采用椭圆环试件测定早龄期混凝土抗裂性的方法
【专利摘要】本发明属于早龄期混凝土断裂研究领域，涉及采用椭圆环试件测定早龄期混凝土抗裂性的方法。将厚度为12.5mm的内置钢环置于厚度为37.5mm的椭圆形混凝土环内侧，混凝土环与内置钢环紧贴；内置钢环和混凝土环的高度均为75mm；椭圆形内置钢环外环的长短轴之比a/b＝2，a＝150mm，b＝75mm。应变片分别置于水平距离内置钢环内环的长轴端50mm，且均位于内置钢环的同一高度，该高度为内置钢环的中间位置；应变片与采集系统连接，将混凝土环上表面和下表面用铝带密封。本发明相对于圆环试验方法不仅开裂时间更加提前，而且开裂位置更加固定，在椭圆环长轴附近，这更利于对限制收缩条件下早龄期混凝土断裂的研究。
【专利说明】采用椭圆环试件测定早龄期混凝土抗裂性的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于早龄期混凝土断裂研究领域，涉及采用一种椭圆环几何参数模型测定早龄期混凝土抗裂性的实验方法，具体涉及采用椭圆环试件测定限制收缩条件下早龄期混凝土抗裂性。
【背景技术】
[0002]混凝土在早龄期极易因收缩产生裂缝，这些裂缝严重的影响了结构的安全性，耐久性及适用性，在降低结构使用寿命的同时也增加了维护费用，成为混凝土结构主要的病害之一。如何评估混凝土的抗裂性，显的十分重要。在过去的几十年间，工程界与学术界一直致力于寻找一种简单有效的方法来评估混凝土的抗裂性。自由收缩试验虽然能比较不同混凝土的体积变化，但难以评估材料在外部约束作用下的抗裂性能。因此，能起到限制收缩作用的约束条形试验，约束板型试验及限制收缩环形试验得到了应用与研究。
[0003]目前，我国《混凝土结构耐久性设计与施工指南》及《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中推荐了平板法评估混凝土的抗开裂性。但它只能部分、不均匀的约束混凝土的收缩变形，而且试验的结果对试件尺寸、材料特性、环境状况等因素的依赖性很大，裂缝的产生无规律。这些缺点使得平板法无法精确地对混凝土抗开裂性进行评价，也不利于比较及规范化。由于能够提供足够的约束刚度并易于实验室操作，目前限制收缩圆环被较为广泛地应用于混凝土在限制收缩条件下的抗裂性评估。此外，限制收缩圆环试验被美国国家公路与运输协会(AASHTO)及美国试验材料学会(ASTM)推荐为评估混凝土抗裂性的标准试验方法，我国《混凝土结构耐久性设计与施工指南》中也将限制收缩圆环法作为测试水泥基胶凝材料抗裂性的推荐方法。但圆环试验也有一定的缺点，由于钢环约束力不足导致等待开裂的时间长，而这对于混凝土断裂的研究具有很大的影响，特别是对于早龄期混凝土。同时圆环试验开裂的位置也不固定，导致研究相对较困难。He et al.(2004)在评定碱对砂浆的开裂趋势影响的研究中提出采用一种椭圆环几何模型，并假定椭圆环的开裂出现比圆环出现开裂要早。同时也猜测由于几何尺寸的影响椭圆环试件相对于圆环试件有更强的约束力，椭圆环试件的开裂位置依据给定的混凝土材料特点和干燥环境不同，出现在几何环的同一固定位置。但是以上只是猜测，并没有科学依据来支持以上言论，而且没有做关于椭圆环与圆环相比较的试验，并且关于椭圆环也没有给出具体的几何参数。所以，对于椭圆环试件，目前的研究仅仅局限于假定长轴可能会产生应力集中进而缩短开裂时间，而没有针对椭圆环具体几何参数的提出。对于测定早龄期混凝土抗裂性圆环试验，采用美国试验材料学会(ASTM)C1581/C1581M-09标准试验方法，对于椭圆环试验，与圆环试验方法相同，将圆环换成了椭圆环，并规定了几何参数。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术方法中存在的缺点，提出采用一种椭圆环几何参数来测定早龄期混凝土抗裂性的试验方法。该方法为在温度为21-25°C，相对湿度为48% -52%的环境下，内置钢环和混凝土环的厚度分别为12.5_和37.5_，混凝土环、内置钢环高度均为75mm,钢椭圆环外环的长短轴之比a/b = 2,尺寸a = 150mm, b = 75mm,来进行测定早龄期混凝土抗裂性。该方法不仅出现开裂时间早，而且开裂位置基本在椭圆环长轴附近。该方法更利于早龄期混凝土断裂的研究。
[0005]本发明的技术方案是:采用椭圆环试件测定早龄期混凝土抗裂性的方法，具体步骤如下:
[0006]在温度为21-25°C，相对湿度为48%-52%的环境下，在厚度为37.5mm椭圆形混凝土环的内侧有厚度为12.5mm的内置钢环，混凝土环与内置钢环紧贴；内置钢环和混凝土环的高度均为75mm ;钢椭圆环外环的长短轴之比a/b = 2,a = 150mm, b = 75mm。四个应变片分别置于水平距离钢椭圆环内侧长轴端50mm的位置上，且均位于内置钢环的同一高度，该高度为内置钢环的中间位置；将上述四个应变片与采集系统连接，将混凝土环上、下表面用铝带密封，混凝土环的外圆周表面不需密封。数据采集系统显示混凝土开裂与失稳时钢环上应变的反应。随着混凝土的养护，混凝土环因内置钢环限制收缩而出现裂缝。
