评价。
[0097] 在上述方法中，对于真实环境的模拟，可以采用如下方法：
[0098] ①环境温度
[0099] 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：
[0100] 考虑气温年变化，采用下式计算：
[0101]
⑴：
[0102] 式中，1；为气温，Tani为年平均气温，六3为气温年变幅，τ为时间（月），τ。为气温 最尚的时间（月）。
[0103] 考虑气温日变化，采用下式计算：
[0104]
⑵
[0105] 式中，C为日气温，!；为月平均气温，Α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。
[0106] ②太阳辐射热
[0107] 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：
[0108] R = a s · S (3)
[0109] 式中，as为吸收系数，也称为黑度系数，混凝土表面一般取〇. 65。
[0110] S = S〇(l-kn) (4)
[0111] 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。
[0112] 日照的影响相当于周围空气的温度增高了ATa，
[0113]ΔTa=R/β(5)
[0114] 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。
[0115] ③降雨
[0116] 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。
[0117] ④风速
[0118] 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。
[0119] 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。
[0120] 本装置和方法具有如下优点：
[0121] 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。
[0122] 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。
[0123] 3)采用了浮动框架结构，即两端横梁，一个固定在底座上，一个仅放置于底座上， 测量精度更高，系统误差更小。
[0124] 4)增加了试件自动提升装置，使试件成型及试验之后试件处理过程节省体力，便 于操作；
[0125] 5)增加了试件在试验过程调整约束的功能，在试验过程调整该微调机构可以使试 件约束逐渐减少至零；
[0126] 6)实时跟踪记录数据，采样时间间隔可自由设置；
[0127] 因此，本装置是广泛适用于矿山、矿业、地下工程、冶金建筑、国防人防、大专院校、 交通运输等行业理想的高性价比的试验设备。
[0128] 下面通过附图和实施例对本发明做进一步详细描述。
【附图说明】
[0129] 图1为本发明提供的试验装置的结构示意图。
[0130] 图2为本发明提供的试验装置中的主试验机的外部结构的结构示意图。
[0131] 图3为本发明提供的主试验机的内部结构的结构示意图。
[0132] 图4为图3的A部局部放大结构示意图。
[0133] 图5为图3所示主试验机的去除环境箱的箱盖22和上模板314后的俯视结构示 意图。
[0134] 图6为图5的A部局部放大结构示意图。
[0135] 图7为位移传感器设置结构示意图。
[0136] 图8为侧模板中介质循环线路结构示意图。
[0137] 图9为介质加热流程示意图。
[0138] 图10为加热装置的一个实施例的结构示意图。
[0139] 图11为本发明基于真实环境的混凝土开裂全过程试验的控制原理图。
[0140] 图12为另一种控制原理图。
[0141] 图13为本发明的功能示意图。
[0142] 图14为基于真实环境的气温和混凝土应力过程线。
【具体实施方式】
[0143] 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如图1所示，包括一个 主试验机A和一个辅助试验机B。还设有计算机D，计算机D通过数据线L与一控制系统D1 连接，该控制系统D1包括：
[0144] 1.主试验机A和辅助试验机B中控制真实环境模拟系统各种执行机构的控制单 元；
[0145] 2.主试验机A中控制混凝土试件加载的执行机构的控制单元即加载系统中的动 力装置的控制单元。
[0146] 计算机D的数据线L还连接：
[0147]1.主试验机A和辅助试验机B中监测环境参数的温度传感器的信号输出端；
[0148] 2.主试验机A和辅助试验机B中监测混凝土试件的位移/变形的位移/变形传感 器的信号输出端；
