度及约束度条件，包括绝热、恒温、设定温升温降的过程等。通过混凝 土开裂全过程仿真试验，评价混凝土的抗裂性能。
[0051] 使用上述试验装置，基于真实环境的混凝土开裂全过程试验方法，包括以下步 骤：
[0052] (1)，将混凝土浇注在所述混凝土试件容置空间中，或者将混凝土试件设置在该混 凝土试件容置空间中固定装置上；所述试件的两端分别与所述固定夹头和活动夹头固连；
[0053] (2)构建一个真实环境模拟系统，通过所述执行机构使得所述环境箱和/或混凝 土试件容置装置中的至少温度参数达到设定要模拟的真实环境要求，该环境箱中的环境可 以是一个不变的环境，或者是在设定范围内参数变化的环境；
[0054] (3)然后在设定的真实环境下进行如下的至少一个试验步骤：
[0055] Α·自由约束：
[0056] 试验装置将混凝土试件一端固定，另一端可自由伸缩，在真实环境模拟系统提供 设定的真实环境下，对该试件进行自由变量试验，在设定的时间区域（t)内，设定时段采集 变形量ε⑴，
[0057] 当试件出现膨胀或收缩时，设置的应力传感器即显示出应力值，即启动动力装置， 使得直线运动机构在变形方向相同的方向运动直至应力传感器显示应力值为零，从位移/ 变形传感器获得此时的自由变量的数值。
[0058] 自由约束的具体操作为：试验装置将混凝土试件的两端夹紧，一端固定，一端可控 制移动，真实环境模拟条件下，将所述试件可控制端不加荷载，设定时间间隔（t)，根据位移 /变形传感器和应力传感器检测的数据，通过控制系统使动力装置动作，从而，使所述试件 的自由位移为μ (t)，即为t时刻混凝土的自由变量ε (t)。
[0059] 测量混凝土的自由变量目的是为混凝土各种变形进行分离。
[0060] B.约束应力：
[0061] 试验装置将混凝土试件的两端夹紧，一端固定，一端可控制移动，即先让试件的与 活动夹头连接的一端自由伸缩，当试件在所述真实环境中具有一个伸长量或收缩量后，设 定时间间隔（t)，根据位移/变形传感器和应力传感器检测的数据，通过控制系统使动力装 置动作，从而，使试件可移动端的位移进行减小，试验不同约束程度情况下的混凝土应力， 对该试件进行约束应力试验。
[0062] 具体操作是：试验装置将混凝土试件的两端夹紧，一端固定，一端可控制移动。真 实环境模拟条件下，所述混凝土试件可移动端的自由位移为μ (t)，根据实际需要，通过计 算机控制系统、位移/变形控制系统和加载系统，对试件可移动端的位移进行减小，这时 所述应力传感器测得各时刻不同约束程度即为约束系数f(t)情况下的混凝土温度应力 〇 (t) 〇
[0063] 可移动端减小的位移为：
[0064] f (t) X μ (t) (6)
[0065] 式中，t为时间，f(t)为t时的混凝土约束系数，μ (t)为混凝土试件可移动端的 自由位移。
[0066] C.弹性模量：
[0067] 基于真实环境的混凝土开裂全过程试验装置测量混凝土的弹性模量，在计算机的 计算机中设置时间间隔Λ t，即每隔Λ t时间测量一次混凝土的弹性模量。
[0068] 具体地，在计算机中设置时间间隔Λ t，每隔Λ t时间间隔，根据位移/变形传感器 和应力传感器检测的数据，通过控制系统使动力装置动作，从而，使试件可移动端做一次位 移变化，即针对设定的位移变化值（比如2微米），当试件长度伸长或者缩短长度达到设定 位移变化值（比如2微米）时，对试件可移动端做一次位移变化，把这个设定位移变化值压 回去或者拉回来，根据应力传感器测出这个位移变化导致的应力变化，对该试件进行弹性 模量试验。
[0069] 具体操作为：每隔Λ t时间，根据位移/变形传感器和应力传感器检测的数据，通 过控制系统使动力装置动作，从而，使试件可移动端做一次位移变化Α μ (t)，其是指试件 上一个时刻和这一个时刻的长度之差，得出变形Α ε (t)，其是指试件上一个时刻和这一个 时刻的长度之差除以试件总长度，根据应力传感器测出的应力变化量为A σ (t)，则t时刻 的混凝土弹性模量为：
