使用不含有骨料的净浆进行试验，避免试验的时候受到骨料尺寸的限制，使用小型温度应力试验机试验也能获得混凝土抗开裂能力。因此可以将大型温度应力试验机尺寸缩小为小型温度应力试验机，尺寸缩小后的试件尺寸为50mm*50mm*350mm。在试验之前使用预先铺设的塑料薄膜对试件进行密封，忽略干燥收缩的影响。在自由变形模式下，可以得到试件的自由变形。在忽略干燥收缩的情况下，试件的自由变形由自收缩和温度变形叠加而成。
[0016]进一步的，在步骤1中，使用以下模型计算净浆的热膨胀系数：
[0017][0018]α0＝60
[0019][0020]式中：α(t)——净浆热膨胀系数(
×
10
‑
6℃
‑
1)；α0——净浆液态的热膨胀系数，取60
×
10
‑
6℃
‑
1；α
h
——取10
×
10
‑
6℃
‑
1；t
c
——净浆弹性模量发展时间参数；t——龄期(h)；ΔT——净浆自由变形试验前24h最大温升(℃)；W/B——水胶比(ΔT由净浆自由变形试验获得，t
c
由上述第三个式子计算得到；其余由净浆配合比得到)。在这里，工程建设需要某一强度等级的混凝土，而同一强度等级的混凝土配合比不是唯一的。或者水灰比不同，或者所用原材料不同，需要通过试配最终确定。试验的目的就是对配合比进行优化，最终选择的配合比是保证混凝土在达到某一强度等级的前提下，抗开裂能力最强。因此这里的净浆配合比是进行试验前事先确定好的。
[0021]进一步的，在步骤2中，计算温度变形和自收缩的模型为：
[0022]ε
t
(t)＝∑α
T
(t)ΔT
[0023]ε
c
(t)＝ε
free
(t)
‑
ε
t
(t)
[0024]式中：ε
c
(t)——自收缩；ε
free
(t)——自由变形；ε
t
(t)——温度变形；α
T
(t)——净浆的热膨胀系数(
×
10
‑
6℃
‑
1)；ΔT——温度差(℃)。α
T
(t)也就是上面的α(t)。
[0025]进一步的，在步骤3中，确定自收缩和温度变形的起始时刻，将自由变形速率开始
显著增加的时刻确定为自收缩和温度变形的起始时刻；变形分离得到的自收缩ε
总
(即为上述的ε
c
(t)——自收缩)包括液态阶段产生的自收缩ε
液
(ε
液
是时间从0到变形显著增加时刻的自收缩。因为在0到变形显著增加的时刻内，净浆为液态，故将此阶段的自收缩叫做ε
液
)；ε
总
减去ε
液
，得到能够产生开裂风险的自收缩ε
p
。因为在浆体硬化之前液态阶段产生的变形并没有增加开裂风险，因此有必要确定自收缩和温度变形的起始时刻。
[0026]进一步的，在步骤3中，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过净浆自由变形试验以判定混凝土抗开裂性能的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，步骤1、计算净浆的热膨胀系数：采用温度应力试验机对不含有骨料的净浆进行自由变形试验，获取净浆自由变形试验结果后计算净浆的热膨胀系数；且在净浆自由变形试验还得到净浆温度历程；步骤2、计算净浆自收缩：净浆的热膨胀系数确定以后，计算出净浆的温度变形和净浆的自收缩；步骤3、计算混凝土自收缩：根据净浆的自收缩，计算出相同水灰比的混凝土的自收缩；步骤4、混凝土温度变形模拟：通过DIANA软件建模结合计算出来的相同水灰比混凝土的自收缩结果；计算混凝土热膨胀系数，并将该混凝土热膨胀系数与净浆自由变形试验得到的净浆温度历程共同输入DIANA中，进行混凝土温度变形模拟；步骤5、混凝土约束力预测：混凝土温度变形模拟与混凝土的自收缩结合，计进行混凝土的自由变形模拟；确定混凝土开裂时间后，依据人工神经网络模型，并结合混凝土的自由变形模拟、混凝土开裂时间，从而获得混凝土约束力预测；步骤6、混凝土抗开裂性能判定：结合混凝土约束力预测和混凝土温度历程模拟，以实现混凝土抗开裂性能判定。2.根据权利要求1所述的一种通过净浆自由变形试验以判定混凝土抗开裂性能的方法，其特征在于，在步骤1中，使用以下模型计算净浆的热膨胀系数：α0＝60式中：α(t)——净浆热膨胀系数(
×
10
‑
6℃
‑
1)；α0——净浆液态的热膨胀系数，取60
×
10
‑
6℃
‑
1；α
h
——取10
×
10
‑
6℃
‑
1；t
c
——净浆弹性模量发展时间参数；t——龄期(h)；ΔT——净浆自由变形试验前24h最大温升(℃)；W/B——水胶比。3.根据权利要求2所述的一种通过净浆自由变形试验以判定混凝土抗开裂性能的方法，其特征在于，在步骤2中，计算温度变形和自收缩的模型为：ε
t
(t)＝∑α
T
(t)ΔTε
c
(t)＝ε
free
(t)
‑
ε
t
(t)式中：ε
c
(t)——自收缩；ε
free
(t)——自由变形；ε
t
(t)——温度变形；α
T

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫仑，林志海，胡晓泉，
申请(专利权)人：深圳前海砼源建设科技有限公司，
类型：发明
国别省市：