[发明专利]一种测量混凝土全过程约束度的方法

说明书

技术领域

本发明属于水利水电工程的技术领域，特别是一种测量混凝土全过程约束度的方法。

背景技术

大体积混凝土的裂缝问题一直是困扰国内外工程界的一个重要难题，混凝土裂缝的出现，不但影响着结构的外观质量，也严重影响着工程的使用寿命和安全，进而威胁到人民的生命财产。因此，如何避免裂缝的产生或者降低裂缝发生的可能就成为工程建设者所关心的问题，特别是大体积混凝土结构，温度裂缝是主要的裂缝形式。截止目前，对大体积混凝土的温度裂缝防止主要从如下三方面着手：(1)优化混凝土结构，改善受力特性；(2)材料方面改进，优化混凝土配合比，改善混凝土的材料性能，真实掌握混凝土热力学特性；(3)采取施工措施，降低混凝土温度，防止混凝土产生过大的温差。

温度裂缝是大体积混凝土主要的裂缝形式，而温度应力是产生温度裂缝的主要原因。温度应力的大小与温差和约束密切相关，只有温差没有约束，不会产生应力；只有约束而没有温差，同样不会产生温度应力。因此，除了温差外，约束度也是个非常重要的指标。一般而言，只有温差而没约束不会产生温度应力，只有约束而没温差也不会产生温度应力，故两者缺一不可。

目前的混凝土性能参数试验，都是规范规定的常规试验，并没考虑实际工程中不同部位混凝土所受的约束，更没有考虑约束度对混凝土的约束，更没有考虑混凝土在约束存在情况下的性能参数，尤其是约束存在下混凝土的力学性能参数。因此，为了更好地接近工程实际，一种实现混凝土开裂全过程仿真试验机约束度的装置和方法就成为研究工程实际的混凝土温控防裂所需。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量混凝土全过程约束度的方法，其可以改进现有水工混凝土全过程约束度试验方法的局限和不足，对混凝土在温度变化发展条件下的全过程约束度进行试验，为掌握混凝土力学性能和防止混凝土裂缝产生提供可靠依据。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种测量混凝土全过程约束度的方法，它利用两个相同的试验装置，其中一个为主试验机，另一个为辅试验机；该试验装置包括一底座，该底座上设置有一用于隔绝外界环境的环境箱，该环境箱内设有混凝土试件容置装置；

该混凝土试件容置装置包括固定夹头、活动夹头、两个侧模板，拼合构成一个上端敞口或者上下端均敞口的容置空间，该固定夹头固定设置在该环境箱一端，该活动夹头可沿该容置空间的长度方向的轴线移动地设置在该环境箱另一端，两个侧模板平行置于该固定夹头和活动夹头之间；该环境箱或者该环境箱和该容置空间设置温度传感器和湿度传感器；该环境箱和混凝土试件容置装置还设有温度调节装置和湿度调节装置；

还包括一加载系统；该加载系统包括一反力框架、一传动装置和一带有减速机的伺服电机，该反力框架固定设置在该底座上，将该环境箱包围；该传动装置包括设于该反力框架上的主动丝杠，该主动丝杠末端连接约束轴，该约束轴穿过该环境箱且末端穿与该活动夹头连接，而使得该活动夹头位置固定或在该轴线方向移动；该伺服电机与该主动丝杠连接；该约束轴顶部设有测量顶，该测量顶与该环境箱之间设有位移传感器；该传动装置设有应力传感器；

该温度传感器、湿度传感器、位移传感器、应力传感器连接至测量控制系统的输入端，该温度调节装置、湿度调节装置和该伺服电机均连接至测量控制系统的输出端；

定义约束度的表达式

γ_R＝Δε^R/ε^sh (1)

式中，Δε^R是试件被约束住的变形，με；ε^sh是试件的自由变形，με。

试验时：将混凝土原材料按照相应配比搅拌，浇入主、辅试验机的容置空间，形成试件，盖好温度模板上盖；将温度传感器分别插入试件中部三等分点，以及环境箱测温孔内；试件中部安装位移传感器，并用定位工装固定，保持其位置恒定；软件测试界面内设定相应的约束度γ_R、温度模板以及环境箱的温度历程曲线；待混凝土初凝后拆除定位工装。开始试验，全过程测量约束试件的变形数据Δε^tot；监测自由试件在Δt时间内的变形量Δε^sh(可预设为一固定数值)；对约束试件施加荷载，同步监测约束试件在Δt时间内的变形量，使其变形量满足公式(2)的计算结果

Δε^tot＝(1-γ_R)Δε^sh (2)

基于上述步骤，保证试件满足公式(1)的约束度定义，进而获取在任意约束度γ_R的位移发展全过程。