CN110887959B - 一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置及检测方法 - Google Patents
一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置及检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110887959B CN110887959B CN201911382245.4A CN201911382245A CN110887959B CN 110887959 B CN110887959 B CN 110887959B CN 201911382245 A CN201911382245 A CN 201911382245A CN 110887959 B CN110887959 B CN 110887959B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- arch plate
- thin rod
- strain gauge
- rod
- concrete
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 13
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 8
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims 5
- 238000009662 stress testing Methods 0.000 claims 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 8
- 239000004574 high-performance concrete Substances 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/383—Concrete or cement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
一种现场水泥基材料变形应力检测装置及其检测方法。由于混凝土变形产生的收缩或膨胀应力检测精度要求高、难度大、效率低、准确度差，导致在施工现场快速评定混凝土收缩或膨胀应力的试验装置和方法的匮乏。本发明中套管的两端可拆卸连接有两个端盖，拱形板设在套管内，上应变片和下应变片分别设在拱形板的顶面和底面上，拱形板的两端分别设有第一细杆和第二细杆，第一细杆一端与拱形板固接，第一细杆的另一端穿过其靠近的端盖，第二细杆一端与拱形板固接，第二细杆另一端穿过其靠近的端盖后与移动外盖可拆卸连接，第二细杆与移动外盖相配合的端部上加工有挂口。本发明检测方法为基于该检测装置实现。本发明用于水泥基材料收缩或膨胀应力检测。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置及其检测方法。
背景技术
混凝土的体积变形是影响水泥基材料长期强度和耐久性的重要因素之一。常温或高温环境下水泥基材料体积变形包括化学收缩、塑性收缩、温度收缩、干燥收缩与碳化收缩等。负温下水泥基材料的变形更为复杂，除了化学收缩、塑性收缩、干燥收缩与碳化收缩外，其温度变形可能由于自由水结冰表现为冻胀，当冻胀应力大于混凝土早期的抗拉强度时，混凝土同样发生开裂破坏。另外，混凝土原材料的组分和配合比也会影响它的体积变形，如掺膨胀剂的混凝土就在发生膨胀变形。
早龄期混凝土的体积变形多考虑自收缩和干燥收缩，自收缩是混凝土在与外界水分隔绝的条件下水泥水化反应引起毛细孔负压和内部相对湿度降低而导致的宏观体积的减小；干燥收缩是指混凝土硬化后受到干燥或者外界高温的影响其内部水分不断蒸发流失，由内而外变干燥的现象，而收缩应力的产生可以认为是体积收缩变形受到一定程度的限制所致。对于实际工程来说，当混凝土所受的收缩拉应力大于此时刻的抗拉强度，混凝土就会开裂。常温及高温施工条件下高性能混凝土早期收缩应力主要有自收缩应力、温度应力和干燥收缩应力，其中自收缩应力最为显著。