CN101825531B - 一种用于诱导混凝土裂缝的控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于科研的诱导混凝土裂缝的控制方法，采用缓慢施加劈裂荷载的方式诱导裂缝，利用位移传感器精确的测量出混凝土试件的横向位移，通过横向位移变化控制表面裂缝宽度。采用本发明诱导出来的裂缝与工程实际中的裂缝较为接近，且可以人为控制裂缝宽度，精度也较高。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种诱导混凝土裂缝的控制方法，主要用于裂缝对混凝土构件的性能影响的科研工作，属于建筑工程领域。
背景技术
目前很多关于混凝土耐久性的理论和模型都是假设混凝土是完好的没有裂缝的前提下进行的。而大量工程实践表明：由于化学收缩、干燥收缩、自收缩及荷载作用，混凝土很难避免会产生裂缝，侵蚀介质会通过裂缝和孔隙网络侵入混凝土内部，从而加速混凝土性能劣化。因此，研究裂缝对混凝土耐久性的影响是非常必要的。裂缝是导致混凝土结构耐久性和使用寿命降低的主要因素。混凝土一旦出现裂缝，其耐久性以及使用寿命会被破坏到什么程度需要进行科学的研究，这就涉及到需要预先诱导裂缝，为研究裂缝对混凝土耐久性的影响做准备。当前裂缝对混凝土性能的影响的研究工作受到越来越多的关注。通过在实验室中研究裂缝对混凝土耐久性影响作用，可以帮助评价及预测已建及在建的出现裂缝的混凝土结构的耐久性。要评价裂缝对混凝土耐久性的影响，首先必须人为地诱导各种宽度范围的裂缝。目前预制裂缝的方法有很多，有采用拼接的方法预制裂缝，拼接试件时中间放置一定厚度的垫片来制造裂缝，也有采用圆锯切割来预制光滑断面的裂缝，还有人采用约束收缩开裂试验方法，硬化后钻取带裂缝芯样，从而获得带裂缝的混凝土试件。但是这些方法都存在缺陷，拼接和切割诱导的裂缝端面是光滑的，与实际裂缝相差较多，而约束收缩开裂试验方法具有一定的随机性，诱导的裂缝不能完全按照预先设计的实现。
发明内容
本发明的目的是针对现有预制裂缝存在的缺陷，提出一种用于诱导混凝土裂缝的控制方法，以人为的诱导不同宽度裂缝的方法。
本发明采用缓慢施加劈裂荷载的方式诱导裂缝，利用位移传感器精确的测量出混凝土试件的横向位移，通过横向位移变化控制表面裂缝宽度。
本发明具体包括包括如下步骤：
1)将混凝土试件置于截面呈“凹”字型的模具中，并在混凝土试件的顶部和底部各放置一根金属棒垫条；
2)将金属面板盖在位于混凝土试件顶部的金属棒垫条上；
3)沿混凝土试件两侧接近上表面位置分别固定一个与计算机相连的LVDT传感器，把LVDT的测杆顶在混凝土试件上；
4)将装有混凝土试件的模具置于压力机的上下压板之间，启动压力机，对混凝土试件连续均匀的施加荷载；
5)当两个LVDT位移传感器测得的相对位移变化之和达到计算机预先设定的所需要的位移值时，并闭压力机。
本发明利用差动变压器式(LVDT)位移传感器能够精确的测量出当前的横向位移的特点，在缓慢施加劈裂荷载的过程中，通过混凝土试件劈裂方向横向位移变化控制表面裂缝宽度。
根据《裂缝对混凝土中氯离子渗透的影响》(INFLUENCE OF CRACKS ONCHLORIDE INGRESS INTO CONCRETE，多伦多大学2001年硕士学位论文)记载，混凝土中小于0.01mm的细裂缝属于混凝土本身自带的，相对来说研究大于0.01mm的裂缝比较有意义。因此本发明采用分辨率为0.001mm的LVDT位移传感器。LVDT位移传感器具有良好的环境适应性、使用寿命长、灵敏度和分辨率高的特点。使用时只要把LVDT的测杆顶在参照物上，其测杆顶(或夹固)在被测点上，就可以直接测量物体间的相对位移。使用时，LVDT传感器与电脑相连，由直流稳压电源供电，采用LVDT位移测量系统可直接记录及显示数据。
