CN102759323A - 一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法 - Google Patents

Abstract

一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法，它涉及一种测试混凝土自身体积变形的方法，具体涉及一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法。本发明为了解决现有测量混凝土自收缩量方法的模具和测试平台对混凝土的约束力导致测量误差较大，且重力和温度对混凝土测试结果影响较大的问题。本发明的具体步骤为：将制作好的混凝土试件水平安装到测试架上，并将护筒和珍珠棉层移除；在试件的一端安装数字千分表，连续从数字千分表上读取数据，每次读取数字千分表上数字的同时测量混凝土试件的长度，用每次读取数字千分表上的数字减去上一次的数字除以读数时混凝土试件的长度，获得混凝土试件的自身变形量。本发明用于测试混凝土自身体积的变形。

Description

一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法

技术领域

本发明涉及一种测试混凝土自身体积变形的方法，具体涉及一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法。

背景技术

高性能混凝土的研究是当今国际土木工程界最为热门的课题之一，通常采用降低水胶比、选用优质原料、掺加足够数量的矿物细掺料、添加外加剂等技术措施来获得工作性能良好、内部结构密实的高性能混凝土，但低水胶比与高活性细掺料的大量掺入，使高性能混凝土的硬化特点及内部结构同传统的普通混凝土相比有了很大差异。工程实践表面，尽管总收缩并不比普通混凝土的大，但由于更多的收缩发生在早期，从而使高性能混凝土的收缩变形与开裂问题已经成为工程实践中普遍和严重的问题，即使在严格的养护制度下，高性能混凝土的开裂也时有发生，因而削弱了混凝土的耐久性。

大量研究表明，自身体积变形是引起高性能混凝土早期开裂的主要原因之一。采取可靠的测试方法来准确测试自身体积变形，这是早龄期混凝土裂缝计算的基础和前提。然而迄今为止，自收缩的测试方法仍然未能形成统一的标准。自收缩的测试结果不仅仅在数值上存在差异，而且在收缩和膨胀的正、负号表达方式上也不一致。这种差异是由于测试方法的不同而引起的。已有的测量方法主要有长度法和体积法两种，水泥基复合材料自加水开始即可能收缩，因此理想的测量方式应该是自加水拌和成型之后立即进行，就这一点而言体积法测量方式具有明显优势，因为塑性阶段的水泥混凝土无法以长度来度量。体积法的缺点在于搅拌过程中吸入的空气和成型后泌水给测量造成了很大的误差，此外，橡胶袋的渗透性也可能是引起测量误差的因素之一。由于在成型过程中刚性的集料有可能刺破橡胶袋，体积法无法应用于混凝土的早期自收缩测试。混凝土的自收缩通常采用水平方向长度测量方式，测量开始于混凝土初始结构的形成，通常为凝结开始时，而忽略了塑性阶段的变形。此外，早期的混凝土结构非常脆弱，容易受到模具约束的影响。采用竖直圆筒模具可以竖向测长度的方式实现塑性阶段的混凝土自收缩测试，但是不能排除重力和温度对测试结果的影响。

发明内容

本发明为解决现有测量混凝土自收缩量方法的模具和测试平台对混凝土的约束力导致测量误差较大，且重力和温度对混凝土测试结果影响较大的问题，进而提出一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的具体步骤如下：

步骤一、制备混凝土试件，混凝土试件由柔性波纹管、护筒、珍珠棉层和混凝土组成，制备混凝土试件的具体步骤如下：

步骤一（一）、将柔性波纹管的一端用1mm厚直径为100mm的白铁皮封口，并用玻璃胶密封白铁皮与柔性波纹管的交界处；

步骤一（二）、将护筒套装在柔性波纹管上，在护筒的内侧壁与柔性波纹管的外侧壁之间填充珍珠棉层；

步骤一（三）、分三层向柔性波纹管内浇筑混凝土，浇筑过程中对柔性波纹管进行振捣，浇筑完毕后，磨平混凝土的表面，用直径为100mm厚1mm的白铁皮对柔性波纹管的另一端进行封口，并用502胶水进行密封；