因为高性能混凝土配合比的显著特点是低的水胶比、更多的胶结料以及掺加大量的超细矿物掺料等，快速的自干燥作用导致了高性能混凝土较普通混凝土有更大的体积变化，早期高性能混凝土受到约束包括内部约束和外部约束，约束的存在会导致混凝土内部产生自收缩应力，自收缩应力的大小除了与自收缩应变有关外，还受混凝土力学性能如抗拉强度的影响。目前自收缩应力的实验评价方法有单轴约束试验、圆环法等，就约束形式而言，轴向约束试验可分为两种形式，一种是端部约束，一种是钢筋内部连续约束。钢筋内约束收缩实验用来模拟钢筋对混凝土收缩的限制，属于不完全约束。当试件长度远远大于横截面尺寸时，可近似地认为只发生轴向收缩，若受到限制,其横截面内将产生均匀分布的拉应力，即收缩应力，试件越细长，轴向约束实现起来越容易，裂缝开展比较充分，实验效果也越好。现有混凝土收缩应力测定仪中的一种就是基于细长的收缩后混凝土试件被拉力系统拉回到混凝土试件的初始位置，此时系统的拉应力即为混凝土的收缩应力，试验装置复杂，精度要求高。教学中采用轴向约束收缩实验是将成型埋入钢筋的混凝土试件和同样尺寸的自由收缩实验作对比，在钢筋上贴应变片监测约束变形，进而可间接测得约束应力，这种构件受力状态与实际结构相近，不需要特别的加载设备和控制系统，但它仅考虑引入钢筋的约束作用，钢筋的约束作用会提高混凝土试件的拉伸徐变，使测得收缩应力减小，该方法主要用于研究不同配筋率、钢筋直径、钢筋表面形状、粘结长度等对混凝土收缩限制的影响，可以得到不同配筋率和约束率之间的定量关系。
目前，越来越多的高性能混凝土、超高性能水泥基材料应用于实际工程中，它们水胶比低、胶凝材料用量大，其自收缩量是普通混凝土的2～4倍，由于收缩变形造成的开裂的风险大大提高了，为了快速简便确定上述材料的抗裂性能，因此，需要准确、可靠且快速的获取自收缩应力测试装置与方法。高温、常温或负温环境下的水泥基材料的收缩(冻胀)应力难以实现定量检测。总之，由于混凝土变形应力检测精度要求高、难度大、效率低、准确度差，导致了在施工前快速评定混凝土变形应力的试验装置和方法的匮乏，应用高性能水泥基材料的土木工程建设质量受到严重影响，急需得到快速解决。
发明内容：
针对上述问题，本发明公开了一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置及其检测方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种现场水泥基材料变形应力检测装置，连接架和多个测试单体，多个测试单体从下至上依次设置在连接架上，每个测试单体包括套管、拱形板、上应变片、下应变片、移动外盖、第一细杆、第二细杆和两个端盖，所述套管的两端可拆卸连接有两个端盖，拱形板设置在套管内，上应变片和下应变片分别设置在拱形板的顶面和底面上，拱形板的两端分别设置有第一细杆和第二细杆，第一细杆一端与拱形板固定连接，第一细杆的另一端穿过其靠近的端盖，第二细杆的一端与拱形板固定连接，第二细杆另一端穿过其靠近的端盖后与移动外盖可拆卸连接，第二细杆与移动外盖相配合的端部上加工有挂口。
作为优选方案：拱形板包括弧形板和两个平板，弧形板的两端各设置有一个平板，弧形板和两个平板一体制成。
作为优选方案：拱形板为弹性板，拱形板沿套管的长度方向设置在套管内。
作为优选方案：每个端盖朝向套管的一侧设置有环形凸棱，环形凸棱的外壁与套管的内壁滑动配合。
作为优选方案：每个端盖上加工有穿过孔，第一细杆穿过其对应的穿过孔后与螺母螺纹连接，第二细杆穿过其对应的穿过孔后与移动外盖螺纹连接。
作为优选方案：连接架包括横杆、顶部竖杆和多个中间竖杆，所述横杆水平设置在多个测试单体的上方，所述顶部竖杆竖直设置在横杆和多个测试单体中最顶部的一个测试单体上，每两个相邻的测试单体之间竖直设置有一个中间竖杆，顶部竖杆和多个中间竖杆同轴设置。
作为优选方案：套管的两端各通过一个弹性套与两个端盖可拆卸连接。
作为优选方案：第二细杆处于端盖外的一端配合设置有测力传感器，测力传感器为拉力传感器或压力传感器。
一种利用具体实施方式八所述的一种现场水泥基材料变形应力检测装置进行的检测方法，在实验室利用现场水泥基材料变形应力检测装置中测试单体与测力传感器相配合获取实验常数K1、K2、K3和K4后，在施工现场将连接架和多个测试单体依次布置在待检测的混凝土区域中，现场混凝土浇筑后，受环境温度和配合比的影响，现场混凝土的变形和内部应力发展情况为：
