专利名称：水泥混凝土自约束收缩应力测试方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土自约束收縮应力的测试方法。
技术背景混凝土收縮因外界约束产生拉应力，当此拉应力达到一定程度便导致混 凝土结构开裂，这是目前实际结构工程开裂和耐久性降低的主要原因之一。 针对混凝土收縮以及由此产生的约束拉应力，国内外进行了大量研究并取得 较多成果。就混凝土收縮应力而言，主要有两类评价与测试方法其一，通 过测试混凝土试件的收縮值和弹性模量，从而计算出不同约束程度下混凝土 收縮应力值；其二，采用单轴约束混凝土试件，通过力传感器直接测试出完 全或部分约束状态下混凝土收縮应力值。这两类测试方法的共同之处都只是 评价在固定环境条件下混凝土试件中心轴向的平均收缩值和收縮应力，并没 有考虑到混凝土试件中不同位置处的收缩变形差异。对于目前逐步推广应用的高性能混凝土，由于混凝土密实度高，湿气在 混凝土中的传输需要一个很长的过程；因而即使外界条件固定不变，混凝土 结构内外层的湿度和收縮变形差异也很大，特别是对于早龄期的混凝土更加 显著；这样，由于内外层收縮变形差异会使混凝土中产生明显的自约束收縮 应力，从而进一步加剧了实际工程中混凝土的收縮开裂。而如何测试和评价 混凝土自约束收縮应力，目前尚未见报道。发明内容本发明的目的是为解决现有混凝土收縮应力的测试与评价方法没有考虑 到混凝土试件中不同位置处的收縮变形差异的问题，提供一种水泥混凝土自 约束收縮应力测试方法。本发明的测试方法是通过以下步骤实现的 一、制 作第一棱柱体形状的水泥混凝土试件1; 二、在第一棱柱体形状的水泥混凝 土试件1的成型过程中，在距离第一棱柱体形状的水泥混凝土试件1上表面 3的不同深度处预留几个孔洞2;三、在测试前将第一棱柱体形状的水泥混凝 土试件1除了上表面3以外的其它五个表面全部密封，防止与外界发生湿度交换；四、在预留孔洞2中放入湿度传感器4，然后将预留孔洞2密封；五、 将第一棱柱体形状的水泥混凝土试件1放入相对湿度为30~100%的任意测试 环境中，在不同时间t读取各传感器对应的距离表面深度h处的相对湿度值 i // (h,t);六、制作与第一棱柱体形状的水泥混凝土试件1尺寸相同、养护 龄期相同、配合比材料相同的第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5;七、在 沿第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5长轴轴线两端预埋几组金属测头6， 各组金属测头6距离第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5上表面3的距离h 与各个湿度传感器4距离第一棱柱体形状的水泥混凝土试件1上表面3的距 离h—一对应；八、在测试前将第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5除了上 表面3以外的其它五个表面全部密封，防止与外界发生湿度交换；九、在金 属测头6上连接位移传感器7;十、将第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5 放入与第一棱柱体形状的水泥混凝土试件1相同的相对湿度为30 100%的测 试环境中，在不同时间t读取各组金属测头6对应的距离表面深度h处的相 对收縮值肌(h,t);十一、制作与第一棱柱体形状的水泥混凝土试件1和第 二棱柱体形状的水泥混凝土试件5尺寸相同、养护龄期相同、配合比材料相 同的第三棱柱体形状的水泥混凝土试件；十二、将第三棱柱体形状的水泥混 凝土试件切割成5~10mm的薄片状试件8;十三、沿薄片状试件8轴线两端 各埋置一个金属测头6，在金属测头6上连接位移传感器7;十四、将薄片状 试件8完全暴露于不同相对湿度Rh环境下5~8天，使薄片状试件8与外界环 境湿度达到平衡稳定，通过位移传感器7测试出薄片状试件8的完全自由收 縮变形值5"/Z(Rh);十五、按国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》 (GB/T50081-2002)测试混凝土弹性模量五c，从而可以计算出时间t时，距 离混凝土表面h深虔处的自约束收縮应力tr(h,t): ff(h, t)-[SMRh)- S/f(h，t)]五c, 其中S7f(Rh)为Rh-及Z/(h,t)时薄片状混凝土试件的自由收縮值。 上述测试方法中的水泥混凝土配合比应符合国家相关标准规定。 本发明的测试方法可准确、方便的测试不同环境条件下混凝土由于内外 层不同位置处的收縮变形差异而产生的自约束收縮应力。本发明具有测试数 据精度高、测试费用低、及时快捷的优点。本发明测试的混凝土自约束收縮 应力对于评价和预防实际混凝土结构收縮开裂具有重要意义。
