[发明专利]一种模拟和监测混凝土膨胀开裂的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程中钢筋混凝土耐久性监测领域，具体涉及一种模拟和监测混凝土膨胀开裂的装置和方法。

背景技术

钢筋锈蚀引起的混凝土膨胀开裂是导致钢筋混凝土结构耐久性失效的主要因素，由钢筋锈蚀引起的结构过早破坏已成为世界各国普遍关注的问题，多数学者采用自然暴露等试验方法来观察钢筋锈蚀的影响。但由于自然暴露等试验方法的试验周期较长，同时需要控制环境因素，该试验方法较为复杂，部分学者开始转向钢筋锈蚀的模拟试验，模拟试验能在较短时间内模拟钢筋锈蚀引起的混凝土膨胀和开裂。目前，主要有下列两种模拟方法：一种方法是采用温度膨胀环来代替锈蚀产物，通过温度膨胀模拟锈蚀产物的体积膨胀作用，随着膨胀环厚度的增大可以模拟钢筋锈蚀的发展过程；另一种方法是通过油压、水压等模拟钢筋锈胀力实验，得到了当混凝土膨胀开裂各个过程所对应的压力值。然而上述方法仅能得到压力值和混凝土保护层间的关系，无法得到钢筋锈蚀引起的混凝土膨胀开裂的应变。

专利号为ZL 200720055746.8的实用新型专利公开了一种钢筋锈蚀监测装置，通过把一根监测钢筋固定于由碳纤维机敏材料浇筑形成的柱体内，钢筋外同轴套设有内外两层钢丝网电极圆筒，该两层圆筒构成同轴圆筒电容器，钢筋锈蚀时会使碳纤维机敏材料膨胀，通过测量其电性能参数的变化来监测钢筋的锈蚀状况。然而碳纤维具有疏水性，在水泥浆体中分散较为困难，浇筑时碳纤维的分布不均会导致测量结果出现偏差。另外，混凝土具有一定的腐蚀性，对钢丝网电容器势必也将造成影响。

授权公告号为CN 101122596B的发明专利公开了一种混凝土开裂敏感性测试装置，由一干燥收缩测试装置，一自收缩测试装置及一约束收缩测试装置组合而成，所述自收缩测试装置由一高精密数字位移计、一混凝土密封模具桶，及一用于测量混凝土温度的测温设备构成；所述约束收缩测试装置包括一圆柱体两端留有孔口的钢模具、一低弹模纤维筋、一差动变压数字位移测试系统及计算机系统，所述低弹模纤维筋轴向贯穿过模具，所述差动变压数字位移测试系统的位移计连接低弹模纤维筋两端，并通过数据电缆连接于计算机系统。虽然该装置中的传感器不是埋入式的，没有和混凝土温度变形不同步的问题，测量不受混凝土弹性模量的影响，但是混凝土密封模具桶对混凝土有约束作用，不能准确反映混凝土膨胀开裂，因此，无法准确地模拟和监测混凝土膨胀开裂。

发明内容

本发明提供了一种模拟和监测混凝土膨胀开裂的装置，采用混凝土试件内部加压的方式模拟钢筋锈胀力，并在混凝土试件内部布设应变传感器，用以监测混凝土膨胀开裂引起的混凝土应变。

一种模拟和监测钢筋混凝土膨胀开裂的装置，包括：

设有沿轴向通孔的钢棒，所述的钢棒中部设有沿径向的出液孔；

套在所述的钢棒上的热缩管，所述的热缩管通过喉箍固定在所述的钢棒上；

所述的钢棒的两端分别接有加压注液设备和压力表；

设置在混凝土试件内部的应变传感器、与所述的应变传感器连接的应变采集仪器和设置在混凝土试件上的百分表。

以下作为本发明优选的技术方案：

所述的钢棒的通孔内壁带有螺纹，该钢棒的一端与加压注液设备螺纹连接，该钢棒的另一端与压力表螺纹连接，采用螺纹连接，使得加压注液设备和压力表与钢棒安装和拆下都十分方便，方便本发明模拟和监测混凝土膨胀开裂的装置的使用。

设置出液孔后，使得混凝土试件承受一定的液压，从而模拟钢筋锈蚀引起的混凝土膨胀开裂，一般混凝土试件的内径与实际钢筋的外径一致。所述的出液孔为三个，该三个出液孔等弧度设置，使得混凝土试件受到的膨胀力与实际情况基本一致，进一步提高了模拟和监测准确程度，进一步优选，该三个出液孔在同一平面等弧度设置。

所述的应变传感器可选择电阻应变片、光纤光栅、分布式光纤等中的一种，用于监测混凝土试件的膨胀开裂信息。

所述的百分表用于测试某一方向的相对位移，即用于测试混凝土试件的某一方向的真实膨胀程度。所述的百分表可为四个，对称地设置在混凝土试件的四周，从而可以测试混凝土试件各个方向的真实膨胀程度。

所述的热缩管和钢棒固定在台虎钳上，方便套有热缩管的钢棒安装和拆卸，同时也方便监测混凝土试件的膨胀开裂。