[0071] 根据设计的时间间隔，计算机控制系统可以自动地测量不同时刻的混凝土弹性模 量，即可得到混凝土在整个发展过程的弹性模量。
[0072] D.变形的分离
[0073] 根据混凝土热膨胀系数和温度传感器测得的温度变化，得出混凝土的温度变形， 结合测得的自由变形，对该试件进行变形的分离的试验。
[0074] 变形的分离是指把测得总变形进行分离。因为测得总变形是多种变形混合在一 起，有温度导致的变形（如热胀冷缩），有干缩导致的变形，有自生体积变形，有受力引起的 变形等等。这里的分离，比如把单单温度引起的变形那一部分从测得变形里面分离出来，以 了解混凝土只在温度作用下的变形情况等等。
[0075] 具体操作为：首先做自由约束：试验装置将混凝土试件一端固定，另一端可自由 伸缩，通过真实环境模拟系统提供设定的真实环境，对该试件进行自由变量试验，在设定的 时间区域（t)内，设定时段采集变形量ε (t)。
[0076] 混凝土 1天龄期以后，其热膨胀系数基本就不会再发生变化，一般认为是个常数， 该参数也可以通过专用热膨胀系数测试仪测得，这里认为是常数α。根据混凝土热膨胀系 数α和温度控制系统测得的温度变化AT(t)，可以得出真实环境模拟条件下混凝土的温 度变形：
[0077] Δ ε T(t) = α · Δ T (t) (8)
[0078] 结合测得的自由变形ε (t)，进行分离，即可得出其他变形Δ ea(t)，主要包括自 生体积变形和干缩变形：
[0079] Δ ε a(t) = ε (t) - Δ ε T(t) (9)
[0080] Ε·混凝土徐变
[0081] 根据前述步骤C测得的混凝土弹性模量和前述步骤Α测得的自由变形，可计算出 不受徐变影响时混凝土应力；根据位移/变形传感器和应力传感器检测的数据，通过控制 系统使动力装置动作，从而，使试件的变形为零，这时测得另一应力，根据这两个应力变化， 对该试件进行混凝土徐变的试验。
[0082] 具体操作为：根据得出的混凝土弹性模量E(t)和自由变形ε (t)，可计算出真实 环境模拟条件下不受徐变影响时混凝土应力σ (t):
[0083] σ (t) = ε (t) · Ε(t) (10)
[0084] 根据位移/变形传感器和应力传感器检测的数据，通过控制系统使动力装置动 作，从而，对混凝土变形进行控制，使其变形为零，这时测得应力为σ。(t)，则真实环境模拟 条件下徐变引起的应力降低为：
[0085] σ c(t) = σ (t) - σ 0 (t) (11)
[0086] 通过σ。⑴的大小可以得出混凝土徐变的影响程度，其中t为时间。
[0087] F.混凝土开裂全过程
[0088] 让混凝土试件在设定的温度变化中承受拉应力或者在设定的模拟真实环境中施 加拉力直至开裂，获得混凝土开裂的温度变化情况或在设定的真实环境中混凝土试件的抗 拉强度或极限拉伸值。
[0089] 混凝土开裂全过程的具体操作可以是：混凝土温度从起始温度变化到设定温度， 试件两端固定、一端施加拉力，当拉应力数据突然减小、位移突然增大、对应时间-应力、时 间-变形/位移的曲线上出现突变时，混凝土开裂，获取这时混凝土的相关参数，包括温度、 抗拉强度、极限拉伸值。
[0090] G.对该试件进行混凝土开裂全过程评价
[0091 ] 结合步骤A、B、C、D、E、F的试验数据即试验条件和结果，对在试验设定的模拟真实 环境中混凝土试件进行性能评定。
[0092] 进一步地，结合前面A、B、C、D、E、F至少之一的试验数据和结果，即结合混凝土的 相关环境参数如温度、应力、位移和变形，对该试件进行从混凝土试件完好或从浇筑开始直 至开裂全过程做出评价。
