CN105717283A - 一种水泥胶砂干燥收缩测试架及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水泥胶砂干燥收缩测试架及测试方法，属于土木工程领域，其结构包括顶板和底板，顶板和底板均水平设置，顶板和底板之间连接有竖直的支架，在所述的顶板上设有至少一个放置千分表的插孔，在所述底板的上表面上设有放置试件的试件槽，插孔和试件槽一一上下对应且同轴设置。使用时，先浇筑试件，然后将试件进行标准养护后脱模，脱模后的试件进行饱水养护后安装到测试架上，将带有试件和千分表的测试架放入干燥环境中养护，并通过千分表测量得出试件的干缩率。本发明操作步骤简单，且无需来回取放试件，减少了误差和试验失误的可能性。

Description

一种水泥胶砂干燥收缩测试架及测试方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体地说是一种水泥胶砂干燥收缩测试架及测试方法。

背景技术

自从混凝土诞生以来，由于其卓越的性能使其得到了迅速的发展，混凝土是当今使用最为广泛、最为成功的建筑材料。随着社会向现代化发展，超高层建筑，大深度地下构筑物，超长大桥，海上空港，甚至海中城市等大型建筑越来越多，对水泥与混凝土的性能提出了更高的要求：施工性能好、强度更高、水化热更低、体积更稳定、耐腐蚀和耐久性更好。而混凝土结构物所面临的环境却越来越恶化，含有各种有害成分的大气、雨水和地下水以及其他侵蚀性介质等对水泥基材料的腐蚀作用越来越重。

与此同时，水泥基材料本身存在明显的不足，例如其收缩。当水泥基材料处于自由状态时，其收缩不会有什么不利影响，但实际中的混凝土结构物由于受到基础、钢筋或相邻部分的牵制而处于不同的约束状态，因此水泥基材料的收缩在其内部容易产生拉应力，进而导致开裂问题。开裂的水泥基材料更容易受到环境的侵蚀，在环境的作用下，其性能进一步下降，从而降低其使用寿命，对于挡水结构物甚至可能引起渗漏，造成安全隐患。

近些年来，关于高性能混凝土的体积稳定性特别是高性能混凝土的收缩开裂问题成为工程界、学术界乃至广大公众非常关注的话题。因此对于混凝土的体积稳定性的检测成为一项十分重要的工作，而混凝土的干燥收缩在混凝土的总收缩中占有很重要的一部分，因此，对于干燥收缩的测定具有十分重要的意义。

目前，水泥胶砂干燥收缩采用的试验方法是采用两端装有球形钉头的25mm×25mm×280mm的试模，成型三条试件。成型后先进行水中养护，然后将测量试件初始长度，然后将试件放入干燥养护环境中，进行养护，在一定龄期测定其长度进而计算其收缩率。这种测试方法采用的测量仪器为水泥胶砂干燥收缩仪，这种仪器单次只能测量一个试件，且每次测量前都需用长度一定标定杆对仪器进行标定。将试件从养护环境中取出进行，测量完成后再将试件放回养护环境中进行干燥养护。干燥收缩的测量精度往往会达到微米级别，这种测量方法的缺陷在于：每次测量前都需进行标定，操作繁琐，且由于标定过程本身存在误差，因而增大了测量误差；试件的来回取放很可能使试件由于磕碰而造成试件长度的改变，从而引起误差；将试件从养护环境中取出，由于环境温度变化，会将温度引起的试件长度变化引入到测量中，造成干扰，环境湿度的变化也引起测量误差；在测量过程中由于人为因素较多，由人为操作造成的误差较大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种水泥胶砂干燥收缩测试架及测试方法，该测试架及测试方法测量准确、操作简单、结果可靠。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案包括：一种水泥胶砂干燥收缩测试架，包括顶板和底板，顶板和底板均水平设置，顶板和底板之间连接有竖直的支架，在所述的顶板上设有至少一个放置千分表的插孔，在所述底板的上表面上设有放置试件的试件槽，插孔和试件槽一一对应且同轴设置。