当环境温度条件为常温或高温情况时，由于水泥水化导致自收缩和干燥收缩发生，混凝土收缩变形使两个端盖作出相向滑动动作，带动第一细杆和第二细杆朝向拱形板移动，拱形板两端受第一细杆和第二细杆的压力产生变形，拱形板的弯曲弧度变大，随着拱形板弯曲弧度变大，拱形板顶面的上应变片呈现受拉状态，其应变输出值的变化量为正值，拱形板底面的下应变片呈现受压状态，其应变输出值的变化量为负值，根据F压＝KΔε，即可获得混凝土的收缩应力F压，Δε为应变变化量，K为实验常数，此时上应变片对应的实验常数为K3，下应变片对应的实验常数为K4；
当环境温度条件为负温情况时，低温使水泥水化硬化缓慢、自由水结冰导致冻胀变形的发生，或者混凝土中掺入膨胀剂，混凝土膨胀变形使端盖背向滑动动作，带动第一细杆和第二细杆作出远离拱形板的背向运动，拱形板两端受拉力产生变形，拱形板的弯曲弧度变小，随着拱形板弯曲弧度变小，拱形板顶面的上应变片呈现受压状态，其应变输出值变化量为负值，拱形板底面的下应变片呈现受拉状态，其应变输出值变化量为正值，根据F拉＝KΔε，即可获得混凝土的膨胀应力F拉，Δε为应变变化量，K为实验常数，此时上应变片对应的实验常数为K1，下应变片对应的实验常数为K2。
作为优选方案：获取实验常数K1、K2、K3和K4的标定过程为：将第一细杆处于端盖外的一端固定，将拉力传感器挂置在第二细杆的挂口处，牵引第二细杆带有拉力传感器的一端，使拉力传感器的读数分别为0、F1、F2、F3…FN，记录上应变片和下应变片相应的应变输出值的变化量0、Δε11、Δε12、Δε13…Δε1N和0、Δε21、Δε22…Δε2N，分别建立拉力与上应变片、下应变片输出应变变化量的对应关系，得出上应变片对应的实验常数K1＝F拉/Δε，下应变片对应的实验常数K2＝F拉/Δε；
同理，将第一细杆处于端盖外的一端固定，将压力传感器设置在第二细杆处于端盖外的一端处，将压力传感器设置在端盖和移动外盖之间，随后移动外盖朝向端盖旋进挤压压力传感器，分别建立压力与上应变片、下应变片输出应变变化量的对应关系，获得上应变片对应的实验常数K3＝F压/Δε，下应变片对应的实验常数K4压＝F/Δε。
本发明的有益效果为：
一、本发明通过多个测试单体的设置实现不同深度混凝土变形应力的实时检测，检测结果准确可靠，检测结构简单合理，获取方式简单直接，省去繁冗的计算过程，获取水泥基材料自收缩应力的数据更加准确，有利于对水泥基材料抗裂性能作出全面评价。
二、通过本发明的装置能够实现水泥基材料高温、常温或负温环境下的收缩以及膨胀应力检测，实现水泥基材料内部应力的全温度检测过程，有效实现一装置多用的检测效果，检测结果准确可靠。
三、本发明中检测方式实现巧妙，通过拱形板配合上应变片和下应变片的获取方式，变形过程能够通过第一细杆、第二细杆和两个端盖敏锐捕捉到，检测数据更加全面可靠。
四、第二细杆和移动外盖相互配合能够实现对不同种类的传感器的定位效果，实现一个端头多用的效果，能够为标定过程准确获取K1、K2、K3和K4提供通用式的结构条件。
五、本发明能够适用于实验室和工程现场检测使用，为混凝土配合比的设计提供基础数据，获得更加真实可靠的混凝土的变形应力值，对预防混凝土的早期开裂、提升工程质量和服役寿命有重要的启示作用。
附图说明：
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为测试单体的主视结构剖面图；
图3为拱形板的主视结构示意图；
图4为拱形板的俯视结构示意图；
图5为测试单体配合拉力传感器进行标定过程的结构示意图；
图6为测试单体配合压力传感器进行标定过程的结构示意图。
图中标注如下：
1-连接架；1-1-横杆；1-2-顶部竖杆；1-3-中间竖杆；2-测试单体；2-1-套管；2-2-拱形板；2-2-1-弧形板；2-2-2-平板；2-3-上应变片；2-4-下应变片；2-5-移动外盖；2-6-第一细杆；2-7-第二细杆；2-8-端盖；3-环形凸棱；4-螺母；5-混凝土区域，6-1-拉力传感器；6-2-压力传感器；7-挂口；8-弹性圈。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式包括连接架1和多个测试单体2，多个测试单体2从下至上依次设置在连接架1上，每个测试单体2包括套管2-1、拱形板2-2、上应变片2-3、下应变片2-4、移动外盖2-5、第一细杆2-6、第二细杆2-7和两个端盖2-8，所述套管2-1的两端可拆卸连接有两个端盖2-8，拱形板2-2设置在套管2-1内，上应变片2-3和下应变片2-4分别设置在拱形板2-2的顶面和底面上，拱形板2-2的两端分别设置有第一细杆2-6和第二细杆2-7，第一细杆2-6一端与拱形板2-2固定连接，第一细杆2-6的另一端穿过其靠近的端盖2-8，第二细杆2-7的一端与拱形板2-2固定连接，第二细杆2-7另一端穿过其靠近的端盖2-8后与移动外盖2-5可拆卸连接，第二细杆2-7与移动外盖2-5相配合的端部上加工有挂口7。
