CN102221602A - 混凝土自由变形测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制造成本低、测量精度高、工程人员容易上手操作的混凝土自由变形测试仪，它由测试箱体组件、温度控制组件、位移传感装置和计算机组件构成。测试箱体组件为可折分的封闭容器，由活动的、可拼装的六块侧板组成；温度控制组件包括可由计算机组件控制的交流电电力调整器、硅橡胶加热膜、温度信号调理器以及温度传感器；所述位移传感装置为设置在混凝土试验对象端部并与之紧密接触的位移传感器。本方案具有模拟混凝土结构物现场温度和测量其自由变形、制造成本低、测量精度高、使用人员容易上手等优点，为优化混凝土配合比提供实验依据，最大限度地保证了避免或抑制混凝土裂缝的开展，达到提高混凝土温度裂缝控制水平和耐久性的目的。

Description

混凝土自由变形测试仪

技术领域

本发明涉及建筑材料领域实验用测试仪器，主要用于测量混凝土自由变形的实验设备，尤其是一种在实验室模拟各种体积混凝土结构物的温度发展并测量其自由变形的测试仪。

背景技术

混凝土自由变形量是衡量混凝土配合比是否有利于大体积混凝土结构物降低开裂风险的重要指标之一，由温度变形、自生收缩和干燥收缩组成，在添加膨胀剂的情况下还包括人工膨胀变形。只有在了解混凝土自由变形的前提下，才能结合实际约束程度和混凝土弹性模量与徐变等物理特性的影响，确定混凝土结构物内部应力的发展，判断开裂风险，为进一步优化混凝土配合比、控制应力的发展与裂缝的出现提供科学依据。由于混凝土材料的复杂性，目前还无法用可靠计算方法预测自由变形的发展，只有通过设计良好的实验才能获得准确的数据。同时，必须是在一定温度变化条件下的自由变形数据才具有实用意义，因为混凝土的自生收缩与温度变化有关，常温条件下的测量数据与现场情况并不符合。可靠、精确、方便的混凝土自由变形测试仪可以帮助实现正确判断，为避免或抑制混凝土出现开裂创造有利条件。

现在具有代表性的同类仪器设备有水泥砂浆自生收缩测试仪和膨胀收缩测定仪等。这类仪器主要存在以下三个问题：

一是不能够真实模拟现场温度：真实模拟施工现场大体积混凝土随温度变化的自由变形值，就要选取混凝土结构物中最大自由变形的可能位置—即大体积混凝土结构中温度变化最大的位置进行模拟。因此必须在半绝热条件下，通过控制水化放热速率模拟现场实际散热条件获得主要凭自身水化放热引起的温度上升、下降直至平缓的发展过程。试验结果的可靠性和精确度在于是否可以良好地控制放热速率，而现有的仪器只是在常温条件下对混凝土进行测量，不能够给予混凝土试验对象一个符合半绝热温升条件的测试环境。

二是测量材料的限定：一部分现有的收缩测试仪主要针对砂浆进行试验，或者对骨料的粒径进行一定的限制，显然这种测量模拟方式没有考虑混凝土中石子对于混凝土自身的变形影响，因此对于测量混凝土的收缩变形值是不符合实际的。

三是混凝土模拟状态的缺失：一部分现有的混凝土变形仪器都是从混凝土的硬化并脱模之后才进行实验的，不能对完全的自由变形进行测量。因为混凝土在水化过程中会发生明显的自生收缩，即由水泥在水化过程中产生的固有收缩；另外混凝土在搅拌完后的一段时间内，水泥的水化反应异常激烈，出现泌水和体积缩小的现象，这种体积缩小称为塑性变形。目前的混凝土变形测试仪器，无法测量这些变形。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种制造成本低、测量精度高，工程人员容易上手操作的混凝土自由变形测试仪。通过对混凝土自由变形值进行测量和评定，从中选用最优质的混凝土配合比，最大限度地避免或抑制混凝土裂缝的发生，实现提高混凝土耐久性的目的。

为实现该技术目的，本发明的方案为：一种混凝土自由变形测试仪，由测试箱体组件、温度控制组件、位移传感装置和计算机组件构成，所述测试箱体组件为可拆分的封闭容器，由活动的、可拼装的六块侧板组成，分别是上下、左右、前后侧板；所述温度控制组件包括贴附在六块侧板内壁上的硅橡胶加热膜，设置在混凝土试验对象四周和内部的温度传感器；所述硅橡胶加热膜连接于可由计算机组件控制的交流电电力调整器；所述温度传感器连接于与计算机组件相连接的温度信号调理器；所述位移传感装置为设置在混凝土试验对象端部并与之紧密接触的位移传感器；所述温度信号调理器、交流电电力调整器和位移传感装置均通过可实现电压信号与数字信号转换的数据采集卡与计算机组件连接。

