[发明专利]一种变温条件下水泥基材料的自收缩测试系统及测试方法

说明书

本发明公开了变温条件下水泥基材料的自收缩测试系统及方法。本发明所述测试系统包括测试装置、数据采集仪、毛细管负压传感器和试样筒；所述测试装置包括测试支架、波纹管模具、波纹管封装端头、磁力吸盘、吊链、缓压气囊和非接触式位移传感器；所述测试支架包括挂件杆、固定杆、左侧板和右侧板；所述波纹管模具由左右两个波纹管封装端头封装；所述左侧的波纹管封装端头设有通气孔。本发明所述测试系统避免了变温历程中由于测试支架的热胀冷缩而导致的不稳定变形，完全消除了测试支架与试件之间的摩擦约束和模具内部压力的影响；本发明的技术方法亦适用于其他胶凝材料的自收缩变形测试。

技术领域

本发明涉及水泥基材料测试技术领域，具体涉及一种变温条件下水泥基材料的自收缩测试系统及方法。

背景技术

水泥净浆、砂浆、混凝土等水泥基材料由于自身特性的问题会产生自收缩变形，因此，自收缩变形成为了水泥基材料研究和应用中的重要参数，其测试装置和测试方法也多种多样，但目前被普遍认可的技术方法均为通过长度方向的变形表征整体变形的变形量或变形率。

随着混凝土科学技术的发展，尤其是针对实际应用研究的逐步深入，通常的实验室内20℃的测试结果对实际结构应用的指导意义不大，尤其对实体结构的应力场的模拟计算时，相同温度历程下混凝土的自收缩变形十分重要。因为在实体结构中，混凝土会产生温升和温降的历程，温度效应将会使混凝土产生热胀冷缩的体积变形，同时也会加速混凝土内胶凝材料的水化进程，因此，在实体结构中的混凝土的自收缩发展历程与实验室内标准的测试方法具有较大的差异性，在进行实体结构应力场计算时，需要在模拟实体结构温度历程的条件下对混凝土试件进行自收缩变形的测试，例如，本发明申请人在体积达到2.5m³的环境模拟试验箱内进行混凝土的自收缩变形测试，以求获得更为符合实际的工程模拟计算结构。

虽然自收缩变形测试的技术方法有许多，但在科研领域，通过可操作性和可实现性方面讲，波纹管法被广泛认可为一种较为合理的测试方法，本发明的发明人之一田倩曾在2009年与丹麦科技大学的JENSEN Ole Mejlhede在《硅酸盐学报》上发表了“采用波纹管测试水泥基材料早期自收缩方法”，论述了波纹管法测试的可靠性及理论依据，同年，该测试方法被美国标准ASTM C1698采用，田倩等也申报了专利“CN200610038892.X混凝土早期自身变形测试方法及装置”，该专利技术实现了混凝土凝缩和混凝土初凝之后的自干燥收缩的测试；本发明的发明人之一张建亮对波纹管法的测试装置做了进一步的改进，获得了专利“CN201420842970.1波纹管封装端头、及使用其的水泥基材料自收缩测定装置”，但仍存在早期变形，尤其是初凝至终凝时间段，测试重复性不佳、数据波动性大等问题，导致出现该问题的原因之一就是试件模具与支架的摩擦导致的，包括目前国家标准GB/T 50082-2009“普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准”中的混凝土收缩变形的非接触法亦存在类似问题，其时间模具对底部和四周均有约束，因此在学术界，该方法仍有一些争议。使用波纹管模具时，波纹管内部密封，当温度升高时，内部存在的部分气体产生膨胀，导致波纹管内的气压增加，而且当混凝土本身发生体积变形时，亦会导致内部压力的变化，从而导致早期测试结果偏离真实值。在变温条件下，测试支架本身也会产生热涨冷缩，而由此导致的误差，尤其是在温度跨度较大的情况下，对测试数据的影响较为严重。

综上可知，现有的技术方法均无法准确、可靠的测试混凝土在变温条件下的自收缩变形，因此，本发明提出了一种水泥基材料的变温自收缩测试系统及方法，很好地解决了这一系列问题。

发明内容