图1是第一棱柱体形状的水泥混凝土试件1和湿度传感器4的连接结构 示意图；图2是第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5和金属测头6的连接结 构示意图；图3是薄片状试件8和金属测头6的连接结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一(参见图1 图3)本实施方式的方法是通过以下步骤实 现的 一、制作第一棱柱体形状的水泥混凝土试件l; 二、在第一棱柱体形状 的水泥混凝土试件l的成型过程中，在距离第一棱柱体形状的水泥混凝土试件 l上表面3的不同深度处预留几个孔洞2;三、在测试前将第一棱柱体形状的水 泥混凝土试件1除了上表面3以外的其它五个表面全部密封，防止与外界发生 湿度交换；四、在预留孔洞2中放入湿度传感器4，然后将预留孔洞2密封；五、 将第一棱柱体形状的水泥混凝土试件1放入相对湿度为30~100%的任意测试 环境中，在不同时间t读取各传感器对应的距离表面深度h处的相对湿度值i // (h,t);六、制作与第一棱柱体形状的水泥混凝土试件l尺寸相同、养护龄期相同、配合比材料相同的第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5;七、在沿第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5长轴轴线两端预埋几组金属测头6，各组金属 测头6距离第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5上表面3的距离h与各个湿度传 感器4距离第一棱柱体形状的水泥混凝土试件l上表面3的距离h—一对应；八、 在测试前将第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5除了上表面3以外的其它五个 表面全部密封，防止与外界发生湿度交换；九、在金属测头6上连接位移传感 器7;十、将第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5放入与第一棱柱体形状的水 泥混凝土试件1相同的相对湿度为30~100%的测试环境中，在不同时间1读取各 组金属测头6对应的距离表面深度h处的相对收縮值i^ (h,t);十一、制作与 第一棱柱体形状的水泥混凝土试件1和第二棱柱体形状的水泥混凝土试件5尺 寸相同、养护龄期相同、配合比材料相同的第三棱柱体形状的水泥混凝土试 件；十二、将第三棱柱体形状的水泥混凝土试件切割成5 10mm的薄片状试件 8;十三、沿薄片状试件8轴线两端各埋置一个金属测头6，在金属测头6上连 接位移传感器7;十四、将薄片状试件8完全暴露于不同相对湿度Rh环境下5 8 天，使薄片状试件8与外界环境湿度达到平衡稳定，通过位移传感器7测试出薄片状试件8的完全自由收縮变形值Si/(Rh);十五、按国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)测试混凝土弹性模量^:，从而可以计算出时间t时距离混凝土表面h深度处的自约束收縮应力"(h,t): (7 (h，t) =[S// (Rh) - S//(h,t)] ￡c,其中S// (Rh)为Rh-腊(h,t)时薄片状混凝土 试件的自由收縮值。
具体实施方式
二本实施方式的步骤二中预留孔洞2的数量为三至十个。 其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式的步骤五中时间t的读取间隔时间为2~4 小时。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式的步骤七中预埋金属测头6的组数为三至 十个。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五本实施方式的步骤十中时间t的读取间隔时间为2~4 小时。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
