混凝土基准时间确定方法及应力应变监测试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于混凝土机械性能测试技术领域，涉及一种混凝土基准时间确定方法及应力应变监测试验装置，包括：在待测混凝土中插入超声波信号发射探头和超声波信号接收探头；超声波信号接收探头按照预设时间间隔采样；检测采集的超声波信号的波速，波速经过显著增加后趋于平缓，记录波速趋于平缓时的时间节点，并将时间节点作为基准时间。本发明专利技术中方案可以更准确的确定基准时间，且不需要划定专门区域，且可以更直观准确的对混凝土的应力应变进行监测。以更直观准确的对混凝土的应力应变进行监测。以更直观准确的对混凝土的应力应变进行监测。

【技术实现步骤摘要】
混凝土基准时间确定方法及应力应变监测试验装置


[0001]本专利技术涉及一种混凝土基准时间确定方法及应力应变监测试验装置，属于混凝土机械性能测试


技术介绍

[0002]水工混凝土应力应变监测是高混凝土坝安全管理的重要技术环节，是评估大坝施工期和运行期结构安全不可或缺的重要依据。已有工程实践表明，相对于变形、渗流和温度监测，应力应变监测成果可靠性不高，易于对混凝土造成损坏。一方面，是因为在应力应变监测时，结果的影响因素较多，特别是应变测量的基准时间通常采用混凝土的终凝时刻，但该时刻会受水泥的品种、浇筑温度和气温等因素的影响会发生变化，若将其作为定值则会导致监测结果不准确；另一方面，应力应变监测实际实施时，往往需要划定专门区域，剔除大粒径骨料后再埋入混凝土，仅能间接反映某点的应力状态，无法表征全级配混凝土代表性单元体积的真实变形，导致实际混凝土受到的应力应变与通过有限元计算等预测方法获得的结果相距甚远。朱伯芳等通过“数字监控”的方式进行混凝土应力应变分析，其以变形监测数据作为依据，反馈分析混凝土坝各点应力，为智能监控提供依据。然而，该方法并不能完全替代对混凝土坝真实应力应变状态的监测。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种混凝土基准时间确定方法及应力应变监测试验装置，其可以更准确的确定基准时间，且不需要划定专门区域，且可以更直观准确的对混凝土的应力应变进行监测。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：一种混凝土基准时间确定方法，包括：在待测混凝土中插入超声波信号发射探头和超声波信号接收探头；超声波信号接收探头按照预设时间间隔采样；检测采集的超声波信号的波速，波速经过显著增加后趋于平缓，记录波速趋于平缓时的时间节点，并将时间节点作为基准时间。
[0005]进一步，波速是否趋于平缓由波速梯度值确定，波速梯度值的公式为：
[0006][0007]其中，V是波速，t是时间，V
grad
是波速梯度值。
[0008]进一步，当波速梯度值下降至最大波速梯度值的15％
‑
25％时，认为波速已经趋于平缓。
[0009]进一步，超声波信号发射探头和超声波信号接收探头通过两根声测管插入待测混凝土中，两根声测管间隔设置，其中均放入水，并将超声波信号发射探头和超声波信号接收探头分别插入两根声测管中，进行超声波检测。
[0010]本专利技术还公开了一种混凝土应力应变监测试验装置，包括：恒温水浴单元、模具、加肋带孔板、砝码和超声检测单元；模具放置在恒温水浴单元中，其用于浇筑待测混凝土，
并将待测混凝土分成三个部分，在第一部分的混凝土中只放置应变计；第二部分的混凝土上设置加肋带孔板，在加肋带孔板上放置预设重量的砝码，进行加压情况下的应变检测；第三部分的混凝土中放置超声检测单元，超声检测单元实施上述任一项混凝土基准时间确定方法。
[0011]进一步，超声检测单元包括两根插入待测混凝土中的声测管，两根声测管间隔设置，两根声测管中均注入水，其中一根声测管中放置超声波信号发射探头，另一跟声测管中放置超声波信号接收探头，超声波信号发射探头连接超声发射器，超声波信号接收探头连接超声接收器。
[0012]进一步，应变计获得混凝土的应变结果后，结合混凝土的线膨胀系数、自生体积变形量和徐变试验结果，计算混凝土的应力值，将应力值与砝码施加的应力进行比较，从而对应力计算结果进行验证。
[0013]进一步，加肋带孔板包括两个相互平行的带孔板，带孔板放置在第二部分的混凝土顶部，两个带孔板之间设置若干加肋板，各个加肋板之间互相平行，且加肋板与带孔板垂直。
[0014]进一步，加肋带孔板上设置减震弹性垫。
[0015]进一步，恒温水浴单元包括水槽，水槽为有机玻璃水槽，水槽外壁包裹隔热材料进行隔热。
