CN104792256A - 一种混凝土内部应变测试的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混凝土内部应变测试装置，包括：用于浇筑混凝土测试试件的模板、至少一个基底片材和连接线；所述基底片材设置于所述混凝土测试试件内部测试点；所述基底片材为粘贴有应变花并涂覆一层防水胶的铅片；所述应变花引出导线至所述混凝土测试试件外部；所述铅片的左右两端分别具有一凹陷部，所述铅片的四个顶角分别设有连接孔，所述铅片的左右两侧靠近所述凹陷部的位置分别设有一握裹力增强孔；所述连接线通过连接孔将基底片材的四个顶角与模板固定。本发明还提供了一种混凝土内部应变测试方法，利用该装置和方法，可以测试混凝土内部预定位置处的应变大小，从而有利于研究混凝土结构在外部荷载作用下的内部变形、开裂等情况。

Description

一种混凝土内部应变测试的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土内部应变测试的装置和方法。

背景技术

混凝土是土木工程中广泛应用的建筑材料。在各类荷载作用下，建筑物或构筑物中的混凝土均有不同程度的变形产生，这些变形较为广泛的分布在混凝土的外表面及其内部。不管变形出现在混凝土的任何位置，均对建筑物的整体安全以及耐久性产生威胁，因此有必要测量混凝土在荷载作用下的总体变形情况。根据已有的试验技术，混凝土外表面的变形(用应变来度量)可以较为简单的借助于混凝土应变片、机械千分尺(表)等手段测量获得，相关技术已较为成熟。然而，如何获得建筑结构中关键部位处混凝土的内部应变，是长期困扰诸多学者的一大难题。目前，大多采用的方法是将各式光纤传感器预埋进混凝土来测量其内部应变情况。光纤式传感器作为一种新型的产品可以混凝土材料内部的应变和裂纹开裂情况，但是光纤传感器本身体积大(一般小尺寸的也要50mm，大尺寸的可达250mm甚至更长)不利于植入、造价高、仅能测试单一方向的变形等特点也逐渐引起了诸多学者的关注。为改善上述问题，本发明提供了一种利用传统的电阻式应变片进行混凝土内部应变测试装置及方法，可以实现混凝土内部测点处单轴、双轴应力状态时主应变的测试。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种用于测试混凝土构件内部应变大小的测试装置和方法。利用该装置和方法，可以测试混凝土内部预定位置处的应变大小，从而有利于研究混凝土结构在外部荷载作用下的内部变形、开裂等情况。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种混凝土内部应变测试装置，包括：用于浇筑混凝土测试试件的模板、至少一个基底片材和连接线；

所述基底片材设置于所述混凝土测试试件内部测试点；所述基底片材为粘贴有应变花并涂覆一层防水胶的铅片；所述应变花引出导线至所述混凝土测试试件外部；所述铅片的左右两端分别具有一凹陷部，所述铅片的四个顶角分别设有连接孔，所述铅片的左右两侧靠近所述凹陷部的位置分别设有一握裹力增强孔；

所述连接线通过连接孔将基底片材的四个顶角与模板固定。

在一较佳实施例中：所述铅片的尺寸为长度50mm，宽度30mm，厚度1-2mm。

在一较佳实施例中：当所述基底片材为复数个时，将所述复数个基底片材的四个顶角用连接线串联后再与所述模板固定。

在一较佳实施例中：所述连接线与模板之间的连接方式为焊接或绑扎。

在一较佳实施例中：所述复数个基底片材的应变花引出的导线经过汇总绑扎后固定至所述混凝土测试试件外部，并与混凝土测试试件相隔一个安全距离。

在一较佳实施例中：所述应变花为45°应变花，并且其上涂覆一层防水胶。

本发明还提供了一种混凝土内部应变测试的方法，包括以下步骤：

1)根据试验方案中，混凝土内部测点的数量，加工制作与其对应的基底片材；所述基底片材为为粘贴有应变花并涂覆一层防水胶的铅片；所述铅片的左右两端分别具有一凹陷部，所述铅片的四个顶角分别设有连接孔，所述铅片的左右两侧靠近所述凹陷部的位置分别设有一握裹力增强孔；