采用本发明诱导出来的裂缝与工程实际中的裂缝较为接近，且可以人为控制裂缝宽度，精度也较高。
附图说明
图1为本发明所用施加劈裂荷载的模具(图中的金属面板1可以上下移动)
图2为施加劈裂荷载的操作示意图。
图1和2中附图标记说明如下：
1-金属面板；2-钢筋棒垫条；3-混凝土试件；4-LVDT位移传感器；5-压力机上、下压板；
具体实施方式
实施例1：
以诱导裂缝宽度为0.5mm的开裂素混凝土试件为例。将成型并养护28d的混凝土试件(尺寸为100mm×100mm×100mm)置于模具中，盖上钢制金属面板，使之与模具接触均衡，沿混凝土试件两侧接近上表面位置分别固定一个LVDT传感器。具体操作方法如图2所示，这里采用采用直径为8mm的钢筋棒作为垫条。把LVDT的测杆顶在混凝土试件上，LVDT与电脑连接，在电脑中LVDT位移测量系统中设置记录间隔5秒，压力机加载速度设置为每秒25N。然后开动压力机，当压力机的上压板与劈裂抗拉夹具接近时，调整模具，使接触均衡，连续然后均匀地施加荷载，使压力通过金属面板、垫条均匀地传到试件上。当两个LVDT位移传感器测得的相对位移变化之和为0.5mm的时候，关闭压力机，可以得到表面裂缝宽度为0.5mm的开裂混凝土试件。
实施例2：
以诱导裂缝宽度为0.3mm的开裂钢纤维混凝土试件为例。将成型并养护28d的钢纤维混凝土试件(尺寸为100mm×100mm×100mm)置于模具中，盖上钢制金属面板，使之与模具接触均衡，沿混凝土试件两侧接近上表面位置分别固定一个LVDT传感器。具体操作方法如图2所示，这里采用采用直径为8mm的钢筋棒作为垫条。把LVDT的测杆顶在混凝土试件上，LVDT与电脑连接，在电脑中LVDT位移测量系统中设置记录间隔3秒，压力机加载速度设置为每秒15N。然后开动压力机，当压力机的上压板与劈裂抗拉夹具接近时，调整模具，使接触均衡，连续然后均匀地施加荷载，使压力通过金属面板、垫条均匀地传到试件上。当两个LVDT位移传感器测得的相对位移变化之和为0.3mm的时候，关闭压力机，可以得到表面裂缝宽度为0.3mm的开裂混凝土试件。
Claims (4)
1.一种用于科研的诱导混凝土裂缝的控制方法，其特征在于采用缓慢施加劈裂荷载的方式诱导裂缝，利用位移传感器精确的测量出混凝土试件的横向位移，通过横向位移变化控制表面裂缝宽度，具体包括如下步骤：
1)将混凝土试件置于截面呈“凹”字型的模具中，并在混凝土试件的顶部和底部各放置一根金属棒垫条；
2)将金属面板盖在位于混凝土试件顶部的金属棒垫条上；
3)沿混凝土试件两侧接近上表面位置分别固定一个与计算机相连的LVDT传感器，把LVDT的测杆顶在混凝土试件上；
4)将装有混凝土试件的模具置于压力机的上下压板之间，启动压力机，对混凝土试件连续均匀的施加荷载；
5)当两个LVDT位移传感器测得的相对位移变化之和达到计算机预先设定的所需要的位移值时，关闭压力机。
2.如权利要求1所述控制方法，其特征在于计算机记录LVDT所测得的相对位移变化之和的记录间隔为2-6秒。
3.如权利要求1所述控制方法，其特征在于压力机加载速度为每秒10-30N。
4.如权利要求1所述控制方法，其特征在于采用分辨率为0.001mm的LVDT位移传感器。
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