专利名称：水泥基材料早龄期线性变形的测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水泥基材料早龄期线性变形的测量装置，可对水泥净浆、砂浆、混 凝土等水泥基材料和骨料等固体材料在无约束条件下早龄期线性变形的成型模具并进行测 量。在不同加温制度与养护制度下，可测量水泥基材料早龄期的热膨胀系数、自收缩及干燥 收縮。
背景技术：
土木工程领域中，混凝土结构的早龄期开裂预测是非常重要的。在混凝土结构早龄期时， 混凝土材料的热力学性质极不稳定，混凝土早龄期的各种热力学性质直接决定混凝土早龄期 的开裂评价，准确测量混凝土早龄期的各种热力学性质随龄期发展的规律十分必要。热膨胀 系数、自收缩及干燥收縮是影响混凝土早龄期开裂的主要因素，因此测量模具的设计必须既 适合混凝土早龄期抗扰动能力极差的特点，又能尽量消除模具在测量过程中的误差。
目前测量水泥基材料早龄期变形的主要有体积法和线性法两种。
在体积法方面， 一般以液体为介质，水泥基试件体积变化的测量转化为液体体积变化的 测量。中国专利第200510050171.6号利用混凝土体积改变引起容器水位差变化的原理，测量 混凝土早龄期的体积变形。此种方法在科研、生产中应用不多，主要原因是常规体积的混凝 土拌和物体积难以包裹、体积法试验精度不高等原因。
在线性法方面，根据《水工试验规程》DL-T 5150-2001中规定，测量水泥基材料热膨胀 系数、自收縮的模具为直径200mm、高500mm的铁皮桶，进行热膨胀系数测定的试件至少 养护7天以上。《水工试验规程》中没有考虑到水泥基材料的水化温升大部分是在7天龄期前 完成的，混凝土初凝后的热膨胀系数对混凝土早龄期开裂预测更具有现实意义。《水工试验规 程》没有考虑试件与模具之间摩擦力消除的问题，而且圆柱体试件与我国传统长方体试件不 统一，模具粗糙，试验精度低，应该设计新型的模具。
近年来，公开了一些应用于混凝土早龄期线性变形测量的模具与测试方法。中国专利第 200510012299.3号公开了一种混凝土温度线性变形自动化测量系统，提出了测量混凝土线膨 胀系数的自动化方法，但其模具对早龄期水泥基材料的测量并不适合。中国专利第 200610038892.X号公开了一种混凝土早期自身变形测试方法及装置，能够使得自收縮的测量 初始时间提早到浇筑成型后即开始，但由于没有温度控制系统，不适用于混凝土早龄期热膨胀系数的测定。
试验承台材料的热学性能往往被忽略，但却很大程度上影响试验测量的结果，引起很大 误差。
用于变形测量的导杆多为铜合金导杆，铜合金的热膨胀系数在16. 6-17. 6X 1(T〃C之间， 不适合用于环境温度变化大的试验，且与钢模具之间的安装拆卸十分不便。
因此，要能精确测量水泥基材料早龄期线性变形，设计测量水泥基材料早龄期线性变形 的测量装置及方法十分必要，不仅可以降低热膨胀系数与各种收縮的试验成本，更加有利于 水泥基材料早龄期线性变形测量的统一。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种水泥基材料早 龄期线性变形的测量装置，使用本模具从水泥基材料稍具塑性后即可进行线性变形的测量， 可测量水泥基材料早龄期的热膨胀系数、自收縮及干燥收縮。
为解决上述技术问题，本实用新型测量装置包括包括由底板、侧板以及外端板构成的 上端开口的测量容腔，在所述的底板上还设置有一滑动的模板，在所述的模板的两端设置设 置内端板，在所述的模板的中部开设有分离槽将所述的模板分成2个滑动模板。
在所述的模板的下端面设置有第一滑槽，在所述的底板的上端面设置有第二滑槽，在所 述的第一滑槽与第二滑槽之间设置有滚珠，所述的滑动模板通过设置在第一滑槽以及第二滑 槽内的滚珠在所述的底板上滑动。
设置在滑动模板上的第一滑槽为三个，且成三角形布置，设置在底板上的第二滑槽为6
个，分别与滑动模板的第一滑槽相适配。 在所述的内端板上还设置有凸块。 所述的内端板的材料为因瓦合金。 与现有技术相比，本实用新型测量装置具有如下优点-
1、 在底板上滑动的设置模板，且该模板由分离槽分割成至少两块，在水泥基材料试件收 縮时，可通过与水泥基材料粘结的滑动模板测量其位移，不需要等待水泥基材料硬化，从而 精确的反映出水泥基材料早龄期线性变形的特性。
2、 水泥及材料的收縮量很小，而且在收縮时，产生的变形力也很小，当滑动模板与底板 的摩擦力较大时，也不能很好的反映出实际的水泥基材料早龄期线性变形的特性，为此，本 实用新型测量装置，在底板和模板上分别开设有滑槽，在滑槽内设置滚珠，从而将滑动摩擦变为滚动摩擦，极大的降低了摩擦力，提高了测量的精度。
