专利名称：水泥混凝土自收缩率测量仪的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑材料领域，涉及一种测量水泥砂浆和混凝土早期自收缩率的装置。
背景技术：
水泥混凝土的自收缩是指在恒温恒湿的条件下，混凝土初凝以后由于自身的水化作用而导致的体积减缩，自收缩不包括干燥收缩、降温冷缩、碳化收缩等。高强混凝土的自收缩率占总收缩的比例很高，因此必须对自收缩必须加以控制。准确、简单、方便地测试出混凝土的自收缩率是研究自收缩的基础，但关于混凝土自收缩的测量目前国内外还没有统一标准，不同的测量方法存在不同的问题。例如，自收缩要求必须在水泥初凝后就开始测量，但大多数研究者是在混凝土终凝后或成型1d后才开始测量，其主要原因是终凝前的混凝土没有硬化，无法脱模和密封，造成测试困难。此外，目前测量方法普遍存在造价高、测量时间较短或者测量精度不高等问题。
目前，各国采用的自收缩测量装置一般包括三部分应变测量仪表、模具和温度测控装置。
应变测量仪表是测量装置的核心，目前主要分为非接触式和接触式两种。非接触式测量仪器包括电容式传感器、电涡流式位移传感器、激光位移传感器等，这些传感器的测试点与试件无需接触，使测试早龄期混凝土的自收缩成为可能。但是这些传感器受环境影响显著，而且价格很高、无法反复使用，因此测试成本昂贵。
接触式测量仪器主要包括(1)千分表千分表测量法分为卧式和立式2种。卧式的棱柱体试件两端用固定的千分表测量混凝土自收缩；立式结构构造见图1，在方形铁皮桶上方固定一只千分表。棱柱体试件在密闭养护1d后拆模，表面涂上石蜡并放入方形铁皮桶20内，以液体石蜡21填充密封空余部分，顶部固定的干分表3测量自收缩。千分表适用于长龄期的自收缩测试，因为它能够克服电子传感器的时间飘逸问题，而且价格相对低廉。该方法的缺点是不能测试1d以前的早期自收缩，而且混凝土早期塑性收缩或沉缩对自收缩测量准确性造成很大影响，亦不能实现自动控制和自动数据采集处理。
(2)埋入式电阻应变计和线振仪埋入式电阻应变计必须等到混凝土与应变计之间具有一定的粘结强度时，才能保证仪器与混凝土之间的协同变形，因此必须等到混凝土硬化以后才可测试。在混凝土中埋入线振仪的测量方法在于线振仪应有适当的刚度，刚度大容易埋置，但对早期收缩不敏感，刚度太小，虽然灵敏度高但却不容易埋置和操作。同时，早期混凝土能否与这种传感器粘结良好，传感器的变形是否真实反映出混凝土的变形，还值得探讨。
(3)LVDT传感器在混凝土试件两端用线性差动位移传感器监测混凝土早期体积的变形，这种方法操作简单，受人为影响小，但在测量时，每个混凝土试件都得配备两个传感器，而且在测量过程中不能震动试件或传感器，造价高。
自收缩测量装置对模具的密封性和低摩擦阻力性要求很高，目前广泛使用的模具是拆卸式的，混凝土成型用模具也作为长期测量模具，但是成型模具一般不能满足密封性与低摩擦阻力的要求，因此常采用摩擦系数很小的聚四氟乙烯材料作为内衬板，然后在内衬板的里面再放入柔性的聚氯乙烯塑料薄膜以保证密封和低摩擦阻力，工艺烦琐。
自收缩测量必须排除温度的干扰，目前常用的方法是在测试混凝土变形的同时也测试温度，然后假定混凝土的温度线膨胀系数。但是由于塑性阶段的混凝土温度线膨胀系数并非确定的数值，这样给测试结果带来误差。另一种方法是对模具进行夹层保温处理，以此提供一种近乎绝热的环境，但是该法对模具要求很高，而且与实际工程不符合。
发明内容
本发明的目的是开发出一种能够连续、准确、方便地测量混凝土自收缩率的测量装置。
本发明提供了一种测量混凝土自收缩率的测量装置，包括千分表和试模，其特征在于在试模上方固定一只千分表3，该试模由上端盖8、下端盖12及上、下端盖之间的空心圆台体11组成，且该空心圆台体的轴线与千分表测量端长杆的轴线重合，空心圆台体的母线与底面的夹角为α＝45～60°，试模中放入电阻应变片13和温度传感器探头18；电阻应变片13导线连接应变仪，温度传感器探头18导线连接温度计。
所述的试模的上端盖8、下端盖12可拆卸。
本发明的优点是从混凝土初凝到1d，可以通过混凝土内部的电阻应变片测量混凝土的早期自收缩，千分表测量值作为参考；1d以后的长期自收缩应变可以通过千分表测量，该方法既利用了电阻应变片的短期测量精确性，又利用了机械式千分表读数的长期稳定性。空心圆台体可以实现成型和测量两种功能，不需要成型后再拆模和密封试件。将试模设计成空心圆台体，可以有效地降低混凝土收缩受到仪器内壁的阻力，同时可以有效地避免混凝土早期塑性收缩或沉缩对于自收缩测量准确性的影响。上下端盖可以拆卸，方便了混凝土的装模和拆模，同时本发明具有良好的密封性，不需要额外设置密封层，方便了成型、养护和测量。
图1.立式千分表测量仪器示意2.本发明的示意图；1-支杆；2-水平横梁；3-千分表；4-通孔螺钉；5-竖向通孔；6-水平螺纹孔；7-固定螺钉；8-上端盖；11-空心圆台体；12-下端盖；13-自收缩测量探头；16-电阻应变片；17-应变片导线；18-温度传感器探头；19-温度传感器导线；α-锥形体轴心剖面底角。