为增加测试架的稳定性，提高测量的准确度，进一步的技术方案为：所述顶板、底板和支架的轴线重合。

为便于将千分表固定，进一步的技术方案为：所述顶板的侧面设有千分表固定孔，千分表固定孔为与插孔相连通的螺孔，千分表固定孔的轴线与插孔的轴线垂直相交，千分表固定孔的轴线距离顶板的上、下表面的距离相等。

为便于将试件固定，进一步的技术方案为：所述底板的侧面设有试件固定孔，试件固定孔为与试件槽相连通的螺孔，试件固定孔的轴线与试件槽的轴线垂直相交，试件固定孔的轴线距离试件槽的上、下表面的距离相等。

为提高测量结果的可靠性，进一步的技术方案为：当插孔设置有多个时，多个插孔围绕支架的轴线均匀分布。

进一步的技术方案为：所述的支架为棱柱或者圆柱。棱柱或者圆柱加工简单，节省材料和空间。

为了与规范的试件相配合，进一步的技术方案为：所述试件槽的横截面为正方形。

本发明解决其技术问题的技术方案还包括：一种水泥胶砂干燥收缩的测试方法，包括以下步骤：

步骤(1)：浇筑试件，试件的横截面尺寸与所述试件槽的横截面尺寸相适应，试件伸出试件槽部分的长度小于所述支架的长度；

步骤(2)：试件浇筑完成后在温度为20℃±2℃，相对湿度大于95％的环境中养护24h±2h后进行脱模；

步骤(3)：脱模后的试件放入温度为20℃±2℃的水中进行饱水养护；

步骤(4)：试件在水中养护2d后，将试件从水中取出并擦干试件表面的水分，将试件装入试件槽，将千分表装入插孔；

步骤(5)：将装有试件和千分表的测试架放入温度为20℃±3℃，相对湿度为50％±4％的干燥环境中，读取千分表的初始读数；

步骤(6)：试件在干燥环境中养护到预定龄期后读取千分表的读数，得到试件的平均干燥收缩率。

进一步的技术方案为：所述步骤(4)中，试件与底板相垂直并被固定在试件槽内，千分表的固定杆与顶板垂直并被固定在插孔内，千分表的测杆顶在试件的顶面上，调节千分表的高度使试件的干燥收缩量控制在千分表的量程之内。

进一步的技术方案为：所述步骤(6)中，当同组试件的数量为一个时，试件的平均干燥收缩率按照公式(1)进行计算，所述公式(1)为：

$S=\frac{(L_0^1-L_i^1)}{h}*{10}^{-3}---\left(1\right)$

公式(1)中：S—平均干燥收缩率；

—预定龄期试件的千分表读数；

i—试件的龄期；

—试件的千分表初始读数；

h—试件的有效长度，等于试件的长度减去试件槽的深度；

当同组试件的数量为多个时，试件的平均干燥收缩率按照公式(2)进行计算，所述公式(2)为：

$S=\frac{(L_0^1-L_i^1)+(L_0^2-L_i^2)+...+(L_0^n-L_i^n)}{nh}*{10}^{-3}---\left(2\right)$

公式(2)中：S—平均干燥收缩率；

—预定龄期试件的千分表读数；

—试件的千分表初始读数；

i—试件的龄期；

n—同组试件的总数；

h—试件的有效长度，等于试件的长度减去试件槽的深度。

同组试件即表示一次同时安装在测试架上的试件。

本发明的有益效果是：

1、将试件和千分表安装在测试架上即可进行水泥胶砂试件干燥收缩的测量，避免了水泥胶砂干燥收缩测量前繁琐的标定工作，测量过程中无需标定，减少了误差；

2、测量过程中试件始终安装在测试架上，无需来回取放试件，减少了造成试件损伤的可能；

3、整个测量过程中，无需将试件移出干燥养护环境，减少了由于环境变化引起的误差；

4、测量用千分表和试件位置都是固定的，减少了测量过程中的人为因素影响，减少了误差和试验失误的可能性。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图中：1顶板，2插孔，3千分表固定孔，4支架，5底板，6试件槽，7试件固定孔。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，一种水泥胶砂干燥收缩测试架，包括顶板1和底板5，顶板1和底板5均水平设置，顶板1和底板5之间连接有竖直的支架4，顶板1和底板5均呈圆柱状，支架4呈棱柱状，顶板1、底板5和支架4的轴线重合。

