专利名称：测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验装置及方法
技术领域：
本发明属于水利水电工程中的混凝土结构监测与施工的技术领域，具体地涉及一种测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验装置，还提供了利用该实验装置的实验方法。
背景技术：
目前大坝混凝土弹模大多源自于室内湿筛试件，受室内实验室条件所限，混凝土弹模往往只测试有限几个典型龄期(7天，14天，28天，90天，180天)的弹模值，最后通过有限的几个测值拟合曲线来获取弹模的发展变化历程。对于大坝混凝土来说，由于现场与室内实验之间在级配和养护条件等方面的差异，实际弹模变化历程与室内实验值往往会有较大差异，室内弹模测试值并不能完全真实地反映实际情况，尤其是早龄期(3天以内)混凝土的弹模变化历程的测试方法则一直处于空白。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种能够获取大坝混凝土在真实养护条件下的弹模随龄期变化历程，为工程数值仿真与计算分析提供更为精确实验参数的测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验装置。本发明的技术解决方案是这种测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验装置，其包括实验设备和测试仪器，测试仪器是钻孔弹模测试仪，实验设备是钢管，钢管的底部封闭并插入混凝土浇筑层仓面的深孔中，钢管的上部设有三角架，三角架的三个顶点均通过钢筋固定到渗水孔支架，在钢管的管壁上从内至外设置黄油层、牛皮纸层。还提供了利用该装置的实验方法，对于长龄期的混凝土，采用钻孔方式形成实验所需要的孔壁，然后对不同龄期的弹模通过钻孔弹模测试仪进行测试；对于早龄期的混凝土，通过钢管人工设孔形成实验所需要的孔壁，然后对不同龄期的弹模通过钻孔弹模测试仪进行测试。由于通过该实验装置及其实验方法采用先进的钻孔弹模测试仪，进行现场实验，所以能够获取实际养护条件下大坝混凝土真实的弹模曲线。该种方式获取的弹模与实际更为相符，尤其是可以全程反映实际施工和养护条件下混凝土从早龄期开始时弹模的变化历程，由此获取的数据与大坝混凝土实际弹模更为接近，对于进一步提高仿真计算的精度，为施工期合理选取温控防裂措施，也为真实把握大坝施工期的整体工作性态提供可靠保证。
图I示出了根据本发明的测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验装置的结构示意图。图2示出了利用本发明进行大坝现场全级配混凝土弹模测试拟合曲线与室内全级配混凝土实验弹模曲线的对比。
具体实施例方式如图I所示，这种测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验装置，其包括实验设备和测试仪器，测试仪器是钻孔弹模测试仪，实验设备是钢管1，钢管的底部封闭并插入混凝土浇筑层仓面2的深孔中，钢管的上部设有三角架4，三角架的三个顶点均通过钢筋5固定到渗水孔支架6，在钢管的管壁上从内至外设置黄油层、牛皮纸层。优选地，在钢管的上部焊接吊耳3，以便后期拔出钢管。优选地，牛皮纸层的数量为两层，两层牛皮纸层之间通过胶带粘结。优选地，在牛皮纸层外还涂有一层黄油层。还提供了利用该装置的实验方法，对于长龄期的混凝土，采用钻孔方式形成实验所需要的孔壁，然后对不同龄期的弹模通过钻孔弹模测试仪进行测试；对于早龄期的混凝土，通过钢管人工设孔形成实验所需要的孔壁，然后对不同龄期的弹模通过钻孔弹模测试仪进行测试。由于通过该实验装置及其实验方法采用先进的钻孔弹模测试仪，进行现场实验，所以能够获取实际养护条件下大坝混凝土真实的弹模曲线。该种方式获取的弹模与实际更为相符，尤其是可以全程反映实际施工和养护条件下混凝土从早龄期开始时弹模的变化历程，由此获取的数据与大坝混凝土实际弹模更为接近，对于进一步提高仿真计算的精度，为施工期合理选取温控防裂措施，也为真实把握大坝施工期的整体工作性态提供可靠保证。钻孔弹模测试仪在岩土工程领域应用较多，主要用于测试岩体的变形模量，钻孔弹模测试仪在大坝混凝土中的使用国内尚无先例，尤其是用于施工期现场全级配混凝土弹模测试更无先例，研究成果将有利于我们更为清楚的了解低温浇筑状态下混凝土弹模的实际发展和变化规律，也将进一步提高我们对特高拱坝真实工作性态的认识。优选地，对于早龄期的混凝土采用如下步骤来测试(I)根据钻孔弹模测试仪的探头变形板的直径选取一根底部封闭的钢管；(2)在钢管壁上涂上黄油，然后在管壁周围包上两层牛皮纸，用胶带粘结，使得牛皮纸紧贴管壁，以使得钢管拔出后管壁能够保证光滑，然后在牛皮纸上再涂上黄油一层；(3)将钢管竖直立于要浇筑混凝土的仓面上，在仓面往下钻深度为10-20cm、直径略大于钢管直径的深孔，然后将钢管竖直放入深孔中，并在钢管的上部加设一个三角支架，以保证钢管在混凝土浇筑后的振捣过程中不会出现倾斜；(4)固定好钢管后，开始浇筑混凝土，浇筑层厚为3. 