进一步的，细杆2-6优选为钢制杆体。
进一步的，套管2-1为硬质管体，表面光洁，其外圆周壁刷涂脱模剂减小其与混凝土的摩擦力，所选用的材料为轻质光面铝合金材料，根据混凝土的性质、套管2-1的长度、直径进行调整。
进一步的，套管2-1长度的取值范围为30～60cm，该长度范围既能够确保操作过程的有效，还能够节省用料。
进一步的，套管2-1外径的取值范围为5～8cm。
具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，拱形板2-2包括弧形板2-2-1和两个平板2-2-2，弧形板2-2-1的两端各设置有一个平板2-2-2，弧形板2-2-1和两个平板2-2-2一体制成。
具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式一或二的进一步限定，拱形板2-2为弹性板，拱形板2-2沿套管2-1的长度方向设置在套管2-1内。
具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，每个端盖2-8朝向套管2-1的一侧设置有环形凸棱3，环形凸棱3的外壁与套管2-1的内壁滑动配合。
具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式一、二、三或四的进一步限定，每个端盖2-8上加工有配合细杆2-6的穿过孔，每个细杆2-6穿过其对应的穿过孔后与螺母4螺纹连接。
具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，连接架1包括横杆1-1、顶部竖杆1-2和多个中间竖杆1-3，所述横杆1-1水平设置在多个测试单体2的上方，所述顶部竖杆1-2竖直设置在横杆1-1和多个测试单体2中最顶部的一个测试单体2上，每两个相邻的测试单体2之间竖直设置有一个中间竖杆1-3，顶部竖杆1-2和多个中间竖杆1-3同轴设置。
具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五或六的进一步限定，套管2-1的两端各通过一个弹性套8与两个端盖2-8可拆卸连接。弹性套8优选为橡胶套或其他弹性套体，弹性套8的设置能够配合套管2-1的端部在端盖2-8上移动，确保套管2-1和端盖2-8之间能够顺利发生相对位移，从而配合混凝土的变形，提高检测的准确性。
具体实施方式八：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六或七的进一步限定，第二细杆2-7处于端盖2-8外的一端配合设置有测力传感器，测力传感器为拉力传感器6-1或压力传感器6-2。
进一步的，拉力传感器6-1为现有产品，其优选S型拉力传感器。
进一步的，压力传感器6-2为现有产品，其优选为环形圆盘式压力传感器。
具体实施方式九：本实施方式为该检测装置的标定方法，利用标定方法获取K1、K2、K3和K4。
获取K1、K2、K3和K4的标定过程为：将第一细杆2-6处于端盖2-8外的一端固定，将拉力传感器6-1挂置在第二细杆2-7的挂口7处，牵引第二细杆2-7带有拉力传感器6-1的一端，使拉力传感器6-1的读数分别为0、F1、F2、F3…FN，记录上应变片2-3和下应变片2-4相应的应变输出值的变化量0、Δε11、Δε12、Δε13…Δε1N和0、Δε21、Δε22…Δε2N，分别建立拉力与上应变片2-3和下应变片2-4输出应变变化量的对应关系，即获得上应变片2-3对应的实验常数K1＝F拉/Δε，下应变片2-4对应的实验常数K2＝F拉/Δε；
同理，将第一细杆2-6处于端盖2-8外的一端固定，将压力传感器6-2设置在第二细杆2-7处于端盖2-8外的一端处，将压力传感器6-2套装在端盖2-8和移动外盖2-5之间的第二细杆2-7上，随后移动外盖2-5朝向端盖2-8旋进挤压压力传感器6-2，获得上应变片2-3对应的实验常数K3＝F压/Δε，下应变片2-4对应的实验常数K4＝F压/Δε。