在顶板1上设置有三个放置千分表的插孔2，插孔2垂直贯穿所述顶板1，插孔2的孔径与所采用的千分表的固定杆的直径相同，插孔2的圆心与顶板1的圆心的连线互成120°夹角，且三个插孔2的圆心距离顶板1的圆心的距离相等。在顶板1的侧面设有千分表固定孔3，千分表固定孔3为与插孔2相连通的螺孔，千分表固定孔3的轴线与插孔2的轴线垂直相交，千分表固定孔3的轴线距离顶板1的上、下表面的距离相等。千分表固定孔2用于安装千分表固定螺丝，通过拧紧千分表固定螺丝可将千分表牢固固定在插孔2内。

在底板5的上表面上设有放置试件的试件槽6，插孔2和试件槽6一一对应且同轴设置，试件槽6为横截面呈正方形的凹槽，试件槽6的长度和宽度均为25mm，试件槽6的深度为10mm～20mm。按照国家规范，试件的标准尺寸为25mm×25mm×280mm，试件槽6的横截面尺寸与试件的尺寸相适应，试件槽6的深度太小不容易固定试件，深度太大会减少试件的有效长度，从而增加误差。

底板5的侧面设有试件固定孔7，试件固定孔7为与试件槽6相连通的螺孔，试件固定孔7的轴线与试件槽6的轴线垂直相交，试件固定孔7的轴线距离试件槽6的上、下表面的距离相等。试件固定孔7用于安装试件固定螺丝，通过拧紧试件固定螺丝可将试件牢固固定在试件槽6内。

所述支架4的长度大于水泥胶砂干缩试件的有效长度，所述有效长度是指当试件置入所述试件槽6后，高出所述试件槽6的试件长度，其具体长度根据千分表的结构及其量程进行确定，目的是使得水泥胶砂干缩试件的干缩变化在千分表的量程之内。

本实施例的水泥胶砂干燥收缩的测试方法，包括以下步骤：

步骤(1)：按照设计配比配制水泥胶砂混合料，并浇筑在试件尺寸为25mm×25mm×280mm的三联试模内；

步骤(2)：试件浇筑完成后在温度为20℃±2℃，相对湿度大于95％的环境中养护24h±2h(h为hour，小时)后进行脱模；

步骤(3)：将脱模后得到的一组三个试件放入温度为20℃±2℃的水中进行饱水养护；

步骤(4)：试件在水中养护2d(d为day，天)后，将试件从水中取出，擦干试件表面水并迅速将三个试件插入试件槽6内，使试件垂直于底板5平面，并旋紧试件固定孔7内的螺丝，使试件固定良好；然后迅速将三个千分表分别插入三个插孔2中，使千分表的固定杆垂直于顶板1平面，并将千分表测杆顶在干缩试件顶面，调节千分表的高度，使试件的干缩控制在千分表的量程之内，然后旋紧千分表固定孔3内的螺丝，固定好千分表；

