混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备与测试方法技术

本发明专利技术公开了一种混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备，包括模板系统、混凝土试件、防渗系统、加载系统、测量系统与采集系统。模板系统包括模板底板与两个对称的侧模板，该模板底板与侧模板共同构成混凝土试件的浇筑空间。防渗系统包括表面防渗漆、套膜与防渗胶，所述加载系统为混凝土抗渗仪。测量系统包括应变传感器、温度传感器、渗透压力传感器。所述采集系统输入端与测量系统中的应变传感器、温度传感器与渗透压力传感器相连，输出端与计算机相连。该混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备与测试方法可针对混凝土材料渗流场作用下压力变化导致的变形特性进行测试，弥补水工混凝土渗透变形参数方面的不足。混凝土渗透变形参数方面的不足。混凝土渗透变形参数方面的不足。

【技术实现步骤摘要】
混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备与测试方法


[0001]本专利技术涉及混凝土材料渗透变形系数测试设备与测试方法，具体涉及一种混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备与测试方法。

技术介绍

[0002]水工结构大量采用混凝土材料，材料特性对于工程安全和正常使用至关重要。目前混凝土材料发热量、导热系数、线胀系数等热学参数，弹性模量、泊松比等力学参数以及自身体积变形、徐变等变形特性试验方法比较成熟，但混凝土渗透压力变化及其带来的变形特性研究缺乏。工程实践表明，混凝土内部渗透压力变化会引起混凝土变形，文献《公伯峡堆石坝混凝土面板湿度变形研究》指出有些混凝土结构通水运行9年，湿度变形增加30到280με。文献《高拱坝坝踵应力实测与弹性计算结果差异原因分析》指出大坝坝踵常年浸没在水中，导致该处混凝土孔隙水压力远大于其他部位，孔隙水压力产生的混凝土压胀变形不可忽略。因此，准确测量混凝土渗透压力变化引起的变形对混凝土坝工程建设与运行具有重要意义。
[0003]专利CN107816936A，采用浸水前后对比的方法得到湿胀变形，可以反映混凝土由干变湿条件下湿胀变形，提供一种得到非标准温度下硬化水工混凝土湿胀变形的方法，可以解决无法测量并分离出混凝土在非标准温度下的湿胀变形的问题，能够获得真实环境条件下硬化水工混凝土浸水后的湿胀变形，但无法测量渗流场作用下不同渗透压力条件的材料变形特性。专利CN203133070U提出了一种湿胀变形量的测试装置，主要用于测试混凝土在不同龄期湿胀(膨胀率)的要求，通过使用此测试装置，可根据不同龄期进行测试，也可每天进行一次读数，可绘制曲线图，并观察湿胀的范围和规律，但同样是无法考虑渗透压力变化条件下的变形特性。文献《水胶比因素影响下水工混凝土湿胀变形试验与模型研究》研究了不同水胶比下的水工混凝土湿胀变形特性，结合大坝不同部位的混凝土配合比，测量了混凝土完全浸水状态和不同水胶比情况下的湿胀系数，但浸水渗流场作用下水压变化导致的应变未能考虑。文献《室内非标准养护水工混凝土湿胀变形试验》测量了混凝土不同养护条件下的湿胀系数，设计了2种不同养护状态：1)室内包裹养护；2)室内不包裹养护，但浸水渗流场作用下水压变化导致的应变仍未能考虑。文献《不同粉煤灰掺量对混凝土路基防水性能的影响研究》提供了一般的混凝土渗透系数的测量方法，划分混凝土试件的过水面积，对试件其余表面进行封蜡处理，蜡泥选用环氧树脂。采用HS
‑
4型混凝土抗渗仪，在试件底部从0MPA逐级施压，每组配比分别选取5个试件取平均值，作为混凝土水渗透系数，但该方法并未测量分析压力变化下的湿胀系数。
[0004]大量实践经验表明，在长期浸泡作用下，大坝尤其是上游面混凝土因库水入渗，混凝土渗压和饱和度会产生变化，内部渗透压力的变化可能会对应变测值产生影响，采用特殊设计的抗渗仪和应变计等开展渗透压力(孔隙水压力)对混凝土应变应力影响室内试验，并结合混凝土试件细观数值试验，研究渗透压力(孔隙水压力)对混凝土的应变应力影响机理。通过渗透压力对应变计组测值影响研究成果，可研究优化各种类型如五向、七向、九向
等应变计组应力应变转换方法，计算混凝土测点应力。所以，本专利技术针对混凝土材料渗流场作用下，压力变化导致的变形特性进行测试，弥补水工混凝土湿胀参数方面的不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备与测试方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0007]一种混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备，包括模板系统、混凝土试件、防渗系统、加载系统、测量系统与采集系统。
[0008]所述模板系统包括模板底板与两个对称的侧模板，所述两个侧模板与模板底板之间分别用螺栓紧固连接，共同构成混凝土试件的浇筑空间。所述模板底板与侧模板材料可选用钢或铸铁等材质。