2)预先设置好用于浇筑混凝土测试试件的模板，并将所述基底片材的四个顶角通过连接线与模板固定，从而将基底片材对应设定在所述内部测点的位置；

3)将应变花的导线从浇筑混凝土的面引出，并固定在周边对进行试件制作影响不到的位置；

4)进行混凝土的浇筑；先浇筑底部混凝土，当浇筑至有基底片材的位置时停止，进行振捣，密实后，调整基底片材的预定位置和方位，再进行浇筑，将基底片材覆盖；

5)将应变花引出的导线与数据采集系统、电脑连接，实时采集混凝土内部每个测点上三个方向的应变数值ε_0°、ε_45°、ε_90°，再结合主应变公式ε₁、ε₂：

得到每个测点处的两个平面主应力σ₁、σ₂：

$\left.\begin{array}{c}{\mathrm{\σ}}_1=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_1+\mathrm{\μ}{\mathrm{\ϵ}}_2)\\ {\mathrm{\σ}}_2=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_2+\mathrm{\μ}{\mathrm{\ϵ}}_1)\end{array}\right\}$

其中，E、μ分别为混凝土材料的弹性模量和泊松比，为材料的固有属性。

在一较佳实施例中：所述铅片的尺寸为长度50mm，宽度30mm，厚度1-2mm。

在一较佳实施例中：当所述内部测点为复数个时，所述基底片材也对应为复数个；将所述复数个基底片材的四个顶角用连接线串联后再与所述模板固定。

在一较佳实施例中：所述复数个基底片材的应变花引出的导线经过汇总绑扎后固定至所述混凝土测试试件外部，并与混凝土测试试件相隔一个安全距离；从而不影响混凝土的浇筑。

本发明的技术方案具备以下有益效果：

本发明提供的一种混凝土内部应变测试的装置和方法，使用了铅作为基底片材的材料，由于铅与混凝土具有相近的弹性模量和较好的协调变形能力，特别是铅的弹性模量略小于混凝土，因此可以较为敏感地反应出混凝土的应变，从而有利于研究混凝土结构在外部荷载作用下的内部变形、开裂等情况。

附图说明

图1为本发明实施例1中混凝土内部应变测试装置的结构图；

图2为本发明实施例1中基底片材的结构图。

具体实施方式

下文结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

参考图1-2，一种混凝土内部应变测试的方法，包括以下步骤：

1)根据试验方案中，混凝土内部测点的数量，本实施例为内部测点为1的情况，加工制作与其对应的基底片材1；所述基底片材1为为粘贴有应变花11并涂覆一层防水胶的铅片12；所述铅片12的左右两端分别具有一凹陷部121，所述铅片12的四个顶角分别设有连接孔122，所述铅片12的左右两侧靠近所述凹陷部121的位置分别设有一握裹力增强孔123。

为能准确反映混凝土内部应变，需选用与混凝土具有相近的弹性模量和较好的协调变形能力的材料作为基底片材1来粘贴应变花11。经过研究对比，本发明技术选用金属铅作为基底片材1的材料，并且由于铅的弹性模量比混凝土小一些，所以能较为敏感的反映出混凝土的应变。为保证能够粘贴应变花11和能与混凝土协调变形，铅片12需具有一定长度。经研究，本发明采用长度50mm、宽度30mm、厚度1-2mm的铅片12，同时将铅片12的左右两侧加工出凹陷部121以及握裹力增强孔123，便可以实现和保证上述效果。

2)预先设置好用于浇筑混凝土测试试件的模板3，并将所述基底片材1的四个顶角通过连接线2与模板3固定，从而将基底片材1对应设定在所述内部测点的位置；

3)将应变花11的导线111从浇筑混凝土的面引出，并固定在周边对进行试件制作影响不到的位置；

4)进行混凝土的浇筑；先浇筑底部混凝土，当浇筑至有基底片材1的位置时停止，进行振捣，密实后，调整基底片材1的预定位置和方位，再进行浇筑，将基底片材1覆盖；

5)将应变花11引出的导线111与数据采集系统、电脑连接，实时采集混凝土内部每个测点上三个方向的应变数值ε_0°、ε_45°、ε_90°，再结合主应变公式ε₁、ε₂：

得到每个测点处的两个平面主应力σ₁、σ₂：

$\left.\begin{array}{c}{\mathrm{\σ}}_1=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_1+\mathrm{\μ}{\mathrm{\ϵ}}_2)\\ {\mathrm{\σ}}_2=\frac{E}{1-{\mathrm{\μ}}^2}({\mathrm{\ϵ}}_2+\mathrm{\μ}{\mathrm{\ϵ}}_1)\end{array}\right\}$

