工程水泥混凝土自收缩测量方法以及测量装置与流程

本发明涉及一种测量装置，尤其是涉及一种混凝土自收缩的测量方法以及装置。

背景技术：

混凝土是指由胶凝材料将集料胶结合全体的工程复合材料的统称。常常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水按一定比例相配，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土。

混凝土收缩是混凝土材料本身固有的特性。混凝土的收缩是指由于混凝土中所含水分的变化、化学反应及温度变化等因素引起的宏观体积缩。当混凝土处于自由状态时，混凝土收缩不会导致不良后果。实际的工程中，混凝土结构受基础、钢筋或相邻部分牵制会处于不同的约束状态，引起混凝土拉应力，由于混凝土抗拉强度不高，混凝土收缩裂缝极易产生。混凝土裂缝的产生轻则影响结构的承载能力和使用寿命，重则会导致灾难性的事故，给国民经济带来巨大损失，给人民安全带来巨大威胁。

目前我国正处于经济快速发展时期，基础建设工程量十分巨大，混凝土的年用量也迅速增大，如果不解决混凝土普遍存在的收缩和抗裂性不良问题，我们的基础建设工程质量将无从保证。因此，混凝土收缩的研究一直受到国内外学术界和工程界的重视。

现有技术中，主要通过体积法或者位移法测量混凝土收缩，通过对于收缩前后混凝土的体积变化或者长度变化测量混凝土的自收缩。常规的体积法测试中，如中国建筑材料科学研究总院在201410398887.4的发明专利中，向测量箱体内注入水，通过观测水位的变化，确定测量箱体内混凝土体积的变化。但是，由于水会进入混凝土体积内，影响混凝土自收缩特性，导致测量的结果与实际环境中存在差别。在一些改进的技术方案中，使用油替换水作为测量箱的注入液体，但是仍然会对混凝土的收缩性能产生影响。

技术实现要素：

作为本发明的一个方面，提供了一种建筑工程水泥混凝土自收缩测量装置，包括：试件容纳箱体，用于容纳水泥混凝土试件，其设置有开启门，通过该开启门能够将水泥混凝土试件放置于所述试件容纳箱体内；所述试件容纳箱体设置有气体入口，通过所述气体能够将气体输入所述试件容纳箱体，使其内具有足够高的气压；所述试件容纳箱体通过平衡管路与读数容器相通，所述平衡管路上设置气压平衡活塞；所述读数容器设置设置螺旋推入杆接口，所述螺旋推入杆接口设置内螺纹；螺旋推入杆设置外螺纹，所述螺旋推入杆与所述螺旋推入杆接口螺纹连接；所述平衡管路上设置平衡点坐标，所述读数容器外表面设置读数刻度，通过平衡点坐标以及所述读数刻度能够确定水泥混凝土试件的收缩体积。

优选的，所述螺旋推入杆顶端设置密封橡胶套，使所述螺旋推入杆接口保持气密性。

优选的，所述试件容纳箱体以及所述读数容器在测量过程中处于封闭状态。

优选的，还包括多个气密性填充物，所述填充物长度与试件容纳箱体底部的短边相等，宽度为试件容纳箱体底部的长边的1/N,高度为试件容纳箱体高度的1/M，其中M，N为大于1的整数。

优选的，所述气密性填充物为空心树脂块。

优选的，根据试件体积以及试件容纳箱体体积，确定放入试件容纳箱的气密性填充物的个数。

优选的，根据水泥混凝土试件的初始体积以及试件容纳箱体的体积，将气密性填充物放置于试件容纳箱体内，使放置气密性填充物以及水泥混凝土试件后，试件容纳箱体内的剩余体积小于其总体积的1/4。

优选的，所述读数容器的体积小于所述试件容纳箱体的1/4。

优选的，在测量时通过试件容纳箱体的气体入口注入气体，使其内部气压大于标准大气压强。

优选的，所述读数容器包括截面积不同的第一部以及第二部，所述第二部的截面积小于第一部，所述螺旋推入杆接口设置于所述第二部。

优选的，所述第二部的截面积小于第一部的1/4。

作为本发明的另外一个方面，提供上述装置的建筑工程水泥混凝土自收缩测量方法，包括如下步骤：（1）打开开启门，将水泥混凝土试件放置于试件容纳箱体内；（2）将气密性填充物放置于试件容纳箱体内，使试件容纳箱体内剩余体积小于其总体积的1/4；（3）关闭开启门，通过试件容纳箱体的气体入口向所述试件容纳箱体冲入气体，将其内的气压设置于大于标准大气压的值；（4）关闭试件容纳箱体的气体入口，向内旋转螺旋推入杆至使气压平衡活塞位于平衡管路上的平衡点坐标，记录此时螺旋推入杆位置的刻度；（5）间隔特定的测量周期，将螺旋推入杆向外旋转，使气压平衡活塞重新位于平衡管路上的平衡点坐标，记录该测量时刻螺旋推入杆位置的刻度；（6）根据记录值确定测量时间内，不同时刻水泥混凝土试件的收缩值。

优选的，所述步骤（6）中根据下式确定水泥混凝土试件的收缩值：V＝Vc-Vt，其中Vc为水泥混凝土试件的上一时刻的体积，Vt由下式计算：

Vt=Vs-Vq-V₂ ×(Vs-Vc-Vq)/ V₁,其中Vs为试件容纳箱体体积，Vq为试件容纳箱体内气密性填充物的总体积，V₂ 为当前时刻螺旋推入杆接口的刻度值，V₁为上一时刻螺旋推入杆接口的刻度值。