0m，该仓混凝土浇筑完毕后，钢管下部3. Om将埋在混凝土内部，该仓混凝土收仓后I天后开始拔管，拔管前，先将钢管水平方向顺时针和逆时针旋转，然后用吊机将钢管缓慢拔出；(5)利用钻孔弹模测试仪测试钢管来获得混凝土的实际弹模值。图2示出了利用本发明进行大坝现场全级配混凝土弹模测试拟合曲线与室内设计曲线的对比，可见大坝混凝土现场实际弹模与室内实验值有明显的差异。实际测量弹模时，可从第I天龄期开始，然后7天龄期前可考虑每I天测试一次弹模，7-14天后的弹模，可每隔2天测试一次弹模；14天-28天龄期混凝土可每隔3天测试一次数据；28天后可每隔7天测试一次数据。综合分析实测的实验资料，根据钻孔弹模测试仪的分析原理，获取混凝土的实际弹模值。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例 所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验装置，其特征在于其包括实验设备和测试仪器，测试仪器是钻孔弹模测试仪，实验设备是钢管(I )，钢管的底部封闭并插入混凝土浇筑层仓面(2)的深孔中，钢管的上部设有三角架(4)，三角架的三个顶点均通过钢筋(5)固定到渗水孔支架(6)，在钢管的管壁上从内至外设置黄油层、牛皮纸层。
2.根据权利要求I所述的测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验装置，其特征在于在钢管的上部焊接吊耳(3)。
3.根据权利要求I所述的测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验装置，其特征在于牛皮纸层的数量为两层，两层牛皮纸层之间通过胶带粘结。
4.根据权利要求3所述的测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验装置，其特征在于在牛皮纸层外还涂有一层黄油层。
5.测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验方法，其特征在于对于长龄期的混凝土，采用钻孔方式形成实验所需要的孔壁，然后对不同龄期的弹模通过钻孔弹模测试仪进行测试；对于早龄期的混凝土，通过钢管人工设孔形成实验所需要的孔壁，然后对不同龄期的弹模通过钻孔弹模测试仪进行测试。
6.根据权利要求5所述的测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验方法，其特征在于对于早龄期的混凝土采用如下步骤来测试 (1)根据钻孔弹模测试仪的探头变形板的直径选取一根底部封闭的钢管； (2)在钢管壁上涂上黄油，然后在管壁周围包上两层牛皮纸，用胶带粘结，使得牛皮纸紧贴管壁，以使得钢管拔出后管壁能够保证光滑，然后在牛皮纸上再涂上黄油一层； (3)将钢管竖直立于要浇筑混凝土的仓面上，在仓面往下钻深度为10-20cm、直径略大于钢管直径的深孔，然后将钢管竖直放入深孔中，并在钢管的上部加设一个三角支架，以保证钢管在混凝土浇筑后的振捣过程中不会出现倾斜； (4)固定好钢管后，开始浇筑混凝土，浇筑层厚为3.Om，该仓混凝土浇筑完毕后，钢管下部3. Om将埋在混凝土内部，该仓混凝土收仓后I天后开始拔管，拔管前，先将钢管水平方向顺时针和逆时针旋转，然后用吊机将钢管缓慢拔出； (5)利用钻孔弹模测试仪测试钢管来获得混凝土的实际弹模值。
7.根据权利要求5或6所述的测试大坝混凝土弹模随龄期变化的实验方法，其特征在于龄期大于21天的混凝土是长龄期的混凝土，龄期小于21天的混凝土是早龄期的混凝土。
全文摘要
本申请公开了一种能够获取大坝混凝土在真实养护条件下的弹模随龄期变化历程、为工程数值仿真与计算分析提供更为精确实验参数的实验装置，该装置包括实验设备和测试仪器，测试仪器是钻孔弹模测试仪，实验设备包括钢管及相关附属构件。钢管的底部封闭并插入混凝土浇筑层仓面的深孔中，钢管的上部设有三角架，三角架的三个顶点均通过钢筋固定到渗水孔支架，在钢管的管壁上从内至外设置黄油层、牛皮纸层。还提供了实验方法。
文档编号G01N33/38GK102890030SQ20121040630
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者张国新, 周绍武, 刘有志, 冯帆, 刘毅, 李仁江, 李炳锋, 周政国, 杨静, 杨顺雍, 李金桃, 李松辉, 张磊, 王振红, 黄涛, 赵丽娜 申请人:中国水利水电科学研究院