CN103364297B - 一种评估混凝土温度冲击裂缝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种评估混凝土温度冲击裂缝的方法，具体为：将带有特种钢材圆环的圆环状混凝土试件置于一能提供较大温差范围的高、低温的测试箱体内，加速模拟高、低温循环造成的温差对混凝土的冲击，通过特种钢材圆环对温度冲击过程中的混凝土试件提供有效强约束，通过在圆环状混凝土侧面人工开设缝槽的方式，降低温度冲击过程中混凝土裂缝出现的随机性，并通过高精度应变片实现温度冲击裂缝生成、发展过程的实时监控。在室内实现了约束条件下温度差引发混凝土开裂的加速模拟，具有试验周期短，评估结果准确，测值误差小，试验数据的可比性和复验性强等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种评估混凝土温度冲击裂缝的方法，能对经历较大范围昼夜温差、寒潮降温事件等水工建筑物混凝土的开裂情况进行评估。
背景技术
水利工程建设过程中所用混凝土量大、结构厚实，常被称为大体积混凝土。对于大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。大体积混凝土产生的温度裂缝，一方面是由于内外温差产生的，另一方面是混凝土结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。另外，对于各类大型调水工程而言，其水源地一般位于水量充沛、气温较高的南方地区，接近常温的水在调水渠道中向寒潮易发的北方地区输送，寒潮带来的气温突降对运行中的混凝土渠道、渡槽带来快速的内外温度差冲击，若混凝土的抗裂性出现问题，则将导致严重的运行事故，甚至次生灾害。
在混凝土的抗裂性评估方面，比较常用的有圆环法、平板法等。圆环法主要反映混凝土塑性收缩、自收缩和干燥收缩引起的混凝土早期开裂倾向，但与温度引起的收缩及裂缝关系不大；平板法主要反映试验过程中的温度、湿度、风速等环境条件对混凝土早期开裂倾向的影响。针对大体积混凝土由于内外温差产生的温度应力、以及调水工程受寒潮冲击带来的内外温差温度应力在受到周围约束情况下而产生的裂缝情况，目前缺少合适的方法进行试验评估。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种评估混凝土温度冲击裂缝的方法，该方法能够达到快速模拟混凝土在约束条件下由于内外温度冲击致裂的效果。
为实现上述目的，本发明提供一种评估混凝土温度冲击裂缝的方法，具体为：
1）在温度变化线膨胀系数低的强约束体上浇筑混凝土，形成混凝土试件；
2）在混凝土试件上设置应变检测装置；
3）将混凝土试件放入测试箱体内，测试箱体提供20℃～200℃范围高温环境、0℃～－40℃范围低温环境，高温环境与低温环境能够按照设定时间、次数进行相互转换；
4）混凝土试件在测试箱体内经过高温环境与低温环境的温度变化冲击，通过应变检测装置监测其变形数据。
进一步，所述强约束体为特种钢材圆环，该特种钢材圆环的线膨胀系数在－100℃～100℃温度范围内稳定在1×10-6/℃。
进一步，所述特种钢材圆环高度为15cm，厚度为5cm。
进一步，所述特种钢材圆环上浇筑混凝土圆环来形成所述混凝土试件，混凝土圆环的高度为15cm、厚度为10cm。
进一步，所述特种钢材圆环的外表面与所述混凝土圆环的内表面紧密结合，所述混凝土圆环采用的最大粗骨料粒径为40mm。
进一步，所述混凝土圆环的侧面开有缝槽，该缝槽的起始端位于混凝土圆环的上表面。
进一步，所述缝槽高6cm、深4cm、宽0.1cm。
进一步，所述应变检测装置包括电阻应变片、静态应变采集仪和计算机，电阻应变片贴装在所述混凝土圆环的侧面，并且电阻应变片的贴装位置位于所述缝槽的底部。
进一步，所述电阻应变片贴装在所述缝槽下端0.5cm处。