3、 滑槽成三角形布置， 一方面可以提高模板在底板上滑动的稳定性，另一方面，也保证
了底板和模板的相对平行，使得模板在底板上滑动时，作用力均衡，不会出现倾斜等增大摩 擦力的现象发生，进一步提高了测量的精度。
4、 为了进一步提高测量的精度，在外端板内还设置有材料为因瓦合金的内端板，有效减 少了内端板温度变形对测量精度的影响，同时，在内端板上还设置凸块，加强试件与内端板 的粘结，有利于试件与内端板同步膨胀和收縮。
图1是本实用新型水泥基材料早龄期线性变形的测量装置的整体结构示意图。
图2为本实用新型测量装置底板与模板连接结构示意图。
图3为本实用新型测量装置底板结构示意图。
图4是本实用新型测量装置外端板结构示意图
图5是本实用新型测量装置内端板结构示意图。
图6是本实用新型测试水泥基材料自收縮的装置示意图。
图7是本实用新型测试水泥基材料热膨胀系数第二试件的测量装置示意图。
图8为典型的混凝土早期自收縮试验结果示意图，其中w/c=0. 35，水泥用量为480 kg/m3， 横坐标为龄期(h)，纵坐标为应变(X10一6)。
图9为W:C:S二1:3:5的砂桨试件，热膨胀系数随龄期变化的示意图，横坐标为龄期(h)， 纵坐标为热膨胀系数(X1(T7"C)。
图10为骨料最大粒径分别为16mm和20mm时，混凝土早龄期时干燥收縮随龄期变化的示 意图，横坐标为龄期(h)，纵坐标为应变(X10—6)。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作详细说明
如图1所以，本实用新型水泥基材料早龄期线性变形的测量装置，在包括钢底板1，在
钢底板1上表面对称开6条长形小槽，并在四周开出相对应于侧板2和外端板3厚度凹槽， 以安装侧板2和外端板3，见图2、图3。在底板1上放置有一模板4，该模板4由分离槽7 分割成两块滑动模板41，在滑动模板41的下底面各开3条与底板1相对应的长形小槽，在 小槽上安置直径略小于小槽宽度的钢珠6，保证滑动模板4在底板1上自由滑动。两块滑动模板41的外侧连接内端板5，内端板5与外端板之间形成试件变形的空间，两块滑动模板41 的总长度比两块外端板3之间距离小2mm，浇筑试件前在滑动模板之间插入四氯聚氟乙烯插 片，并插进底板l中间凹槽内，待试件稍具塑性，轻轻拔出四氯聚氟乙烯插片，保证模板不 影响试件的自由收缩。在内端板5内侧表面焊接4块正方体铁块51，加强试件与内端板5的 粘结，有利于试件与内端板5同步膨胀或收縮，详见图5。在侧板2两侧对称开四个孔，将 螺栓8插入侧板2上面孔洞，拧紧螺栓8。模板装配完成后，在滑动模板4上表面涂抹凡士 林，在凡士林上覆盖双层塑料薄膜，若进行热膨胀系数与自收縮测定试验时，预留塑料薄膜 待密封试件使用。试件成型后，用石英玻璃导杆9穿过开孔外端板3，见图4，直接吸附在内 端板5外侧，待试件稍具塑性，松开螺栓8，拆除侧板2和外端板3，在不同加温制度和不同 养护制度下测量试件的不同性质的早龄期线性变形。
采用本实用新型测量装置对水泥基材料自收縮、热膨胀和干燥收縮的测量方法如下-水泥基材料自收縮测量方法
Al、 完成测量装置组装，见图6，浇筑试件后在试件中心放置一只温度传感器13，并
用塑料薄膜完好密封试件。 A2、 模具及试件水平安放在承台10上，两只石英玻璃导杆9吸附在内端板5外侧，
磁性表座12固定在承台10两侧，架设高精度位移传感器(LVDT) 11于石英玻璃导
杆9上。
A3、 在设定温度下养护试件，即温度传感器13读数无变化条件下，每隔一定时间间 隔，计算机自动读出试件内温度和高精度位移传感器(LVDT) 11。设测量起始时间的 两只高精度传感器(LVDT) 11的读数分别为Ya0和Yb0，随龄期变化后的读数分别为 Yat和Ybt;试件长度L，取500mm，龄期t时单位长度下的自收縮s吣的计算公式如
下
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，附图8为典型的混凝土早期自收縮试验结果图，其中w/ci.35，水泥用量为480 kg/m3。
水泥基材料热膨胀系数测量方法
Bl、 完成两套测量装置的组装，浇筑试件后在试件a内部放置一只温度传感器13，在 试件B中心放置三只温度传感器13，并用塑料薄膜完好密封试件a和试件b。试件a 按照上述A中进行自收縮试验，试件b进行热膨胀系数测量试验，测量装置见图7， 两个试验须同时进行。B2、 将养护箱或变温设备14水平安放在承台10上，再将试件b水平安放在养护箱或 变温设备14内，最后将两只石英玻璃导杆9吸附在内端板5外侧，并将石英玻璃导 杆9另一端伸出养护箱或变温设备14外。
