CN109061118A - 一种快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,包括抗裂装置、应变采集系统和计算机、若干和所述应变采集系统电路连接的应变片,所述应变采集系统的信号输出端连接所述计算机,所述的抗裂装置包括阶梯型底板、由外至内同心地设置在所述阶梯型底板上的环形外模板和内钢环,所述应变片沿周向均匀设置在所述内钢环内周壁上,还包括诱导开裂构件,所述诱导开裂构件包括环形带肋钢筋、两块隔板,所述两块隔板沿直径线对称地固定在所述环形外模板的内壁上,所述环形带肋钢筋固定内钢环外周壁上。本发明结构简单,操作方便,解决了现有圆环抗裂装置普遍存在的实验周期长、裂缝不易观测的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料性能测试,特别涉及一种快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置。
背景技术
混凝土结构的早期开裂是混凝土施工过程中难以避免的问题,与混凝土本身的性质和施工工艺都有关,裂缝的出现会为有害物质提供进入混凝土的通道,对混凝土结构的耐久性甚至安全性产生不利的影响,因此正确地检测与评价混凝土的抗裂性能是减少或避免混凝土结构开裂的前提。
目前约束圆环法因其诸多优点被较为广泛地应用于混凝土早期抗裂性能评估。但约束圆环法也存在诸多不足之处,例如测试周期长,开裂位置不明确,约束程度较小以至于裂缝开展不明显等问题。因此,目前亟需一种新的混凝土早期抗裂性能的测试装置及测试方法, 对原有的环形约束抗裂装置进行改进,通过设置开裂诱导构件增强对混凝土的约束程度,使混凝土在确定位置出现应力集中,从而诱导混凝土在特定位置定向开裂,并能在较短试验周期内测定混凝土的开裂龄期和开裂发展趋势,进而实现工程推广。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,可解决现有评价方法存在的试验周期长、裂缝难以观察的问题。
本发明采用以下的方案实现:
一种快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,包括抗裂装置、应变采集系统和计算机、若干和所述应变采集系统电路连接的应变片,所述应变采集系统的信号输出端连接所述计算机,所述的抗裂装置包括阶梯型底板、由外至内同心地设置在所述阶梯型底板上的环形外模板和内钢环,所述应变片沿周向均匀设置在所述内钢环内周壁上,还包括诱导开裂构件,所述诱导开裂构件包括环形带肋钢筋、两块隔板,所述两块隔板沿直径线对称地固定在所述环形外模板的内壁上,所述环形带肋钢筋固定内钢环外周壁上。
本方案通过添加隔板并在所述内钢环外周壁设置带肋钢筋诱导水泥基材料混凝土试件开裂,克服了圆环实验中由于约束不足而导致开裂时间较长的缺点,增加圆环开裂敏感性,大大缩短了试验进行时间。其中带肋钢筋其作用主要是用于增强混凝土收缩过程中约束程度,增加开裂敏感性,隔板通过局部应力集中诱导混凝土试件在短期内开裂。
进一步地,所述的阶梯型底板由钢材制成,其底面为正方形,顶面同心地设置有两个分别与所述外环形模板和内钢环的内径相匹配的圆形凸台。
进一步地,所述的环形外模板包括两个半圆塑料模板,两个半圆塑料模板通过对接螺栓连为一体。
进一步地,所述的半圆塑料模板的半径为200-220mm,高度为80-120mm。该尺寸可以对混凝土内侧面提供足够刚度的环向变形约束,使水泥基材料快速开裂;同时确保其内侧面应变片可以检测出应变的突变。除此之外,该尺寸的设置在减少实验材料用量的基础之上同时保证所述的内钢环和所述的外塑料模板间距大于水泥基材料的骨料最大粒径。
进一步地,所述的带肋钢筋沿圆周方向焊接于所述内钢环外周壁的二分之一高度位置。该处试件易出现裂缝,所述带肋钢筋通过自身较大刚度约束以及螺纹凸起引发的应力集中,诱导水泥基材料快速开裂。
进一步地,所述带肋钢筋的直径为10-16mm,为水泥基材料提供足够诱导作用。
进一步地,所述的隔板形状为矩形,材质为钢材,高度为 40-50 mm,厚度为 2-4mm,沿环形外模板直径方向的长度为35-45mm。隔板能够在试件环中引起应力集中,诱导试件环提早开裂,避免传统环形试验装置存在的混凝土试件环开裂较慢甚至不开裂的缺点,同时,隔板尺寸在该范围内产生较优开裂诱导效果,且不会对混凝土试件整体性产生影响。