本发明的有益效果是，通过设置提供高、低温测试箱体的温度范围，以及温度冲击过程中通过特种钢材圆环提供有效的强约束，实现了室内模拟大体积混凝土由于内外温度差引起的开裂情况，以及大型调水工程由于寒潮冲击引起的裂缝等情况；并可以通过人为增大高、低温冲击的温差值，在室内实现混凝土由于温度差引发开裂的加速模拟。通过在圆环状混凝土试件侧面人为开设缝槽，以及在缝槽底部张贴高精度应变片，实现了温度冲击过程中混凝土裂缝发展过程的实时监测，克服了温度冲击过程中混凝土裂缝产生的随机性等问题，可保证试验结果准确，减小试验测值误差，提高试验数据的可比性和复验性。
附图说明
图1为本方法示意图；
图2为计算机自动记录的混凝土应变过程的曲线图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
本发明一种评估混凝土温度冲击裂缝的方法，具体为：
1）在温度变化线膨胀系数低的强约束体上浇筑混凝土，形成混凝土试件；
2）在混凝土试件上设置应变检测装置；
3）将混凝土试件放入测试箱体内，测试箱体提供20℃～200℃范围高温环境、0℃～－40℃范围低温环境，高温环境与低温环境能够按照设定时间、次数进行相互转换；
4）混凝土试件在测试箱体内经过高温环境与低温环境的温度变化冲击，通过应变检测装置监测其变形数据。
强约束体为特种钢材圆环3，特种钢材圆环3的线膨胀系数在－100℃～100℃温度范围内稳定在1×10-6/℃左右，特种钢材圆环3高度为15cm，厚度为5cm。特种钢材圆环3上浇筑混凝土圆环2来形成混凝土试件，混凝土圆环2的高度为15cm、厚度为10cm。在圆环状混凝土试件浇筑时，将特种钢材圆环3与混凝土圆环2浇筑在一起，特种钢材圆环3的外表面与混凝土圆环2的内表面紧密结合。混凝土圆环2可采用的最大粗骨料粒径为40mm。
混凝土圆环3的侧面开有缝槽4，缝槽4的起始端位于混凝土圆环2的上表面。缝槽4高6cm、深4cm、宽0.1cm。应变检测装置包括电阻应变片5、静态应变采集仪7和计算机8，电阻应变片5贴装在混凝土圆环2的侧面，并且电阻应变片5的贴装位置位于缝槽4的底部下端0.5cm处。
在试验开始前，将达到试验需要养护龄期的带特种钢材圆环3的混凝土试件置于可提供高、低温的测试箱体1内；然后在混凝土圆环2的侧面人工开设缝槽下端0.5cm处，采用耐温度变化强的胶体材料将高精度电阻应变片5贴于其侧面；电阻应变片5通过数据采集线6与静态应变采集仪7相连接，以采集混凝土试件的变形情况；静态应变采集仪7与计算机8相连接，通过计算机8记录静态应变采集仪7的采集数据。然后，通过提供高、低温的测试箱体1设定整个试验过程中混凝土试件将经历的高温情况、低温情况；关闭测试箱体舱门，接通测试箱体1、静态应变采集仪7、计算机8的电源，进行混凝土温度冲击裂缝评估试验。
实施例1
采用表1所述的混凝土配合比，按照图1的布置开展混凝土温度冲击裂缝评估试验。设定高、低温参数如下：箱内高温20℃并保持30min，低温－40℃并保持30min；高温模式实施完毕后随即转换为低温模式，1h完成1次高、低温冲击循环。
表1混凝土配合比：
温度冲击循环过程中混凝土试件的应变情况通过计算机自动记录，可通过应变曲线的陡增来判断裂缝迅速发展趋势。
实施例2
采用表1所述的混凝土配合比，按照图1的布置开展混凝土温度冲击裂缝评估试验。设定高、低温参数如下：箱内高温20℃并保持30min，低温0℃并保持30min；高温模式实施完毕后随即转换为低温模式，1h完成1次高、低温冲击循环。
温度冲击循环过程中混凝土试件的应变情况通过计算机自动记录，可通过应变曲线的陡增来判断裂缝迅速发展趋势。
实施例3
采用表1所述的混凝土配合比，按照图1的布置开展混凝土温度冲击裂缝评估试验。设定高、低温参数如下：箱内高温200℃并保持30min，低温－40℃并保持30min；高温模式实施完毕后随即转换为低温模式，1h完成1次高、低温冲击循环。
温度冲击循环过程中混凝土试件的应变情况通过计算机自动记录，可通过应变曲线的陡增来判断裂缝迅速发展趋势。
实施例4
采用表1所述的混凝土配合比，按照图1的布置开展混凝土温度冲击裂缝评估试验。设定高、低温参数如下：箱内高温200℃并保持30min，低温0℃并保持30min；高温模式实施完毕后随即转换为低温模式，1h完成1次高、低温冲击循环。
