[发明专利]一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置及检测方法

说明书

一种现场水泥基材料变形应力检测装置及其检测方法。由于混凝土变形产生的收缩或膨胀应力检测精度要求高、难度大、效率低、准确度差，导致在施工现场快速评定混凝土收缩或膨胀应力的试验装置和方法的匮乏。本发明中套管的两端可拆卸连接有两个端盖，拱形板设在套管内，上应变片和下应变片分别设在拱形板的顶面和底面上，拱形板的两端分别设有第一细杆和第二细杆，第一细杆一端与拱形板固接，第一细杆的另一端穿过其靠近的端盖，第二细杆一端与拱形板固接，第二细杆另一端穿过其靠近的端盖后与移动外盖可拆卸连接，第二细杆与移动外盖相配合的端部上加工有挂口。本发明检测方法为基于该检测装置实现。本发明用于水泥基材料收缩或膨胀应力检测。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置及其检测方法。

背景技术

混凝土的体积变形是影响水泥基材料长期强度和耐久性的重要因素之一。常温或高温环境下水泥基材料体积变形包括化学收缩、塑性收缩、温度收缩、干燥收缩与碳化收缩等。负温下水泥基材料的变形更为复杂，除了化学收缩、塑性收缩、干燥收缩与碳化收缩外，其温度变形可能由于自由水结冰表现为冻胀，当冻胀应力大于混凝土早期的抗拉强度时，混凝土同样发生开裂破坏。另外，混凝土原材料的组分和配合比也会影响它的体积变形，如掺膨胀剂的混凝土就在发生膨胀变形。

早龄期混凝土的体积变形多考虑自收缩和干燥收缩，自收缩是混凝土在与外界水分隔绝的条件下水泥水化反应引起毛细孔负压和内部相对湿度降低而导致的宏观体积的减小；干燥收缩是指混凝土硬化后受到干燥或者外界高温的影响其内部水分不断蒸发流失，由内而外变干燥的现象，而收缩应力的产生可以认为是体积收缩变形受到一定程度的限制所致。对于实际工程来说，当混凝土所受的收缩拉应力大于此时刻的抗拉强度，混凝土就会开裂。常温及高温施工条件下高性能混凝土早期收缩应力主要有自收缩应力、温度应力和干燥收缩应力，其中自收缩应力最为显著。因为高性能混凝土配合比的显著特点是低的水胶比、更多的胶结料以及掺加大量的超细矿物掺料等，快速的自干燥作用导致了高性能混凝土较普通混凝土有更大的体积变化，早期高性能混凝土受到约束包括内部约束和外部约束，约束的存在会导致混凝土内部产生自收缩应力，自收缩应力的大小除了与自收缩应变有关外，还受混凝土力学性能如抗拉强度的影响。目前自收缩应力的实验评价方法有单轴约束试验、圆环法等，就约束形式而言，轴向约束试验可分为两种形式，一种是端部约束，一种是钢筋内部连续约束。钢筋内约束收缩实验用来模拟钢筋对混凝土收缩的限制，属于不完全约束。当试件长度远远大于横截面尺寸时，可近似地认为只发生轴向收缩，若受到限制,其横截面内将产生均匀分布的拉应力，即收缩应力，试件越细长，轴向约束实现起来越容易，裂缝开展比较充分，实验效果也越好。现有混凝土收缩应力测定仪中的一种就是基于细长的收缩后混凝土试件被拉力系统拉回到混凝土试件的初始位置，此时系统的拉应力即为混凝土的收缩应力，试验装置复杂，精度要求高。教学中采用轴向约束收缩实验是将成型埋入钢筋的混凝土试件和同样尺寸的自由收缩实验作对比，在钢筋上贴应变片监测约束变形，进而可间接测得约束应力，这种构件受力状态与实际结构相近，不需要特别的加载设备和控制系统，但它仅考虑引入钢筋的约束作用，钢筋的约束作用会提高混凝土试件的拉伸徐变，使测得收缩应力减小，该方法主要用于研究不同配筋率、钢筋直径、钢筋表面形状、粘结长度等对混凝土收缩限制的影响，可以得到不同配筋率和约束率之间的定量关系。

目前，越来越多的高性能混凝土、超高性能水泥基材料应用于实际工程中，它们水胶比低、胶凝材料用量大，其自收缩量是普通混凝土的2～4倍，由于收缩变形造成的开裂的风险大大提高了，为了快速简便确定上述材料的抗裂性能，因此，需要准确、可靠且快速的获取自收缩应力测试装置与方法。高温、常温或负温环境下的水泥基材料的收缩(冻胀)应力难以实现定量检测。总之，由于混凝土变形应力检测精度要求高、难度大、效率低、准确度差，导致了在施工前快速评定混凝土变形应力的试验装置和方法的匮乏，应用高性能水泥基材料的土木工程建设质量受到严重影响，急需得到快速解决。

发明内容：

针对上述问题，本发明公开了一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置及其检测方法。