进一步地,所述隔板上设置有小孔,所述隔板通过所述小孔夹于两半圆形外模板连接处之间并以对接螺栓固定,极大得方便隔板的安装、拆卸和更换。
进一步地,所述应变片沿周向分别设置在所述内钢环内周壁的四等分线处,且均位于所述内钢环的二分之一高度位置,在诱导开裂构件作用下,水泥基材料在此处最易出现裂缝,所述应变片设置于此可以快速得到水泥基材料在约束条件下的开裂数据。
进一步地,所述的内钢环内径为140-150mm,厚度为20-30mm,高度为80-120mm。该尺寸可以对混凝土内侧面提供足够刚度的环向变形约束,使水泥基材料快速开裂;同时确保其内侧面应变片可以检测出应变的突变。除此之外,该尺寸的设置在减少实验材料用量的基础之上同时保证所述的内钢环和所述的外塑料模板间距大于水泥基材料的骨料最大粒径。
与现有技术相比,该发明具有以下有益效果:
通过设置带肋钢筋、隔板等构件诱导混凝土开裂,克服了圆环实验中由于约束不足而导致开裂时间较长的缺点,缩短了试验时间。配套设置的应变片和计算机检测装置,可以通过内环的应变变化实时监测混凝土在开裂中的开裂情况,准确测定开裂时间,较精确地测定其的抗裂性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
图1是本发明的俯视示意图;
图2是图1中A-A向剖面示意图;
图3是带肋钢筋的轴向示意图;
图4是带肋钢筋的截面示意图;
图5是隔板的截面示意图。
图中标号说明:1-阶梯型底板、2-外半圆塑料模板、3-带肋钢筋、4-内钢环、5-应变片、6-隔板、7-对接螺栓。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚,以下将通过具体实施方式和相关附图,对本发明作进一步详细说明。
如图1至图2所示,一种快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,包括抗裂装置、应变采集系统和计算机、若干和所述应变采集系统电路连接的应变片5,所述应变采集系统的信号输出端连接所述计算机,所述的抗裂装置包括阶梯型底板1、由外至内同心地设置在所述阶梯型底板1上的环形外模板和内钢环4,所述应变片5沿周向均匀设置在所述内钢环4内周壁上,还包括诱导开裂构件,所述诱导开裂构件包括环形带肋钢筋3、两块隔板,所述两块隔板沿直径线对称地固定在所述环形外模板的内壁上,所述环形带肋钢筋3固定内钢环4外周壁上。
本实施例通过添加隔板并在所述内钢环外周壁设置带肋钢筋诱导水泥基材料混凝土试件开裂,克服了圆环实验中由于约束不足而导致开裂时间较长的缺点,增加圆环开裂敏感性,大大缩短了试验进行时间,所述应变片5用于感应记录内钢环微小变形,通过应变记录反映约束混凝土的开裂时间。其中带肋钢筋其作用主要是用于增强混凝土收缩过程中约束程度,增加开裂敏感性,隔板通过局部应力集中诱导混凝土试件在短期内开裂。
具体而言,所述的阶梯型底板1由钢材制成,其底面为正方形,顶面同心地设置有两个分别与所述外环形模板和内钢环4的内径相匹配的圆形凸台。
本实施例中,所述的环形外模板包括两个半圆塑料模板2,两个半圆塑料模板2通过对接螺栓7连为一体。所述的半圆塑料模板2的半径为200-220mm,高度为80-120mm。该尺寸可以对混凝土内侧面提供足够刚度的环向变形约束,使水泥基材料快速开裂;同时确保其内侧面应变片可以检测出应变的突变。除此之外,该尺寸的设置在减少实验材料用量的基础之上同时保证所述的内钢环和所述的外塑料模板间距大于水泥基材料的骨料最大粒径。
本实施例中,所述的带肋钢筋3沿圆周方向焊接于所述内钢环4外周壁的二分之一高度位置。如图3和图4所示,所述带肋钢筋3选用直径为12mm的HPB400钢筋,为水泥基材料提供足够诱导作用。该处试件易出现裂缝,所述带肋钢筋通过自身较大刚度约束以及螺纹凸起引发的应力集中,诱导水泥基材料快速开裂。
如图5所示,所述的隔板6形状为矩形,材质为钢材,高度为 40-50 mm,厚度为 2-4mm,沿环形外模板直径方向的长度为40mm。隔板能够在试件环中引起应力集中,诱导试件环提早开裂,避免传统环形试验装置存在的混凝土试件环开裂较慢甚至不开裂的缺点,同时,隔板尺寸在该范围内产生较优开裂诱导效果,且不会对混凝土试件整体性产生影响。另外,所述隔板6上设置有小孔,所述隔板6通过所述小孔夹于两半圆形外模板2连接处之间并以对接螺栓7固定且与底板、内模板之间相隔一定距离,极大得方便隔板6的安装、拆卸和更换。