[0093] 在该步骤中，可针对工程实际中气象环境变化复杂这一特点，设置多种环境因素 变化模型，所述的环境因素参数包括环境温度，另外包括湿度、降雨、风速和太阳辐射中的 至少一个。
[0094] 混凝土的相关参数温度、应力、位移和变形可以作为真实环境温度条件下的开裂 指标，为工程设计、施工和建设提供重要的试验参考。
[0095] 由上述可知，所述的试验装置和方法可以对真实环境条件下混凝土的自由变形进 行试验；可以对真实环境条件下混凝土不同约束状态的温度应力进行试验；可以对真实环 境条件下混凝土的弹性模量发展过程进行试验；可以对真实环境条件下混凝土的多种变形 进行分离试验；可以对真实环境条件下混凝土的徐变进行试验；可以根据真实环境条件下 试验得出的混凝土温度、应力、应变等参数的发展过程和开裂过程，对混凝土的开裂全过程 进行分析评价，为混凝土的防裂设计提供参考。
[0096] 所述的真实环境的模拟，是指根据实际工程所在地的水文气象条件，输入环境温 度、湿度、降雨、风速和太阳辐射等相关信息，模拟真实的工程气象环境。在该步骤中，可针 对工程实际中气象环境变化复杂这一特点，设置多种环境因素变化模型。
[0097] 本发明提供的方法，还可以从混凝土浇注试件开始直至开裂这样的全过程的各个 阶段或各个方面进行试验和评价。
[0098] 在上述方法中，对于真实环境的模拟，可以采用如下方法：
[0099] ①环境温度
[0100] 针对当地的情况而定，即模拟真实环境的当地，将以上月平均气温资料拟合成一 条余弦曲线，下式（1)为拟合后的计算公式：
[0101] 考虑气温年变化，采用下式计算：
[0103] 式中，1；为气温，Tani为年平均气温，Aa为气温年变幅，τ为时间（月），τ。为气 温最高的时间（月）。
[0104] 考虑气温日变化，采用下式计算：
2)
[0106] 式中，C为日气温，1；为月平均气温，A为气温日变化幅度，t为1天中的时刻（时） 根据不同地区的不同季节而定。
[0107] ②太阳辐射热
[0108] 混凝土建筑物经常是暴露在太阳辐射之下的，其对混凝土温度有重要影响。单位 时间内在单位面积上太阳辐射来的热量是S，其中设被混凝土吸收的部分为R，剩余部分被 反射掉，则：
[0109] R = a s · S (3)
[0110] 式中，a s为吸收系数，也称为黑度系数，混凝土表面一般取〇. 65。
[0111] S = S〇(l-kn) (4)
[0112] 式中，S。为晴天太阳辐射热，η为云量，k为系数，这三个数值可由当地气象站给出。
[0113] 日照的影响相当于周围空气的温度增高了 ATa，
[0114] Δ Ta= R/ β (5)
[0115] 式中，β为混凝土表面放热系数，可根据表面粗糙程度和风速计算得出。
[0116] ③降雨
[0117] 查询工程所在地气象部门的降雨量，通过降雨设备和降雨量控制器来模拟降雨。
[0118] ④风速
[0119] 查询工程所在地的气象部门的风速，启动风速模拟装置，并根据风速可得出混凝 土表面散热系数。
[0120] 本发明提供的基于真实环境的混凝土开裂全过程试验装置可以进行多种温控措 施条件下，混凝土从浇筑到硬化全过程中其自身温度应力的发展过程，包括绝热温升、热膨 胀系数、弹性模量和徐变等参数随时间发展的过程，还可以模拟仿真真实气象环境，对自然 因素影响下的温度应力和开裂机理进行仿真。该装置可根据需要设置不同的温度及约束度 条件，包括绝热、恒温、设定温升温降过程等。通过混凝土开裂全过程仿真试验，评价混凝土 的抗裂性能。
[0121] 本装置和方法具有如下优点：
[0122] 1)本试验装置采用环境箱和混凝土试件容置空间双重结构，能够从试件浇筑开始 进行试验，加之能够模拟各种真实环境，能够全面了解混凝土浇注到硬化完整过程的情况， 为各个行业混凝土结构给出全面的试验数据。
[0123] 2)采用了高刚度的反力框架结构，适于混凝土长久徐变试验。
[0124] 3)采用了浮动