[0007]本发明的有益效果是:
[0008]一、本发明所采用的椭圆环几何参数模型，克服了圆环试验中由于约束力不足而导致开裂时间较长的缺点，增加开裂敏感性，相对于圆环试验，所采用的椭圆环试验第一次出现开裂的时间较早，从而可大大减少试验进行时间，有利于评定混凝土抗裂性，为我国评定早龄期混凝土抗裂标准试验方法提供参考。在强约束条件下对于测定强抗裂性混凝土的开裂性能也显得十分重要。
[0009]二、本发明所采用的椭圆环几何参数模型，开裂位置相对固定，基本在长轴端附近，更便于测定限制收缩条件下早龄期混凝土抗裂性，有利于混凝土断裂的开裂性研究。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]附图为椭圆环试件结构示意图。
[0011]图中:1混凝土环；2内直钢环；3应变片；t内直钢环厚度；
[0012]a椭圆环长轴半径山椭圆环短轴半径；c应变片距离钢环内环水平距离。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0014]1.测试准备
[0015]钢环:内置钢环的厚度为12.5mm，高度为75mm，钢椭圆环外环的长短轴之比a/b =
2,尺寸 a = 150mm, b = 75mm(见图)。
[0016]混凝土:采用水灰比为0.5的C30混凝土，混凝土环的厚度为37.5mm,高度为75mm0
[0017]应变片:四个应变片，每个应变片都接线到数据采集系统，用来显示钢环内侧应变发展情况。
[0018]信息获取:数据采集系统记录下每一个应变片的应变发展。采集系统的采集精度应为±0.0000005m/m。采集系统应在30分钟内记录下应变数据。
[0019]平台:采用环氧涂层合板,或采用其他材质平台,其表面应不吸收、不反应。
[0020]测试环境:温度为21-25°C，相对湿度为48% -52%的环境中。
[0021]2.试件制作和测试建立
[0022]I)将四个应变片分别置于水平距离钢椭圆环内侧长轴端50mm的位置上(见图)，且均位于内置钢环的同一高度，该高度为内置钢环的中间位置，并将应变片与采集系统相连接。
[0023]2)制作平台，把钢圆环用固定外环螺栓固定在平台上，把内环外侧和外环内侧涂上脱膜剂。制作三个试件，并振捣密实，清理混凝土表面，浇筑后试件在10分钟内送入试验环境中，松开螺栓，2分钟内连接应变片和读数装置，记录时间，30分钟内读取第一次数据。
[0024]3)养护:试件需要在温度为21_25°C下养护24小时,需在第一次收缩读取之后5分钟内送去养护，如果养护可能超过24小时，把外环撤掉。
[0025]3.开始测量前准备(15分钟内完成)
[0026]I)拿掉外环，拿掉聚乙烯薄膜。
[0027]2)把松散的材料从混凝土表面剔掉。
[0028]3)用固体石蜡或胶合铝箔密封试件上部。混凝土椭圆环上、下表面用两层铝带密封，只允许外圆周表面保持干燥状态。
[0029]4.测量与记录
[0030]记录下开裂时间并计算平均开裂时间，记录下椭圆环试件的开裂位置。
[0031]5.结果
[0032]采用水灰比为0.5的C30混凝土，椭圆环试件出现开裂在11天，并且裂缝都基本出现在长轴附近。
[0033]对比圆环测试，圆环试件出现开裂在18天，并且开裂没有相对固定位置，相比较，椭圆环测试出现开裂时间提前了 7天，出现裂缝的位置也更加固定，基本在椭圆环长轴附近，这对测定早龄期混凝土抗裂性提供更好的测试方法。
【权利要求】
1.一种采用椭圆环试件测定早龄期混凝土抗裂性的方法，其特征在于，步骤如下:在温度为21-25°c,相对湿度为48% -52%的环境下,将厚度为12.5mm的内置钢环置于厚度为37.5mm的椭圆形混凝土环内侧，混凝土环与内置钢环紧贴，内置钢环和混凝土环的高度均为75mm ;椭圆形内置钢环外环的长短轴之比a/b = 2,a = 150mm,b = 75mm ;四个应变片分别置于水平距离内置钢环内环的长轴端50mm，且均位于内置钢环的同一高度，该高度为内置钢环的中间位置；将上述四个应变片与采集系统相连接，将混凝土环上表面和下表面用铝带密封，混凝土环的外圆周表面不需密封；采集系统显示混凝土开裂与失稳时内置钢环上应变片的变化。
【文档编号】G01N33/38GK104374897SQ201410686716
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】董伟, 周向明, 吴智敏, 王娜, 罗昊 申请人:大连理工大学