本实施例中,所述应变片5沿周向分别设置在所述内钢环4内周壁的四等分线处,且均位于所述内钢环4的二分之一高度位置,在诱导开裂构件作用下,水泥基材料在此处最易出现裂缝,所述应变片设置于此可以快速得到水泥基材料在约束条件下的开裂数据。
本实施例中,所述的内钢环4内径为140-150mm,厚度为20-30mm,高度为80-120mm。该尺寸可以对混凝土内侧面提供足够刚度的环向变形约束,使水泥基材料快速开裂;同时确保其内侧面应变片可以检测出应变的突变。除此之外,该尺寸的设置在减少实验材料用量的基础之上同时保证所述的内钢环和所述的外塑料模板间距大于水泥基材料的骨料最大粒径。
在装置组装完成后,在环形外模板的内侧涂以机油,防止浇筑混凝土与之粘结。在环形外模板和内钢环4之间浇筑混凝土,经养护24h后拆除外塑料模板,采用防水材料如环氧树脂对混凝土环的上表面进行密封,并将它置于温度为20±2℃和湿度为40%-70%的环境中养护开裂。当应变片5记录的应变数据发生突变时,即表示受约束的圆环混凝土试件发生了开裂,同时观测圆环的外表面裂缝的发展状况,记录裂缝的宽度和长度,以开裂时间和裂缝的开展情况评价混凝土材料的抗裂性能。
本实施方式对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步地详细说明,所应说明的是,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,包括抗裂装置、应变采集系统和计算机、若干和所述应变采集系统电路连接的应变片,所述应变采集系统的信号输出端连接所述计算机,所述的抗裂装置包括阶梯型底板、由外至内同心地设置在所述阶梯型底板上的环形外模板和内钢环,所述应变片沿周向均匀设置在所述内钢环内周壁上,其特征在于:还包括诱导开裂构件,所述诱导开裂构件包括环形带肋钢筋、两块隔板,所述两块隔板沿直径线对称地固定在所述环形外模板的内壁上,所述环形带肋钢筋固定内钢环外周壁上。
2.根据权利要求1所述的快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,其特征在于:所述的阶梯型底板由钢材制成,其底面为正方形,顶面同心地设置有两个分别与所述外环形模板和内钢环的内径相匹配的圆形凸台。
3.根据权利要求1所述的快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,其特征在于:所述的环形外模板包括两个半圆塑料模板,两个半圆塑料模板通过对接螺栓连为一体。
4.根据权利要求8所述的快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,其特征在于:所述的半圆塑料模板的半径为200-220mm,高度为80-120mm。
5.根据权利要求1所述的快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,其特征在于:所述的带肋钢筋沿圆周方向焊接于所述内钢环外周壁的二分之一高度位置。
6.根据权利要求1所述的快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,其特征在于:所述带肋钢筋的直径为10-16mm。
7.根据权利要求1所述的快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,其特征在于:所述的隔板形状为矩形,材质为钢材,高度为 40-50 mm,厚度为 2-4 mm,沿环形外模板直径方向的长度为35-45mm。
8.根据权利要求1或7所述的快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,其特征在于:所述隔板上设置有小孔,所述隔板通过所述小孔夹于两半圆形外模板连接处之间并以对接螺栓固定。
9.根据权利要求1所述的快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,其特征在于:所述应变片沿周向分别设置在所述内钢环内周壁的四等分线处,且均位于所述内钢环的二分之一高度位置。
10.根据权利要求1所述的快速测定混凝土早期抗裂性能的测试装置,其特征在于:所述的内钢环内径为140-150mm,厚度为20-30mm,高度为80-120mm。
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