优选的，包括步骤（7）根据不同时刻水泥混凝土试件的收缩值确定其收缩特性。

附图说明

图1是本发明实施例的建筑工程水泥混凝土自收缩测量装置的结构示意图。

图2是本发明实施例的建筑工程水泥混凝土自收缩测量装置的测量过程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。

本发明实施例的建筑工程水泥混凝土自收缩测量装置，参见图1，包括试件容纳箱体1，平衡管路2，气压平衡活塞3、读数容器4，螺旋推入杆5以及空气压缩设备6。

试件容纳箱体1，用于容纳水泥混凝土试件，其设置有开启门11、试件支撑件12以及气体入口13。开启门11用于将水泥混凝土试件7放置于试件容纳箱体1内，开启门11可以设置于试件容纳箱体1的顶部或者侧部。试件支撑件12用于放置水泥混凝土试件7，其可以是设置在试件容纳箱体1底部的支撑支架，或者是设置在试件容纳箱体1顶部的悬挂支架。优选的，在使用支撑支架作为试件支撑件12时，在其最上层设置柔性的聚氯乙烯塑料薄膜层，从而降低混凝土对于支撑件的吸附，降低约束力。

试件容纳箱体1的气体入口13与空气压缩设备6相通，通过气体入口13能够将气体输入试件容纳箱体1内，使其内具有足够高的气压，该足够高的气压可以是大于标准大气压，优选的，例如2倍或者3倍标准大气压。可以在试件容纳箱体内设置压强计，用于检测其内的气体压强。

试件容纳箱体1通过平衡管路2与读数容器4相通，平衡管路2为透明管路，可以使用例如透明树脂作为平衡管路2材料。平衡管路2内设置气压平衡活塞3，平衡管路2中点设置平衡点坐标21。平衡活塞3为工字形结构，在左右压力不平衡时，能够沿平衡管路2移动直到左右压力平衡。

读数容器4包括截面积不同的第一部41以及第二部42，其中第二部42的截面积小于第一部41。读数容器4的第一部41通过平衡管路2与试件容纳箱体1相通。读数容器4的第二部42设置螺旋推入杆接口43，螺旋推入杆接口43内表面设置内螺纹。螺旋推入杆5设置外螺纹，与螺旋推入杆接口43螺纹连接。螺旋推入杆5顶端设置密封橡胶套，使螺旋推入杆接口43保持气密性。

在第二部42的外表面设置有刻度，其表示读数容器4的体积，通过螺纹推入杆5相对于刻度的位置，能够确定读数容器的体积。

由于不同混凝土试块的体积不同，对于体积较小的混凝土试块，试件容纳箱体1内的空气体积较大，而导致混凝土试块的自收缩导致的体积变化相对于空气体积的比例较小，从而导致测量结果精度不够。优选的，建筑工程水泥混凝土自收缩测量装置还可以包括多个气密性填充物，其长度与试件容纳箱体1底部的短边相等，宽度为试件容纳箱体1底部的长边的1/N,高度为试件容纳箱体1高度的1/M，其中M，N为大于1的整数。可以使用例如空心树脂块作为气密性填充物。在将混凝土试件放入试件容纳箱体1后，根据混凝土试件体积以及试件容纳箱体1体积，确定放入试件容纳箱1的气密性填充物的个数。优选的，根据水泥混凝土试件的初始体积以及试件容纳箱体的体积，将气密性填充物放置于试件容纳箱体内，使放置气密性填充物以及水泥混凝土试件后，试件容纳箱体内的剩余体积小于其总体积的1/4。通过这样的设置，使测量时混凝土试块的变化相对于试件容纳箱体1空气体积较大，从而能够提高测量结果的精度。

本发明实施例的建筑工程水泥混凝土自收缩测量方法，参见图2，包括如下步骤：（1）打开开启门11，将水泥混凝土试件7放置于试件容纳箱体1内；（2）将多个气密性填充物放置于试件容纳箱体1内，使试件容纳箱体1内剩余体积小于其总体积的1/4；（3）关闭开启门11，空气压缩设备6通过试件容纳箱体1的气体入口13向试件容纳箱体1冲入气体，将其内的气压设置于大于标准大气压的值，该气压可以是例如1.5倍，2倍或者3倍大气压；（4）关闭试件容纳箱体1的气体入口13，向内旋转螺旋推入杆5至使气压平衡活塞3位于平衡管路2上的平衡点坐标21，记录此时螺旋推入杆5位置的刻度；（5）间隔特定的测量周期，将螺旋推入杆5向外旋转，使气压平衡活塞3重新位于平衡管路2上的平衡点坐标，记录该测量时刻螺旋推入杆5位置的刻度；（6）根据记录的刻度值确定测量时间内，不同时刻水泥混凝土试件的收缩值；具体的，根据下式确定水泥混凝土试件的收缩值：V＝Vc－Vt，其中Vc为水泥混凝土试件的上一时刻的体积，Vt为当前时刻的水泥混凝土试件的体积，其由下式计算：Vt=Vs-Vq-V₂ (Vs-Vc-Vq)/ V₁,其中Vs为试件容纳箱体体积，Vq为试件容纳箱体内气密性填充物的总体积，V₂ 为当前时刻螺旋推入杆接口的刻度值，V₁为上一时刻螺旋推入杆接口的刻度值；（7）根据不同时刻水泥混凝土试件的收缩值确定其收缩特性，例如可以计算不同时刻收缩值相对于原体积的百分比，确定收缩率与时间的关系图。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本发明中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。