步骤二、开始进行测试，测试混凝土自身体积变形的具体步骤如下：

步骤二（一）、将制作好的混凝土试件水平安装到测试架上，并将护筒和珍珠棉层移除；

步骤二（二）、调整试件的位置，在试件的一端安装数字千分表，连续从数字千分表上读取数据，每次读取数字千分表上数字的同时测量混凝土试件的长度，用每次读取数字千分表上的数字减去上一次的数字除以读数时混凝土试件的长度，获得混凝土试件的自身变形量。

本发明的有益效果是：本发明采用波纹管模具，将浇筑的混凝土与模具构成一个变形的整体，模具内被测混凝土的体积变形和长度变形之间存在着高度的线性关系，测试出来的整体应变完全能反应波纹管内混凝土的应变，实现而来自加水成型开始的早期混凝土自身体积变形的连续、自动测试；本发明采用三角锯齿形波纹管，三角锯齿形波纹管由于在横截面上表现为点接触，接触面积最小，因此受到支撑面的约束最小；三角形的波纹管相比较而言结构形式更加类似于弹簧，在组成材料相同时，具有更高的伸缩性，模具的变形能力还与模具自身材料的刚度、波纹管波形的尺寸有关，因此，采用三角锯齿形波纹管结构形式能够最大程度地降低支撑面的外部约束，增加被测试件与模具之间的内部约束，降低自身刚度对被测试件变形的约束，保障模具和被测试件之间变形一致；本发明采用直径为100mm的波纹管，使波纹管内混凝土的热量能及时散发，消除了温度对测试结果的影响，将混凝土试件平放到测试支架上，对混凝土试件的侧面进行测量取值，消除了重力对测试结果的影响；本发明通过将混凝土密封在波纹管内，可以最大限度的杜绝混凝土试件自身水分的散失。

附图说明

图1是混凝土试件的主视图，图2是图1的俯视图，图3是混凝土试件安装在测试架上的整体结构示意图，图4是波纹管测试混凝土自身体积变形的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法的具体步骤如下：

步骤一、制备混凝土试件，混凝土试件由柔性波纹管1、护筒2、珍珠棉层3和混凝土4组成，制备混凝土试件的具体步骤如下：

步骤一（一）、将柔性波纹管1的一端用1mm厚直径为100mm的白铁皮封口，并用玻璃胶密封白铁皮与柔性波纹管1的交界处；

步骤一（二）、将护筒2套装在柔性波纹管1上，在护筒2的内侧壁与柔性波纹管1的外侧壁之间填充珍珠棉层3；

步骤一（三）、分三层向柔性波纹管1内浇筑混凝土4，浇筑过程中对柔性波纹管1进行振捣，浇筑完毕后，磨平混凝土4的表面，用直径为100mm厚1mm的白铁皮对柔性波纹管1的另一端进行封口，并用502胶水进行密封；

步骤二、开始进行测试，测试混凝土自身体积变形的具体步骤如下：

步骤二（一）、将制作好的混凝土试件水平安装到测试架上，并将护筒2和珍珠棉层3移除；

步骤二（二）、调整试件的位置，在试件的一端安装数字千分表5，连续从数字千分表5上读取数据，每次读取数字千分表5上数字的同时测量混凝土试件的长度，用每次读取数字千分表5上的数字减去上一次的数字除以读数时混凝土试件的长度，获得混凝土试件的自身变形量。

本实施方式的步骤二（二）中在设计的期限内可以连续读取数字千分表5上的数据，并可以设置读数间隔自动测试。

本实施方式中的柔性波纹管1采用三角锯齿形波纹管，三角锯齿形波纹管由于在横截面上表现为点接触，接触面积最小，因此受到支撑面的约束最小；三角形的波纹管相比较而言结构形式更加类似于弹簧，在组成材料相同时，具有更高的伸缩性，模具的变形能力还与模具自身材料的刚度、波纹管波形的尺寸有关，因此，采用三角锯齿形波纹管结构形式能够最大程度地降低支撑面的外部约束，增加被测试件与模具之间的内部约束，降低自身刚度对被测试件变形的约束，保障模具和被测试件之间变形一致。