其中，E、μ分别为混凝土材料的弹性模量和泊松比，为材料的固有属性。实施例2

本实施例中，所述内部测点为复数个，所述基底片材也对应为复数个；将所述复数个基底片材的四个顶角用连接线串联后再与所述模板固定。

且所述复数个基底片材的应变花引出的导线经过汇总绑扎后固定至所述混凝土测试试件外部，并与混凝土测试试件相隔一个安全距离；从而不影响混凝土的浇筑。

进行混凝土浇筑时，每当浇筑至有基底片材的位置时停止，进行振捣，密实后，调整基底片材的预定位置和方位，再进行浇筑，将基底片材覆盖；如此反复，直至所有的基地片材都被覆盖。

每其余部分与实施例1相同，不再赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种混凝土内部应变测试装置，其特征在于包括：用于浇筑混凝土测试试件的模板、至少一个基底片材和连接线；

所述基底片材设置于所述混凝土测试试件内部测试点；所述基底片材为粘贴有应变花并涂覆一层防水胶的铅片；所述应变花引出导线至所述混凝土测试试件外部；所述铅片的左右两端分别具有一凹陷部，所述铅片的四个顶角分别设有连接孔，所述铅片的左右两侧靠近所述凹陷部的位置分别设有一握裹力增强孔；

所述连接线通过连接孔将基底片材的四个顶角与模板固定。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土内部应变测试装置，其特征在于：所述铅片的尺寸为长度50mm，宽度30mm，厚度1-2mm。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土内部应变测试装置，其特征在于：当所述基底片材为复数个时，将所述复数个基底片材的四个顶角用连接线串联后再与所述模板固定。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土内部应变测试装置，其特征在于：所述连接线与模板之间的连接方式为焊接或绑扎。

5.根据权利要求6所述的一种混凝土内部应变测试装置，其特征在于：所述复数个基底片材的应变花引出的导线经过汇总绑扎后固定至所述混凝土测试试件外部，并与混凝土测试试件相隔一个安全距离。

6.根据权利要求1-5所述的一种混凝土内部应变测试装置，其特征在于：所述应变花为45°应变花，并且其上涂覆一层防水胶。

7.一种混凝土内部应变测试的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)根据试验方案中，混凝土内部测点的数量，加工制作与其对应的基底片材；所述基底片材为粘贴有应变花并涂覆一层防水胶的铅片；所述 铅片的左右两端分别具有一凹陷部，所述铅片的四个顶角分别设有连接孔，所述铅片的左右两侧靠近所述凹陷部的位置分别设有一握裹力增强孔；

2)预先设置好用于浇筑混凝土测试试件的模板，并将所述基底片材的四个顶角通过连接线与模板固定，从而将基底片材对应设定在所述内部测点的位置；

3)将应变花的导线从浇筑混凝土的面引出，并固定在周边对进行试件制作影响不到的位置；

4)进行混凝土的浇筑；先浇筑底部混凝土，当浇筑至有基底片材的位置时停止，进行振捣，密实后，调整基底片材的预定位置和方位，再进行浇筑，将基底片材覆盖；

5)将应变花引出的导线与数据采集系统、电脑连接，实时采集混凝土内部每个测点上三个方向的应变数值ε_0°、ε_45°、ε_90°，再结合主应变公式ε₁、ε₂：

得到每个测点处的两个平面主应力σ₁、σ₂：

其中，E、μ分别为混凝土材料的弹性模量和泊松比，为材料的固有属性。

8.根据权利要求7所述的一种混凝土内部应变测试的方法，其特征在于：所述铅片的尺寸为长度50mm，宽度30mm，厚度1-2mm。

9.根据权利要求7所述的一种混凝土内部应变测试的方法，其特征在于：当所述内部测点为复数个时，所述基底片材也对应为复数个；将所述复数个基底片材的四个顶角用连接线串联后再与所述模板固定。

10.根据权利要求9所述的一种混凝土内部应变测试的方法，其特征在于：所述复数个基底片材的应变花引出的导线经过汇总绑扎后固定至所述混凝土测试试件外部，并与混凝土测试试件相隔一个安全距离；从而不影响混凝土的浇筑。