温度冲击循环过程中混凝土试件的应变情况通过计算机自动记录，可通过应变曲线的陡增来判断裂缝迅速发展趋势。
实施例5
采用表1所述的混凝土配合比，按照图1的布置开展混凝土温度冲击裂缝评估试验。设定高、低温参数如下：箱内高温160℃并保持30min，低温－10℃并保持30min；高温模式实施完毕后随即转换为低温模式，1h完成1次高、低温冲击循环。
温度冲击循环过程中混凝土试件的应变情况通过计算机自动记录，可通过应变曲线的陡增来判断裂缝迅速发展趋势。
实施例6
采用表1所述的混凝土配合比，按照图1的布置开展混凝土温度冲击裂缝评估试验。设定高、低温参数如下：箱内高温120℃并保持30min，低温－20℃并保持30min；高温模式实施完毕后随即转换为低温模式，1h完成1次高、低温冲击循环。
温度冲击循环过程中混凝土试件的应变情况通过计算机自动记录，可通过应变曲线的陡增来判断裂缝迅速发展趋势。
实施例7
采用表1所述的混凝土配合比，按照图1的布置开展混凝土温度冲击裂缝评估试验。设定高、低温参数如下：箱内高温80℃并保持30min，低温－30℃并保持30min；高温模式实施完毕后随即转换为低温模式，1h完成1次高、低温冲击循环。
温度冲击循环过程中混凝土试件的应变情况通过计算机自动记录，可通过应变曲线的陡增来判断裂缝迅速发展趋势。
实施例8
采用表1所述的混凝土配合比，按照图1的布置开展混凝土温度冲击裂缝评估试验。设定高、低温参数如下：箱内高温60℃并保持30min，低温－10℃并保持30min；高温模式实施完毕后随即转换为低温模式，1h完成1次高、低温冲击循环。
温度冲击循环过程中混凝土试件的应变情况通过计算机自动记录，实施例8的应变记录过程如图2所示。从图2可以看出，大约在700min左右，混凝土的裂缝开始产生，并在750min后迅速发展，表现为图2所示应变曲线的陡增。这样就可以判定该配合比的混凝土在70℃温差情况下，大约经过11个高、低温循环后会出现裂缝，且裂缝会在1h内迅速发展。
Claims (7)
1.一种评估混凝土温度冲击裂缝的方法，其特征在于，该方法具体为：
1)在温度变化线膨胀系数低的强约束体上浇筑混凝土，形成混凝土试件；
所述强约束体为特种钢材圆环，所述特种钢材圆环上浇筑混凝土圆环来形成所述混凝土试件，所述混凝土圆环的侧面开有缝槽，该缝槽的起始端位于混凝土圆环的上表面；所述特种钢材圆环的线膨胀系数在－100℃～100℃温度范围内稳定在1×10-6/℃；
2)在混凝土试件上设置应变检测装置；
所述应变检测装置包括电阻应变片，电阻应变片贴装在所述混凝土圆环的侧面，并且电阻应变片的贴装位置位于所述缝槽的底部；
3)将混凝土试件放入测试箱体内，测试箱体提供20℃～200℃范围高温环境、0℃～－40℃范围低温环境，高温环境与低温环境能够按照设定时间、次数进行相互转换；
4)混凝土试件在测试箱体内经过高温环境与低温环境的温度变化冲击，通过应变检测装置监测其变形数据，通过应变曲线的陡增来判断裂缝迅速发展趋势。
2.如权利要求1所述的评估混凝土温度冲击裂缝的方法，其特征在于，所述特种钢材圆环高度为15cm，厚度为5cm。
3.如权利要求1所述的评估混凝土温度冲击裂缝的方法，其特征在于，所述混凝土圆环的高度为15cm、厚度为10cm。
4.如权利要求3所述的评估混凝土温度冲击裂缝的方法，其特征在于，所述特种钢材圆环的外表面与所述混凝土圆环的内表面紧密结合，所述混凝土圆环采用的最大粗骨料粒径为40mm。
5.如权利要求1所述的评估混凝土温度冲击裂缝的方法，其特征在于，所述缝槽高6cm、深4cm、宽0.1cm。
6.如权利要求1所述的评估混凝土温度冲击裂缝的方法，其特征在于，所述应变检测装置还包括静态应变采集仪和计算机。
7.如权利要求6所述的评估混凝土温度冲击裂缝的方法，其特征在于，所述电阻应变片贴装在所述缝槽下端0.5cm处。
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