具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法的步骤一中的柔性波纹管1是采用低密度聚乙烯塑料制作的三角锯齿形柔性波纹管1，柔性波纹管1的直径为100mm，长度为400mm。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法步骤一中的护筒2是PVC制作的护筒2，护筒2的直径为110mm，护筒2的长度为400mm。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

本发明的理论原理

结合图4说明本发明的理论原理，体积变形向长度变形的转换对于塑性阶段的水泥基材料，只能以体积来计算，如果流体的形状固定，则流体的体积就可以以长度来计量；波纹管沿轴向方向的刚度与径向方向的刚度相比忽略不计，即沿轴向方向的变形能力远大于沿径向方向变形能力，对于波纹管，体积的变化将全部以长度变化的形式来体现。

选取波纹管的结构单元ABCD，因为沿径向的变形与轴向相比忽略不计，变形以后的结构单元为A₁B₁CD，则单位体积的变形Δv为：

$\mathrm{\Δv}=\frac{V_{\mathrm{ABCD}}-V_{A_1{B}_1\mathrm{CD}}}{V_{\mathrm{ABCD}}}$

$=\frac{\frac{1}{3}\mathrm{\π}\left(\frac{L_1}{2}\right)(R_1^2+R_1\·R_2+R_2^2)-\frac{1}{3}\mathrm{\π}\left(\frac{L_2}{2}\right)(R_1^2+R_1\·R_2+R_2^2)}{\frac{1}{3}\mathrm{\π}\left(\frac{L_1}{2}\right)(R_1^2+R_1\·R_2+R_2^2)}$

$=\frac{L_1-L_2}{L_1}=\mathrm{\ΔL}$

式中L₁表示柔性波纹管变形前两个波峰间的长度，L₂表示柔性波纹管变形后两个波峰间的长度，R₁表示柔性波纹管波峰处的半径，R₂表示柔性波纹管波谷处的半径。

Claims (3)

1.一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法，其特征在于：所述一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法的具体步骤如下：

步骤一、制备混凝土试件，混凝土试件由柔性波纹管（1）、护筒（2）、珍珠棉层（3）和混凝土（4）组成，制备混凝土试件的具体步骤如下：

步骤一（一）、将柔性波纹管（1）的一端用1mm厚直径为100mm的白铁皮封口，并用玻璃胶密封白铁皮与柔性波纹管（1）的交界处；

步骤一（二）、将护筒（2）套装在柔性波纹管（1）上，在护筒（2）的内侧壁与柔性波纹管（1）的外侧壁之间填充珍珠棉层（3）；

步骤一（三）、分三层向柔性波纹管（1）内浇筑混凝土（4），浇筑过程中对柔性波纹管（1）进行振捣，浇筑完毕后，磨平混凝土（4）的表面，用直径为100mm厚1mm的白铁皮对柔性波纹管（1）的另一端进行封口，并用502胶水进行密封；

步骤二、开始进行测试，测试混凝土自身体积变形的具体步骤如下：

步骤二（一）、将制作好的混凝土试件水平安装到测试架上，并将护筒（2）和珍珠棉层（3）移除；

步骤二（二）、调整试件的位置，在试件的一端安装数字千分表（5），连续从数字千分表（5）上读取数据，每次读取数字千分表（5）上数字的同时测量混凝土试件的长度，用每次读取数字千分表（5）上的数字减去上一次的数字除以读数时混凝土试件的长度，获得混凝土试件的自身变形量。

2.根据权利要求1所述一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法，其特征在于：步骤一中的柔性波纹管（1）是采用低密度聚乙烯塑料制作的三角锯齿形柔性波纹管（1），柔性波纹管（1）的直径为100mm，长度为400mm。

3.根据权利要求1所述一种采用柔性波纹管测试混凝土自身体积变形的方法，其特征在于：步骤一中的护筒（2）是PVC制作的护筒（2），护筒（2）的直径为110mm，护筒（2）的长度为400mm。

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