B3、 将磁性表座12固定在承台10两侧，架设高精度位移传感器(LVDT) 11于石英玻 璃导杆9上。
B4、 开启养护箱或变温设备14，设定变温制度，采用快速升温降温的方法降低自收缩 的影响，每隔一定时间间隔，计算机自动读出试件内温度和高精度位移传感器(LVDT) 11。
B5、 设试验开始时两只高精度位移传感器(LVDT) 11读数为Ya0和Yb0;选取三只温 度传感器13所测温度变化速率一致的温度变化段作为计算段，计算段的起始点三只 温度传感器13的平均温度分别为XI，对应的两只高精度位移传感器(LVDT) 11读数 为Yal和Ybl，龄期为tl;计算段的终点三只温度传感器13的平均温度分别为X2， 对应的两只高精度位移传感器(LVDT) 11读数为Ya2和Yb2，龄期为t2，试件长度L，
取500mm。用对应龄期t为时自收縮试验的试验结果进行修正，龄期t时单位
2
长度的试件热膨胀系数"W的计算公式如下<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，附图9为W:C:S为l:3:5的砂浆，热膨胀系数随龄期变化的示意图。
水泥基材料干燥收縮测量方法
Cl、 完成两套测量装置的组装，浇筑试件后在试件a内部放置一只温度传感器13，在 试件c中心放置一只温度传感器13，并用塑料薄膜完好密封试件a，试件c不密封。 试件a按照上述A中进行自收縮试验，试件c进行干燥收縮测量试验，两个试验须同 时进行。
C2、 试件c的干燥收縮试验步骤与A中相同。
C3、 在设定温度下养护试件，即温度传感器13读数无变化条件下，每隔一定时间间 隔，计算机自动读出试件内温度和高精度位移传感器(LVDT) 11。设测量起始时间的 两只高精度传感器(LVDT) 11的读数分别为YaO和YbO，随龄期变化后的读数分别为 Yat和Ybt;设长度L，取500mm。用对应龄期t时自收缩试验的试验结果进行修正， 龄期t时单位长度的试件干燥收縮s^,的计算公式如下其中，附图10为骨料最大粒径分别为16mm和20mm时，混凝土干燥收縮随龄期变化的示
权利要求1、一种水泥基材料早龄期线性变形的测量装置，包括由底板(1)、侧板(2)以及外端板(3)构成的上端开口的测量容腔，其特征在于在所述的底板(1)上还设置有一滑动的模板(4)，在所述的模板(4)的两端设置内端板(5)，在所述的模板(4)的中部开设有分离槽(7)将所述的模板(4)分成2个滑动模板(41)。
2、 根据权利要求1所述的水泥基材料早龄期线性变形的测量装置，其特征在于在所述 的模板(4)的下端面设置有第一滑槽(42)，在所述的底板(1 )的上端面设置有第二滑槽(11 )， 在所述的第一滑槽(42)与第二滑槽(11)之间设置有滚珠(6)，所述的滑动模板(41)通 过设置在第一滑槽(42)以及第二滑槽(11)之间的滚珠(6)在所述的底板(1)上滑动。
3、 根据权利要求2所述的水泥基材料早龄期线性变形的测量装置，其特征在于设置在 滑动模板(41)上的第一滑槽(42)为三个，且成三角形布置，设置在底板(1)上的第二滑 槽(11)为6个，分别与滑动模板(41)的第一滑槽(42)相适配。
4、 根据权利要求1或2所述的水泥基材料早龄期线性变形的测量装置，其特征在于在 所述内端板(5)上还设置有凸块(51)。
专利摘要本实用新型公开了一种水泥基材料早龄期线性变形的测量装置，其测量装置包括包括由底板、侧板以及外端板构成的上端开口的测量容腔，在底板上还设置有一滑动的模板，在模板的两端设置内端板，在模板的中部开设有分离槽将所述的模板分成2个滑动模板。与现有技术相比，本实用新型测量装置在底板上滑动的设置模板，且该模板由分离槽分割成两块，在水泥基材料试件收缩时，可通过与水泥基材料粘结的滑动模板测量其位移，不需要等待水泥基材料硬化，从而精确地反映出水泥基材料早龄期线性变形的特性。在底板和模板上分别开设有滑槽，在滑槽内设置滚珠，从而将滑动摩擦变为滚动摩擦，极大地降低了摩擦力，提高了测量的精度。
文档编号G01N33/38GK201247042SQ20082018522
公开日2009年5月27日 申请日期2008年8月26日 优先权日2008年8月26日
发明者佘小颉, 吴胜兴, 沈德建, 杰 黄 申请人:河海大学;江苏顺通建设工程有限公司