六:本实施方式的步骤十二中薄片状试件8的厚度为8mm。 其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
七本实施方式的步骤十四中环境相对湿度为30~100%。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
八本实施方式的步骤十四中试件8完全暴露于不同相对湿度Rh环境下为7天。其它与具体实施方式
一相同。
权利要求
1、一种水泥混凝土自约束收缩应力测试方法，其特征在于它是通过以下步骤实现的一、制作第一棱柱体形状的水泥混凝土试件(1)；二、在第一棱柱体形状的水泥混凝土试件(1)的成型过程中，在距离第一棱柱体形状的水泥混凝土试件(1)上表面(3)的不同深度处预留几个孔洞(2)；三、在测试前将第一棱柱体形状的水泥混凝土试件(1)除了上表面(3)以外的其它五个表面全部密封；四、在预留孔洞(2)中放入湿度传感器(4)，然后将预留孔洞(2)密封；五、将第一棱柱体形状的水泥混凝土试件(1)放入相对湿度为30～100％的任意测试环境中，在不同时间t读取各传感器对应的距离表面深度h处的相对湿度值RH(h，t)；六、制作与第一棱柱体形状的水泥混凝土试件(1)尺寸相同、养护龄期相同、配合比材料相同的第二棱柱体形状的水泥混凝土试件(5)；七、在沿第二棱柱体形状的水泥混凝土试件(5)长轴轴线两端预埋几组金属测头(6)，各组金属测头(6)距离第二棱柱体形状的水泥混凝土试件(5)上表面(3)的距离h与各个湿度传感器(4)距离第一棱柱体形状的水泥混凝土试件(1)上表面(3)的距离h一一对应；八、在测试前将第二棱柱体形状的水泥混凝土试件(5)除了上表面(3)以外的其它五个表面全部密封；九、在金属测头(6)上连接位移传感器(7)；十、将第二棱柱体形状的水泥混凝土试件(5)放入与第一棱柱体形状的水泥混凝土试件(1)相同的相对湿度为30～100％的测试环境中，在不同时间t读取各组金属测头(6)对应的距离表面深度h处的相对收缩值RH(h，t)；十一、制作与第一棱柱体形状的水泥混凝土试件(1)和第二棱柱体形状的水泥混凝土试件(5)尺寸相同、养护龄期相同、配合比材料相同的第三棱柱体形状的水泥混凝土试件；十二、将第三棱柱体形状的水泥混凝土试件切割成5～10mm的薄片状试件(8)；十三、沿薄片状试件(8)轴线两端各埋置一个金属测头(6)，在金属测头(6)上连接位移传感器(7)；十四、将薄片状试件(8)完全暴露于不同相对湿度Rh环境下5～8天，使薄片状试件(8)与外界环境湿度达到平衡稳定，通过位移传感器(7)测试出薄片状试件(8)的完全自由收缩变形值SH(Rh)；十五、按国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)测试混凝土弹性模量EC，从而可以计算出时间t时距离混凝土表面h深度处的自约束收缩应力σ(h，t)σ(h，t)＝[SH(Rh)-SH(h，t)]EC，其中SH(Rh)为Rh＝RH(h，t)时薄片状混凝土试件的自由收缩值。
全文摘要
水泥混凝土自约束收缩应力测试方法，它涉及一种混凝土收缩应力的测试方法。本发明的目的是为解决现有混凝土收缩应力的测试方法没有考虑到混凝土试件中不同位置处的收缩变形差异而产生自约束收缩应力的问题。本发明在第一棱柱体形状的水泥混凝土试件的预留孔洞中放入湿度传感器，在沿第二棱柱体形状的水泥混凝土试件长轴轴线两端预埋几组金属测头，沿薄片状试件轴线两端各埋置一个金属测头，分别测试距离混凝土试件表面深度h处的相对湿度值、收缩值和完全自由收缩变形值，从而推算出距离混凝土表面h处的自约束收缩应力。本发明的测试方法可准确、方便地测试不同环境条件下混凝土由于内外层不同位置处的收缩变形差异而产生的自约束收缩应力。
文档编号G01N33/38GK101221164SQ200810063858
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月16日 优先权日2008年1月16日
发明者杨英姿, 邓宏卫, 高小建 申请人:哈尔滨工业大学