具体实施例方式下面对本发明做进一步说明，本发明机械部分的结构示意图见图2。一个长方形底板上面垂直固定一个连接支架，支架由固定的表面光滑的支杆1和水平横梁2组成，支杆和水平横梁之间用通孔螺钉4拧紧。水平横梁的两端各带有一个竖向通孔5，竖向通孔的直径应略大于千分表测量端长杆的直径，千分表的测量端长杆可以插入竖向通孔中。与竖向通孔垂直的水平方向有螺纹孔6，用于安装千分表的固定螺钉7。在实施例中，空心圆台体的上端盖8的直径为50mm，厚度为10mm，中心螺纹孔9的直径为10mm，此外上端盖还有一个直径为10mm的开口孔。空心圆台体11的高为150mm，α＝60°，中间体壁厚为6mm，中间体底部为竖立的圆环，圆环高度15mm。下端盖12的厚度为6mm，边缘高度为30mm，当下端盖扣入空心圆台体下部后，下端盖边缘能够突出空心圆台体底部15mm，这种结构既方便了混凝土脱模，也便于在底边圆形凹槽中固定。
埋入混凝土内部的自收缩测量探头13为铜质或不锈钢质材料，它由螺丝钉头和平板组成，平板长度为50mm，宽度为20mm，厚度为5mm，螺丝钉头的直径为10mm，长度为15mm。平板表面预先贴好电阻应变片16，并用防水膜处理，应变片导线17由上端盖预留孔中向外引出，温度传感器探头18的导线19也从预留孔中向外引出。应变片导线连接应变仪，温度传感器导线连接温度计。导线引出后，预留孔用蜡封好。在其它实施方式中，不局限于上述尺寸，可以限定一个比例范围空心圆台体高度与上端盖直径、测量探头的平板长度的比例限定为2～4；空心圆台体轴的母线与底面的夹角为α＝45～60°；自收缩测量探头平板部分的长、宽、高＝10∶4∶1；空心圆台体的轴线与千分表测量端长杆的轴线重合。
本发明的监测装置结构包括二部分，一部分是电阻应变片的外接导线连接应变仪，通过应变仪的显示屏读出不同时刻的应变数值。另一部分是温度传感器探头的外接导线外接温度计，通过显示屏读出不同时刻的温度数值。电阻应变片、应变仪、温度计及其测温探头都可以采用市售产品。
测量结果的处理方法为从混凝土初凝到1d时自收缩应变ε1＝εz(式1)式中εz——应变仪读数。
1d以后的自收缩应变ϵ2=lt-l0h]]>(式2)式中lt——千分表在t时刻的读数；l0——千分表在1d时的初试读数；
h——锥形体高度，150mm。
混凝土水化温升产生的膨胀ε3＝Δ·T (式3)式中Δ——混凝土的温度线膨胀系数，1×10-5/℃；T——混凝土的内部温升，℃。
混凝土的最终自收缩率为ε＝ε1+ε2-ε3(式4)本发明的使用方法是下端盖扣入空心圆台体中，内部装入新拌混凝土，混凝土中埋入温度传感器探头，振捣混凝土密实，抹平混凝土表面。将上端盖中心通孔螺纹与自收缩测量探头的螺钉拧紧，则测量探头与上端盖便形成一体，然后在混凝土中插入贴有应变片的测量探头，上端盖扣入空心圆台体上口，并再次轻微振捣混凝土密实。应变片导线与温度传感器探头的导线从上端盖预留孔中伸出，用蜡密封好该预留孔。将空心圆台体放在底板上，下端盖凸出的边缘与底板上的凹形圆槽咬合。调整水平横梁的高度，使固定在水平横梁上的千分表测量端长杆顶紧上端盖中心的钉头。从混凝土初凝开始作为计时零点，读取千分表、静态应变仪和数显温度计上的任意时刻t的读数，按照公式1～4算出任意时刻的混凝土自收缩应变值。
权利要求
1.一种水泥混凝土自收缩率测量仪，包括千分表和试模，其特征在于在试模上方固定一只千分表(3)，该试模由上端盖(8)、下端盖(12)及上、下端盖之间的空心圆台体(11)组成，且该空心圆台体的轴线与千分表测量端长杆的轴线重合，空心圆台体的母线与底面的夹角为α＝45～60°，试模中放入电阻应变片(13)和温度传感器探头(18)；电阻应变片(13)导线连接应变仪，温度传感器探头(18)导线连接温度计。
2.根据权利要求1所述的水泥混凝土自收缩率测量仪，其特征在于所述的试模的上端盖(8)、下端盖(12)可拆卸。
全文摘要
水泥混凝土自收缩率测量仪属于建筑材料领域。现有的千分表测试方法缺点是不能测试1d以前的早期自收缩，而且混凝土早期塑性收缩或沉缩对自收缩测量准确性造成很大影响，亦不能实现自动控制和自动数据采集处理。本发明包括千分表和试模，其特征在于在试模上方固定一只千分表(3)，该试模由上端盖(8)、下端盖(12)及上、下端盖之间的空心圆台体(11)组成，且该空心圆台体的轴线与千分表测量端长杆的轴线重合，空心圆台体的母线与底面的夹角为α＝45～60°，试模中放入电阻应变片(13)和温度传感器探头(18)；电阻应变片(13)导线连接应变仪，温度传感器探头(18)导线连接温度计。本发明能够连续、准确、方便地测量混凝土自收缩率。
文档编号G01N25/00GK1963503SQ20061011425
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月3日 优先权日2006年11月3日
发明者李悦, 霍达, 金彩云, 郭奇, 张勇 申请人:北京工业大学