專利名稱：水泥混凝土自約束收縮應力測試方法
技術領域：
本發明涉及一種混凝土自約束收縮應力的測試方法。
技術背景混凝土收縮因外界約束產生拉應力，當此拉應力達到一定程度便導致混 凝土結構開裂，這是目前實際結構工程開裂和耐久性降低的主要原因之一。 針對混凝土收縮以及由此產生的約束拉應力，國內外進行了大量研究并取得 較多成果。就混凝土收縮應力而言，主要有兩類評價與測試方法其一，通 過測試混凝土試件的收縮值和彈性模量，從而計算出不同約束程度下混凝土 收縮應力值；其二，采用單軸約束混凝土試件，通過力傳感器直接測試出完 全或部分約束狀態下混凝土收縮應力值。這兩類測試方法的共同之處都只是 評價在固定環境條件下混凝土試件中心軸向的平均收縮值和收縮應力，并沒 有考慮到混凝土試件中不同位置處的收縮變形差異。對于目前逐步推廣應用的高性能混凝土，由于混凝土密實度高，濕氣在 混凝土中的傳輸需要一個很長的過程；因而即使外界條件固定不變，混凝土 結構內外層的濕度和收縮變形差異也很大，特別是對于早齡期的混凝土更加 顯著；這樣，由于內外層收縮變形差異會使混凝土中產生明顯的自約束收縮 應力，從而進一步加劇了實際工程中混凝土的收縮開裂。而如何測試和評價 混凝土自約束收縮應力，目前尚未見報道。發明內容本發明的目的是為解決現有混凝土收縮應力的測試與評價方法沒有考慮 到混凝土試件中不同位置處的收縮變形差異的問題，提供一種水泥混凝土自 約束收縮應力測試方法。本發明的測試方法是通過以下步驟實現的 一、制 作第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1; 二、在第一棱柱體形狀的水泥混凝 土試件1的成型過程中，在距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1上表面 3的不同深度處預留幾個孔洞2;三、在測試前將第一棱柱體形狀的水泥混凝 土試件1除了上表面3以外的其它五個表面全部密封，防止與外界發生濕度交換；四、在預留孔洞2中放入濕度傳感器4，然后將預留孔洞2密封；五、 將第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1放入相對濕度為30~100%的任意測試 環境中，在不同時間t讀取各傳感器對應的距離表面深度h處的相對濕度值 i // (h,t);六、制作與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1尺寸相同、養護 齡期相同、配合比材料相同的第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5;七、在 沿第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5長軸軸線兩端預埋幾組金屬測頭6， 各組金屬測頭6距離第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5上表面3的距離h 與各個濕度傳感器4距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1上表面3的距 離h—一對應；八、在測試前將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5除了上 表面3以外的其它五個表面全部密封，防止與外界發生濕度交換；九、在金 屬測頭6上連接位移傳感器7;十、將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5 放入與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1相同的相對濕度為30 100%的測 試環境中，在不同時間t讀取各組金屬測頭6對應的距離表面深度h處的相 對收縮值肌(h,t);十一、制作與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1和第 二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5尺寸相同、養護齡期相同、配合比材料相 同的第三棱柱體形狀的水泥混凝土試件；十二、將第三棱柱體形狀的水泥混 凝土試件切割成5~10mm的薄片狀試件8;十三、沿薄片狀試件8軸線兩端 各埋置一個金屬測頭6，在金屬測頭6上連接位移傳感器7;十四、將薄片狀 試件8完全暴露于不同相對濕度Rh環境下5~8天，使薄片狀試件8與外界環 境濕度達到平衡穩定，通過位移傳感器7測試出薄片狀試件8的完全自由收 縮變形值5"/Z(Rh);十五、按國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法標準》 (GB/T50081-2002)測試混凝土彈性模量五c，從而可以計算出時間t時，距 離混凝土表面h深虔處的自約束收縮應力tr(h,t): ff(h, t)-[SMRh)- S/f(h，t)]五c, 其中S7f(Rh)為Rh-及Z/(h,t)時薄片狀混凝土試件的自由收縮值。 上述測試方法中的水泥混凝土配合比應符合國家相關標準規定。 本發明的測試方法可準確、方便的測試不同環境條件下混凝土由于內外 層不同位置處的收縮變形差異而產生的自約束收縮應力。本發明具有測試數 據精度高、測試費用低、及時快捷的優點。本發明測試的混凝土自約束收縮 應力對于評價和預防實際混凝土結構收縮開裂具有重要意義。
圖1是第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1和濕度傳感器4的連接結構 示意圖；圖2是第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5和金屬測頭6的連接結 構示意圖；圖3是薄片狀試件8和金屬測頭6的連接結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一(參見圖1 圖3)本實施方式的方法是通過以下步驟實 現的 一、制作第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件l; 二、在第一棱柱體形狀 的水泥混凝土試件l的成型過程中，在距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件 l上表面3的不同深度處預留幾個孔洞2;三、在測試前將第一棱柱體形狀的水 泥混凝土試件1除了上表面3以外的其它五個表面全部密封，防止與外界發生 濕度交換；四、在預留孔洞2中放入濕度傳感器4，然后將預留孔洞2密封；五、 將第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1放入相對濕度為30~100%的任意測試 環境中，在不同時間t讀取各傳感器對應的距離表面深度h處的相對濕度值i // (h,t);六、制作與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件l尺寸相同、養護齡期相同、配合比材料相同的第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5;七、在沿第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5長軸軸線兩端預埋幾組金屬測頭6，各組金屬 測頭6距離第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5上表面3的距離h與各個濕度傳 感器4距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件l上表面3的距離h—一對應；八、 