步骤(5)：将固定好试件和千分表的测试架迅速放入温度为20℃±3℃，相对湿度为50％±4％的干燥环境中，然后迅速读取千分表的初始读数；

步骤(6)：试件在干燥环境中养护到预定龄期后读取三个千分表的读数，并计算试件的平均干燥收缩率，试件的平均干燥收缩率通过下式计算：

$S=\frac{(L_0^1-L_i^1)+(L_0^2-L_i^2)+(L_0^3-L_i^3)}{3h}*{10}^{-3}$

式中：S代表平均干燥收缩率；

分别代表预定龄期试件的三个千分表读数；

i代表试件的龄期；

分别代表试件的三个千分表初始读数；

h代表试件的有效长度，等于试件的长度减去试件槽的深度。

本发明中，顶板1和底板5的形状不限于实施例所述的圆柱形，还可以设为正方形或者其他的多边形，但相对于其他形状，圆柱形的顶板1和底板5比较节省空间、节省材料。

本发明中，支架4的形状不限于实施例所述的棱柱，支架4用于支撑顶板1以及为试件提供安装空间，支架4还可采用圆柱形、框架形等其他形状。

插孔2和试件槽6的数量可以根据具体使用要求做灵活调整，一次安装的试件数量也可以根据实验的具体情况灵活改变。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不是本发明的全部实施例，不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本发明的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种水泥胶砂干燥收缩测试架，其特征是，包括顶板和底板，顶板和底板均水平设置，顶板和底板之间连接有竖直的支架，在所述的顶板上设有至少一个放置千分表的插孔，在所述底板的上表面上设有放置试件的试件槽，插孔和试件槽一一对应且同轴设置。

2.根据权利要求1所述的一种水泥胶砂干燥收缩测试架，其特征是，所述顶板、底板和支架的轴线重合。

3.根据权利要求1所述的一种水泥胶砂干燥收缩测试架，其特征是，所述顶板的侧面设有千分表固定孔，千分表固定孔为与插孔相连通的螺孔，千分表固定孔的轴线与插孔的轴线垂直相交，千分表固定孔的轴线距离顶板的上、下表面的距离相等。

4.根据权利要求1所述的一种水泥胶砂干燥收缩测试架，其特征是，所述底板的侧面设有试件固定孔，试件固定孔为与试件槽相连通的螺孔，试件固定孔的轴线与试件槽的轴线垂直相交，试件固定孔的轴线距离试件槽的上、下表面的距离相等。

5.根据权利要求1所述的一种水泥胶砂干燥收缩测试架，其特征是，当插孔设置有多个时，多个插孔围绕支架的轴线均匀分布。

6.根据权利要求1所述的一种水泥胶砂干燥收缩测试架，其特征是，所述的支架为棱柱或者圆柱。

7.根据权利要求1所述的一种水泥胶砂干燥收缩测试架，其特征是，所述试件槽的横截面为正方形。

8.利用权利要求1所述的水泥胶砂干燥收缩测试架测量水泥胶砂干缩的测试方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤(1)：浇筑试件；

步骤(2)：试件浇筑完成后在温度为20℃±2℃，相对湿度大于95％的环境中养护24h±2h后进行脱模；

步骤(3)：脱模后的试件放入温度为20℃±2℃的水中进行饱水养护；

步骤(4)：试件在水中养护2d后，将试件从水中取出并擦干试件表面的水分，将试件装入试件槽，将千分表装入插孔；

步骤(5)：将装有试件和千分表的测试架放入温度为20℃±3℃，相对湿度为50％±4％的干燥环境中，读取千分表的初始读数；

步骤(6)：试件在干燥环境中养护到预定龄期后读取千分表的读数，得到试件的平均干燥收缩率。

9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征是，所述步骤(4)中，试件与底板相垂直并被固定在试件槽内，千分表的固定杆与顶板垂直并被固定在插孔内，千分表的测杆顶在试件的顶面上，调节千分表的高度使试件的干燥收缩量控制在千分表的量程之内。

10.根据权利要求8所述的测试方法，其特征是，所述步骤(6)中，当同组试件的数量为一个时，试件的平均干燥收缩率按照公式(1)进行计算，所述公式(1)为：

$S=\frac{(L_0^1-L_i^1)}{h}*{10}^{-3}---\left(1\right)$

公式(1)中：S—平均干燥收缩率；

—预定龄期试件的千分表读数；

i—试件的龄期；

—试件的千分表初始读数；

h—试件的有效长度，等于试件的长度减去试件槽的深度；

当同组试件的数量为多个时，试件的平均干燥收缩率按照公式(2)进行计算，所述公式(2)为：

$S=\frac{(L_0^1-L_i^1)+(L_0^2-L_i^2)+\mathrm{...}+(L_0^n-L_i^n)}{nh}*{10}^{-3}---\left(2\right)$

公式(2)中：S—平均干燥收缩率；

—预定龄期试件的千分表读数；

—试件的千分表初始读数；

i—试件的龄期；

n—同组试件的总数；

h—试件的有效长度，等于试件的长度减去试件槽的深度。