[0009]所述防渗系统包括表面防渗漆、套膜与高强度密封胶，所述表面防渗漆均匀喷涂于混凝土试件的侧面，防渗漆优选环氧底漆、环氧中漆和环氧面漆。混凝土试件底部装在套膜中，密封套膜顶部与混凝土试件接触处用高强度密封胶密封连接，套膜固定在加载系统上。
[0010]所述加载系统为混凝土抗渗仪。
[0011]所述测量系统包括应变传感器、温度传感器、渗透压力传感器，传感器优选体积小、防水性好、精度高的传感器。所述采集系统输入端与测量系统中的应变传感器、温度传感器与渗透压力传感器相连，输出端与计算机相连。
[0012]优选的，所述模板系统底板为圆盘形，侧模板上部为等直径圆管，下部为变直径圆台形，沿竖直方向对称切开，两个侧模板连接处为带有螺孔的翼缘，侧模板与模板底板连接处为带有螺孔的圆环形法兰盘。
[0013]优选的，所述套膜上部为上小下大的变直径圆管形状，下部为带有螺孔的圆环形法兰盘，通过螺栓与加载系统紧固连接。所述套膜内尺寸与模板系统侧模板下部的内尺寸相同，所述混凝土试件紧贴于套膜内侧。
[0014]优选的，所述应变传感器、温度传感器与渗透压力传感器均为长条形，竖向埋设于混凝土试件中部，导线与传感器连接部位采用高强度密封胶密封，优选硅橡胶与环氧树脂进行密封。
[0015]一种混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备的测试方法，包括如下步骤：
[0016]步骤一：设计混凝土配合比，进行混凝土试件浇筑，浇筑过程中，在混凝土振捣前埋设应变传感器、温度传感器与渗透压力传感器，振捣过程中应避免传感器损坏，混凝土试件养护至初凝后拆除模板系统，继续养护至所需龄期；
[0017]步骤二：混凝土试件养护成型后，擦拭混凝土试件表面，在混凝土试件侧面喷涂表面防渗漆，首先喷涂防渗漆底漆，而后喷涂防渗漆中漆、面漆，采用高强度密封胶封装传感器导线与混凝土试件接触处，先用硅橡胶密封以保护传感器导线，再用环氧树脂密封；
[0018]步骤三：采用压力机将混凝土试件压入套膜中，用螺栓将套膜紧固到加载系统上，并采用高强度密封胶密封套膜顶部与混凝土试件接触处。
[0019]步骤四：将混凝土试件通水饱和，进行渗流场作用下的加压试验，并测量温度、压
力和变形，压力变化区间至少大于0.4MPa，并分3次以上；
[0020]步骤五：基于测试结果进行压胀系数分析，得到压胀系数；
[0021]优选的，所述基于测试结果进行压胀系数分析的方法如下：
[0022]根据温度传感器测量的温度变化计算温度应变ε
T
，而后计算混凝土水压作用下的湿胀系数β，计算公式如下：
[0023]ε
w
＝ε
‑
ε
T
‑
ε
G
[0024]ε
T
＝α
·
ΔT
[0025][0026]式中，ε为应变计的测量值，ε
T
为混凝土的温度应变，α为混凝土线膨胀系数，ε
w
为湿胀变形，ε<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备，其特征在于，包括模板系统(1)、混凝土试件(2)、防渗系统(3)、加载系统(4)、测量系统(5)与采集系统(6)；所述模板系统(1)包括模板底板(7)与两个对称的侧模板(8)，所述两个侧模板(8)与模板底板(7)之间分别用螺栓紧固连接，共同构成混凝土试件(2)的浇筑空间；所述防渗系统(3)包括表面防渗漆(9)、套膜(10)与高强度密封胶(11)，所述表面防渗漆(9)均匀喷涂于混凝土试件(2)的侧面；混凝土试件(2)底部装在套膜(10)中，密封套膜(10)顶部与混凝土试件(2)接触处用高强度密封胶(11)密封连接，套膜(10)固定在加载系统(4)上；所述加载系统(4)为混凝土抗渗仪；所述测量系统(5)包括设在混凝土试件(2)内的应变传感器(12)、温度传感器(13)、渗透压力传感器(14)；所述采集系统(6)输入端与测量系统(5)中的应变传感器(12)、温度传感器(13)与渗透压力传感器(14)相连，输出端与计算机相连。2.根据权利要求1所述的一种混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备，其特征在于：所述模板系统(1)底板为圆盘形，侧模板(8)上部为等直径圆管，下部为变直径圆台形，沿竖直方向对称切开，两个侧模板(8)连接处为带有螺孔的翼缘，侧模板(8)与模板底板(7)连接处为带有螺孔的圆环形法兰盘。3.根据权利要求1所述的一种混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备，其特征在于：所述套膜(10)上部为上小下大的变直径圆管形状，下部为带有螺孔的圆环形法兰盘，通过螺栓与加载系统(4)紧固连接；所述套膜(10)内尺寸与模板系统(1)的侧模板(8)下部的内尺寸相同，所述混凝土试件(2)紧贴于套膜(10)内侧。4.根据权利要求1所述的一种混凝土材料渗流场作用下变形系数测试设备，其特征在于：所述应变传感器(12)、温度传感器(13)与渗透压力传感器(14)均为长条形，竖向埋设于混凝土试件(2)中部，导线与各个传感器连接部位采用密封胶密封。5.根据权利要求1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国新，贾凡，胡银涛，郭棉明，耿峻，周秋景，丁宇，程恒，雷峥琦，刘顶明，刘勇军，陈子寒，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：