在測試前將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5除了上表面3以外的其它五個 表面全部密封，防止與外界發生濕度交換；九、在金屬測頭6上連接位移傳感 器7;十、將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5放入與第一棱柱體形狀的水 泥混凝土試件1相同的相對濕度為30~100%的測試環境中，在不同時間1讀取各 組金屬測頭6對應的距離表面深度h處的相對收縮值i^ (h,t);十一、制作與 第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件1和第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件5尺 寸相同、養護齡期相同、配合比材料相同的第三棱柱體形狀的水泥混凝土試 件；十二、將第三棱柱體形狀的水泥混凝土試件切割成5 10mm的薄片狀試件 8;十三、沿薄片狀試件8軸線兩端各埋置一個金屬測頭6，在金屬測頭6上連 接位移傳感器7;十四、將薄片狀試件8完全暴露于不同相對濕度Rh環境下5 8 天，使薄片狀試件8與外界環境濕度達到平衡穩定，通過位移傳感器7測試出薄片狀試件8的完全自由收縮變形值Si/(Rh);十五、按國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081-2002)測試混凝土彈性模量^:，從而可以計算出時間t時距離混凝土表面h深度處的自約束收縮應力"(h,t): (7 (h，t) =[S// (Rh) - S//(h,t)] ￡c,其中S// (Rh)為Rh-臘(h,t)時薄片狀混凝土 試件的自由收縮值。
具體實施方式
二本實施方式的步驟二中預留孔洞2的數量為三至十個。 其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式的步驟五中時間t的讀取間隔時間為2~4 小時。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式的步驟七中預埋金屬測頭6的組數為三至 十個。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式的步驟十中時間t的讀取間隔時間為2~4 小時。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六:本實施方式的步驟十二中薄片狀試件8的厚度為8mm。 其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七本實施方式的步驟十四中環境相對濕度為30~100%。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
八本實施方式的步驟十四中試件8完全暴露于不同相對濕度Rh環境下為7天。其它與具體實施方式
一相同。
權利要求
1、一種水泥混凝土自約束收縮應力測試方法，其特征在于它是通過以下步驟實現的一、制作第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)；二、在第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)的成型過程中，在距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)上表面(3)的不同深度處預留幾個孔洞(2)；三、在測試前將第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)除了上表面(3)以外的其它五個表面全部密封；四、在預留孔洞(2)中放入濕度傳感器(4)，然后將預留孔洞(2)密封；五、將第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)放入相對濕度為30～100％的任意測試環境中，在不同時間t讀取各傳感器對應的距離表面深度h處的相對濕度值RH(h，t)；六、制作與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)尺寸相同、養護齡期相同、配合比材料相同的第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)；七、在沿第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)長軸軸線兩端預埋幾組金屬測頭(6)，各組金屬測頭(6)距離第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)上表面(3)的距離h與各個濕度傳感器(4)距離第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)上表面(3)的距離h一一對應；八、在測試前將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)除了上表面(3)以外的其它五個表面全部密封；九、在金屬測頭(6)上連接位移傳感器(7)；十、將第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)放入與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)相同的相對濕度為30～100％的測試環境中，在不同時間t讀取各組金屬測頭(6)對應的距離表面深度h處的相對收縮值RH(h，t)；十一、制作與第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件(1)和第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件(5)尺寸相同、養護齡期相同、配合比材料相同的第三棱柱體形狀的水泥混凝土試件；十二、將第三棱柱體形狀的水泥混凝土試件切割成5～10mm的薄片狀試件(8)；十三、沿薄片狀試件(8)軸線兩端各埋置一個金屬測頭(6)，在金屬測頭(6)上連接位移傳感器(7)；十四、將薄片狀試件(8)完全暴露于不同相對濕度Rh環境下5～8天，使薄片狀試件(8)與外界環境濕度達到平衡穩定，通過位移傳感器(7)測試出薄片狀試件(8)的完全自由收縮變形值SH(Rh)；十五、按國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081-2002)測試混凝土彈性模量EC，從而可以計算出時間t時距離混凝土表面h深度處的自約束收縮應力σ(h，t)σ(h，t)＝[SH(Rh)-SH(h，t)]EC，其中SH(Rh)為Rh＝RH(h，t)時薄片狀混凝土試件的自由收縮值。
全文摘要
水泥混凝土自約束收縮應力測試方法，它涉及一種混凝土收縮應力的測試方法。本發明的目的是為解決現有混凝土收縮應力的測試方法沒有考慮到混凝土試件中不同位置處的收縮變形差異而產生自約束收縮應力的問題。本發明在第一棱柱體形狀的水泥混凝土試件的預留孔洞中放入濕度傳感器，在沿第二棱柱體形狀的水泥混凝土試件長軸軸線兩端預埋幾組金屬測頭，沿薄片狀試件軸線兩端各埋置一個金屬測頭，分別測試距離混凝土試件表面深度h處的相對濕度值、收縮值和完全自由收縮變形值，從而推算出距離混凝土表面h處的自約束收縮應力。本發明的測試方法可準確、方便地測試不同環境條件下混凝土由于內外層不同位置處的收縮變形差異而產生的自約束收縮應力。
文檔編號G01N33/38GK101221164SQ200810063858
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月16日 優先權日2008年1月16日
發明者楊英姿, 鄧宏衛, 高小建 申請人:哈爾濱工業大學