[0016]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0017]1、现有技术是选取混凝土的终凝时刻作为基准时间，但是终凝时刻会受到水泥的品种、浇筑温度和气温因素的影响，并不是确定的，因此导致监测结果不准的问题，拟采用超声波检测技术，通过对混凝土硬化过程波速进行实时测量，根据混凝土硬化过程波速历时发展规律自动确定基准时间。
[0018]2、现在针对应力应变监测，往往需要划定专门区域，剔除大粒径骨料，监测结果无法直观反映混凝土的实际应力，因此研究了全级配混凝土中可以使用的智能无应力计、智能应变计组，本专利技术中方案无需提前划定监测区域，在获取混凝土试件的总应变后，结合混凝土试件的线膨胀系数/自生体积变形/徐变试验结果，并扣除应变计实测变形中的非应力变形部分，即可获得由外力产生的真实变形，通过计算可获得混凝土的真实应力。
附图说明
[0019]图1是本专利技术一实施例中P波波速与波速梯度随混凝土龄期变化曲线，图1(a)是P波波速随混凝土龄期变化的曲线；图1(b)为P波波速梯度随混凝土龄期变化的曲线；其中，图1(a)中的三角点表示的是波速最大梯度值V
grad_max
的20％在波速曲线上的示意点；图1(b)中的三角点表示的是波速最大梯度值V
grad_max
的20％在波速梯度曲线上的示意点；
[0020]图2是本专利技术一实施例中混凝土应力应变监测试验装置的结构示意图；
[0021]图3是本专利技术一实施例中超声检测单元的结构示意图。
[0022]附图标记说明
[0023]1‑
超声波信号发射探头；2
‑
超声波信号接收探头；3
‑
钢管；4
‑
水槽；5
‑
混凝土垫块；6
‑
模具；7
‑
加肋带孔板；71
‑
带孔板；72
‑
加肋板；8
‑
应变计；9
‑
减震弹性垫；10
‑
隔热材料；11
‑
加热单元；12
‑
温度计；13
‑
超声发射器；14
‑
超声接收器。
具体实施方式
[0024]为了使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方向，通过具体实施例对本专利技术进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本专利技术，它们不应该理解成对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0025]为了解决现有技术中将混凝土的终凝时刻作为基准时间不准确的问题，以及现有混凝土应力应变监测试验装置不够直观准确的问题，本专利技术提供了一种混凝土基准时间确定方法及应力应变监测试验装置，其通过对混凝土硬化过程波速进行实时测量，根据混凝土硬化过程波速历时发展规律自动确定基准时间；在进行应力应变检测时，无需提前划定监测区域，通过获得混凝土的总应力，结合混凝土试件的线膨胀系数、自生体积变形量和徐变试验结果，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土基准时间确定方法，其特征在于，包括：在待测混凝土中插入超声波信号发射探头和超声波信号接收探头；所述超声波信号接收探头按照预设时间间隔采样；检测采集的超声波信号的波速，所述波速经过显著增加后趋于平缓，记录所述波速趋于平缓时的时间节点，并将所述时间节点作为基准时间。2.如权利要求1所述的混凝土基准时间确定方法，其特征在于，所述波速是否趋于平缓由波速梯度值确定，所述波速梯度值的公式为：其中，V是波速，t是时间，V
grad
是波速梯度值。3.如权利要求2所述的混凝土基准时间确定方法，其特征在于，当所述波速梯度值下降至最大波速梯度值的15％
‑
25％时，认为所述波速已经趋于平缓。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的混凝土基准时间确定方法，其特征在于，所述超声波信号发射探头和超声波信号接收探头通过两根声测管插入待测混凝土中，两根所述声测管间隔设置，其中均放入水，并将超声波信号发射探头和超声波信号接收探头分别插入两根声测管中，进行超声波检测。5.一种混凝土应力应变监测试验装置，其特征在于，包括：恒温水浴单元、模具、加肋带孔板、砝码和超声检测单元；所述模具放置在所述恒温水浴单元中，其用于浇筑待测混凝土，并将待测混凝土分成三个部分，在第一部分的混凝土中只放置应变计；第二部分的混凝土上设置加肋带孔板，在所述加肋带孔板上放置预...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文杰，商峰，刘毅，张国新，
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：