[发明专利]一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，涉及一种测试塑性混凝土或砂浆应力应变的装置及其使用方法。

背景技术

塑性混凝土或砂浆的收缩和膨胀是造成开裂的主要原因。混凝土/砂浆的裂纹又与其变形的受约束条件有关：不受约束的自由收缩使混凝土/砂浆内部的颗粒互相靠近，对混凝土/砂浆性能无不利影响，也不会产生裂纹。不受约束的自由膨胀也不会产生开裂，但混凝土/砂浆内部颗粒间距增大，使结构疏松，这对混凝土/砂浆强度不利。

在实际情况下，混凝土/砂浆的收缩和膨胀都受到不同程度的外部和内部约束。在受外部约束条件下，混凝土/砂浆的收缩变形过程中所产生的拉应力σ与应变ε之间的关系为σ＝εE，式中，E为混凝土/砂浆的弹性模量。而收缩变形包括干缩、塑性收缩、自收缩以及温度变形。当拉应力大于抗拉强度(f_P)时，混凝土/砂浆开裂。在混凝土/砂浆的水化、硬化过程中，f_P和E以各自的速率增长。各种混凝土/砂浆在其硬化时间过程中的抗裂性不仅取决于f_P及收缩变形的大小，还取决于f_P与E的比，即f_P/E。

了解早龄期这些力学性能的重要目的是以材料科学为基础来预测混凝土/砂浆的早期开裂，并最终服务于结构工程。早期力学性能的测试往往会比早龄期水化过程的测试更难，因为测试期间各力学参数会经常不停地发生变化。由于早期混凝土/砂浆的应变能力很小，其对内部应力的变化更为敏感，早期收缩容易诱发裂纹的产生。然而，目前在对早期混凝土/砂浆应力应变测试的研究甚少，相关测试装置鲜有报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置及其使用方法，主要是利用非接触式激光位移传感器及测力装置来测试早期混凝土/砂浆塑性状态的应力-应变曲线。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变的装置，该装置包括测力计a、测力计b、激光位移传感器c、激光位移传感器d、传力单元、激光靶单元、数据采集器及模具，所述的模具左右两侧分别设有测力计a、测力计b，所述的激光靶单元、传力单元均设置在模具的内腔中，所述的模具顶部的左右两端分别设有激光位移传感器c和激光位移传感器d，所述的数据采集器通过电路分别与测力计a、测力计b、激光位移传感器c及激光位移传感器d相连接。

所述的激光靶单元包括激光靶e及激光靶f，所述的激光靶e、激光靶f分别对称设置在模具内腔的左右两端。

所述的激光靶e、激光靶f上均对称布设有多个圆形孔，用以减少激光靶e及激光靶f的放置对混凝土/砂浆整体的影响。

所述的传力单元包括传力板m、传力板n、传力杆h及传力杆k，所述的传力板m通过传力杆h与测力计a相连接，所述的传力板n通过传力杆k与测力计b相连接。

所述的传力板m设置在激光靶e与模具左侧板之间，所述的传力板n设置在激光靶f与模具右侧板之间。

所述的传力杆h一端设置在传力板m上，另一端穿过模具左侧板与测力计a相连接，所述的传力杆k一端设置在传力板n上，另一端穿过模具右侧板与测力计b相连接。

所述的传力杆与测力计连接时，先用铜丝将传力杆与测力计拉杆绑定，并用速凝胶水粘牢，测力计固定在底座上，以防止滑动。

所述的传力板m、传力板n上均对称布设有多个圆形孔，用以减少传力板m及传力板n的放置对混凝土/砂浆整体的影响。

一种测试塑性混凝土/砂浆应力应变装置的使用方法，该方法具体包括以下步骤：

(A)先在模具的内腔中铺设一层塑料薄膜，将传力板m、传力板n分别固定在模具内腔的左右两端，并将传力杆h、传力杆k分别安装在传力板m与传力板n上；

(B)将激光靶e、激光靶f分别对称设置在模具内腔的左右两端，并记录下激光靶e与激光靶f之间的距离；

(C)将待测的浆料均匀填入模具的内腔中，并不断插捣浆料使其均匀密实，用抹刀抹平后，再盖上一层塑料薄膜，以防止浆料失水；

(D)将测力计a、测力计b置于底座上并固定，再分别与传力杆h、传力杆k相连接；

(E)将激光位移传感器c、激光位移传感器d通过螺钉分别固定在模具顶部的左右两端，并通过电路与数据采集器接通，调节激光位移传感器c、激光位移传感器d使两者光源分别照射在激光靶e和激光靶f上，同时，将测力计a和测力计b的读数清零；