[0149] 3.主试验机A中监测试件应力的应力传感器的信号输出端。
[0150] 计算机D的主要功能是：
[0151] 1.通过计算机D设置要模拟的真实环境的各个参数以及各个参数的变化规律，据 此控制模拟真实环境的各个执行单元的动作，还要接受监测环境参数的各传感器回馈的环 境参数且据此通过控制单元控制执行机构的操作；
[0152] 2.通过计算机D设置试验中的各种试验参数，例如：位移/变形传感器和应力传 感器的监测时间间隔；
[0153] 3.设置控制单元指令所述动力装置动作与所述位移/变形传感器和所述应力传 感器的关联关系；
[0154] 4.通过计算机D中的数据处理系统和数据输出系统输出各个试验中各种试验结 果。
[0155] -计算机控制系统，包括由前述各传感器组成的采集至少有温度、位移/变形和 应力在内的数据采集系统和数据处理和输出系统；各个所述传感器的信号输出端与计算机 控制系统的数据处理系统和数据输出系统的相应信号输入端连接，所述数据处理系统和 数据输出系统的信号输出端与一执行机构的信号输入端连接，该执行机构包括加载系统中 的动力装置和气温调节装置中的加热和/或冷却装置，以调节环境箱和/或混凝土试件容 置空间的环境与设定的真实环境一致和/或启动或停止所述动力装置；所述数据处理系统 与数据输出系统连接而计算出混凝土试件在所述模拟的真实环境中的包括约束应力、自由 变量、弹性模量、变形分离、徐变中至少一种结果并输出。
[0156] 通过计算机D和控制系统D1与在主试验机A以及辅助试验机B中设置的模拟真实 环境的执行机构在试件上和试件所处的环境中模拟出一个设定的真实环境，在该环境中， 通过计算机D和控制系统D1通过位移/变形传感器获得试件在不同温度等环境中的变形， 再通过计算机D和控制系统D1设置和控制的加载系统对主试验机A中试件施加拉力或压 力，完成诸如自由约束、约束应力、弹性模量、变形的分离、混凝土徐变和混凝土开裂全过程 的试验，得出在各种模拟环境中混凝土的各种性能参数，辅助试验机B中的相同试块处于 自由无约束的状态，该试块的变形等可以作为对比。
[0157] 下面就本发明提供的试验装置和试验方法做详细描述。
[0158] 图2示出一种主试验机，其包括底座1，在底座1上设置环境箱2,在底座1上还设 有一框架4,在环境箱2中还设置有试件容置固定装置3 (见图3、图5)。
[0159] 如图3所示，环境箱2包括一个上端敞口的箱体21和封闭所述上端敞口的箱盖 22,以此构成一个与周围环境隔开的封闭空间，以在其中通过真实环境模拟系统建成试验 需要的设定的真实环境。
[0160] 环境箱2隔绝内部的热量向反力架即框架4及底座1传递，同时也隔绝外部的热 量向内部传递，保证了温度控制的易控性，同时避免了设备底座1的热涨冷缩对测量结果 的影响。
[0161] 如图3和图5所示，所述试件容置固定装置3,设置在该环境箱2中，包括固定夹头 311、活动夹头312、试件中部固定侧模板313,三者拼合构成一个上端敞口或者上下端均敞 口的混凝土试件容置空间31，该容置空间31的横截面形状为：两端是宽度较大长度较短的 头部，中间是宽度较小长度较长的中间段，所述头部和中间段通过锥段连接过渡；所述固定 夹头311和活动夹头312与试件中部固定侧模板313之间的拼接缝位于该容置空间31的 中间段范围内，侧模板313的侧面与活动夹头312留有侧向间隙al，侧模板31的端面与活 动夹头312之间留有端面间隙a2 (如图6所示）。混凝土试件容置空间31的形状基本上等 于是试件C的形状。
[0162] -种试件容置固定装置3的结构为：固定夹头311固定设置在底座1上，活动夹头 312可沿所述混凝土试件容置空间的长度方向的轴线相对于底座1可移动地设置在底座1 上；试件容置固定装置3还包括一个上模板314,其封闭所述混凝土试件容置空间31的所 述上端敞口。对于上下端均敞口的试件容置固定装置的例子，在该容置空间31中下底面上 设一底板即下模板（图中未示出）。上下模板和两侧模板为厚度为70mm的304不锈钢模板 共4块。
[0163] 在使用中，可以将混凝土直接浇注到所述混凝土试件容置空间31中的底板上形 成试件C，也可以将制成的与该试件容置空间形状匹配的试件C置于容置空间31中的底板 上。在底板下面设置支撑座31-1(见图5)。
[0164] 如图5和图6所示，为了保证侧模板313的重复定位精度，其安装固定方式采用T 型槽导向方式，在侧模板313外侧面固设侧模滑块313-1，在环境箱2中相应位置固设T型 槽固定块313-2,侧模滑块313-1可滑动地固定在T型槽固定块313-2上的T型槽中，使得 侧模板313可以在垂直于容置空间31的纵向轴线的侧向移动，环境箱侧壁上安装一螺杆 313-3,螺杆313-3螺接在侧模滑块313-1上，螺杆313-3上固设一调节手轮313-4。旋转调 节手轮313-4,通过侧模