为确保更好的温度环境，取得更好的测试精度，所述六块侧板均嵌入有蜂窝状保温隔热层，所述硅橡胶加热膜贴附在保温隔热层上。

为便于对试验对象自由变形的测量，所述测试箱体组件的底部安装有变形测量支座。

为保护好零部件不受混凝土的腐蚀，六块侧板的内表面部分都包有不锈钢薄板，将硅橡胶加热膜、保温隔热层包在其中。

作为进一步的具体改进，所述位移传感器固定在混凝土试验对象两端的钢制支架上，两个钢制支架由位于测试箱体组件下侧的两根钢管连接。

所述温度传感器(6)采用的是测量精度达0.1℃以上的热电阻或热电偶传感器。

本方案的测试仪具有模拟混凝土结构物现场温度和测量其自由变形、制造成本低、测量精度高、使用人员容易上手等优点。它包括六面拼装可活动式容器结构，在每一面都嵌入保温板以及硅橡胶加热膜，拼装之后保证容器严格密封，达到很好的控温效果。在装置纵向的两端安装位移传感器，从新拌混凝土入模开始测量其自由变形量。将搅拌均匀的混凝土试验对象浇注入测试仪内，在中心以及表面安设温度传感器，根据温度实时数据，对其进行各种半绝热状态模拟，通过数据采集卡，把位移传感器的数据传输到与之相连的计算机中。对混凝土自由变形值进行测量和评定，为优化混凝土配合比提供实验依据，最大限度地保证了避免或抑制混凝土裂缝的开展，达到提高混凝土温度裂缝控制水平和耐久性的目的。

附图说明

图1为本发明的侧立面方向剖面示意图。

图2为本发明的正立面方向剖面示意图。

图3为本发明与测控设备的连接示意图。

图4为本发明最佳实施例的传感与控制系统原理图。

具体实施方式

如图1、2所示，混凝土试验对象5在搅拌后浇注入本发明的混凝土自由变形测试仪中，该测试仪下方设有变形测量支座9。在浇注混凝土之前，需要把混凝土自由变形测试仪的前后两个侧板归位，使其和左右侧板以及底侧板组合成密封状态，然后铺放塑料膜以减小摩擦，再将搅拌均匀的混凝土浇注其中，固定好温度传感器6的位置，盖上顶侧板形成一个封闭的容器。所述的左右、前后侧板，上侧板和下侧板这六个板面2均嵌入蜂窝状保温隔热层3构成，保温隔热层3靠近于试件侧设有硅橡胶加热膜4，在六个板面的内表面部分都包有不锈钢薄板，用以将硅橡胶加热膜4、保温隔热层3包在其中，起到保护内部零件作用。

如图3所示，在混凝土试验对象中心部和上、下、左、右、前、后六个板面的对应于混凝土试验对象的不锈钢侧面各安装有一个铂电阻或热电偶作为温度传感器6。温度传感器6与温度信号调理器相连接。图1中的硅橡胶加热膜4与交流电电力调节器相连接。

如图4所示，把各个部分组合成计算机自动测量与控温系统。其中：位移信号调理器把位移传感器的物理信号转换成标定电压信号，数据采集卡把标定电压信号转换成数字信号传送给计算机；温度信号调理器把温度传感器的物理信号转换成标定电压信号，数据采集卡把标定电压信号转换成数字信号传送给计算机；计算机的LabVIEW虚拟仪器软件工作在Windows操作系统上并对获得的数字信号进行处理，根据温度设定条件对试件内外温度进行判断，给出相应控制信号通过数据采集卡分别传送给交流电电力调节器。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种混凝土自由变形测试仪，由测试箱体组件、温度控制组件、位移传感装置和计算机组件构成，其特征在于：

所述测试箱体组件为可拆分的封闭容器，由活动的、可拼装的六块侧板(2)组成，分别是上下、左右、前后侧板。测试箱体组件由下部支柱(1)支撑；

所述温度控制组件包括贴附在六块侧板内壁上的硅橡胶加热膜(4)，设置在混凝土试验对象(5)四周和内部的温度传感器(6)；所述硅橡胶加热膜连接于可由计算机组件控制的安流电电力调整器；所述温度传感器连接于与计算机组件相连接的温度信号调理器；

所述位移传感装置为设置在混凝土试验对象(5)端部并与之紧密接触的位移传感器(7)；

所述温度信号调理器、交流电电力调整器和位移传感装置均通过可实现电压信号与数字信号转换的数据采集卡与计算机组件连接。

2.根据权利要求1所述的混凝土自由变形测试仪，其特征在于，所述六块侧板(2)均嵌入有蜂窝状保温隔热层(3)，所述硅橡胶加热膜(4)贴附在保温隔热层上。

3.根据权利要求2所述的混凝土自由变形测试仪，其特征在于，所述测试箱体组件的底部安装有变形测量支座(9)。

4.根据权利要求2所述的混凝土自由变形测试仪，其特征在于，六块侧板的内表面部分都包有不锈钢薄板，将硅橡胶加热膜、保温隔热层包在其中。

5.根据权利要求3所述的混凝土自由变形测试仪，其特征在于，所述变形测量支座是由位于混凝土试验对象两端的钢制支架(9)和位于测试箱体组件下侧的两根钢管(10)所组成的刚性结构，所述位移传感器(7)固定在该变形测量支座上。。

6.根据权利要求5所述的混凝土自由变形测试仪，其特征在于，所述温度传感器(6)采用的是测量精度达0.1℃以上的热电阻或热电偶传感器。

Images