进一步的，第二细杆2-7上加工有外螺纹，移动外盖2-5套装在第二细杆2-7上且其与第二细杆2-7的外螺纹螺纹连接，起到能够锁定自身位置的同时，还能够实现逐步挤压压力传感器6-2的效果。
具体实施方式十：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九的进一步限定，在实验室，通过实验标定计算得到的该装置的仪器常数K1、K2、K3和K4，在施工现场，将连接架1和多个测试单体2依次布置在待检测的混凝土区域5中，现场混凝土浇筑后，受环境温度和配合比的影响，现场混凝土的变形和内部应力发展情况为：
当环境温度条件为常温或高温情况时，由于水泥水化导致自收缩和干燥收缩发生，混凝土收缩变形使两个端盖2-8作出相向滑动动作，带动两个细杆2-6朝向拱形板2-2移动，拱形板2-2两端受两个细杆2-6的压力产生变形，拱形板2-2的弯曲弧度变大，随着拱形板2-2弯曲弧度变大，拱形板2-2顶面的上应变片2-3呈现受拉状态，其应变输出值变化量为正值，拱形板2-2底面的下应变片2-4呈现受压状态，其应变输出值变化量为负值；根据拱形板2-2上的上应变片2-3和下应变片2-4输出值变化量为正和负，“上”正和“下”负，即可判断此施工环境下混凝土为收缩状态，其获得收缩应力的大小为：上应变片2-3的F压＝K3Δε，下应变片2-4的F压＝K4Δε；
当环境温度条件为负温情况时，低温使水泥水化硬化缓慢、自由水结冰导致混凝土冻胀变形的发生，混凝土冻胀变形使两个端盖2-8作出背向滑动动作，带动两个细杆2-6作出远离拱形板2-2的背向运动，拱形板2-2两端受拉力产生变形，拱形板2-2的弯曲弧度变小，随着拱形板2-2弯曲弧度变小，拱形板2-2顶面的上应变片2-3呈现受压状态，其输出值变化量为负值，拱形板2-2底面的下应变片2-4呈现受拉状态，其输出值变化量为正值，根据拱形板2-2上的上应变片2-3和下应变片2-4输出值变化量为负和正，“上”负和“下”正，即可判断此施工环境下混凝土为膨胀状态，其获得该监测范围内混凝土膨胀应力的大小为：上应变片2-3的F拉＝K1Δε，下应变片2-4的F拉＝K2Δε；该检测装置及检测方法不仅能测试负温下混凝土产生的冻胀应力，还适用于掺加各类膨胀剂导致混凝土产生的膨胀应力的测定。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种现场水泥基材料变形应力检测装置，其特征在于：连接架(1)和多个测试单体(2)，多个测试单体(2)从下至上依次设置在连接架(1)上，每个测试单体(2)包括套管(2-1)、拱形板(2-2)、上应变片(2-3)、下应变片(2-4)、移动外盖(2-5)、第一细杆(2-6)、第二细杆(2-7)和两个端盖(2-8)，所述套管(2-1)的两端可拆卸连接有两个端盖(2-8)，拱形板(2-2)设置在套管(2-1)内，上应变片(2-3)和下应变片(2-4)分别设置在拱形板(2-2)的顶面和底面上，拱形板(2-2)的两端分别设置有第一细杆(2-6)和第二细杆(2-7)，第一细杆(2-6)一端与拱形板(2-2)固定连接，第一细杆(2-6)的另一端穿过其靠近的端盖(2-8)，第二细杆(2-7)的一端与拱形板(2-2)固定连接，第二细杆(2-7)另一端穿过其靠近的端盖(2-8)后与移动外盖(2-5)可拆卸连接，第二细杆(2-7)与移动外盖(2-5)相配合的端部上加工有挂口(7)；
拱形板(2-2)为弹性板，拱形板(2-2)沿套管(2-1)的长度方向设置在套管(2-1)内；
每个端盖(2-8)朝向套管(2-1)的一侧设置有环形凸棱(3)，环形凸棱(3)的外壁与套管(2-1)的内壁滑动配合；
第二细杆(2-7)处于端盖(2-8)外的一端配合设置有测力传感器，测力传感器为拉力传感器(6-1)或压力传感器(6-2)。
2.根据权利要求1所述的一种现场水泥基材料变形应力检测装置，其特征在于：拱形板(2-2)包括弧形板(2-2-1)和两个平板(2-2-2)，弧形板(2-2-1)的两端各设置有一个平板(2-2-2)，弧形板(2-2-1)和两个平板(2-2-2)一体制成。
3.根据权利要求1所述的一种现场水泥基材料变形应力检测装置，其特征在于：每个端盖(2-8)上加工有穿过孔，第一细杆(2-6)穿过其对应的穿过孔后与螺母(4)螺纹连接，第二细杆(2-7)穿过其对应的穿过孔后与移动外盖(2-5)螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种现场水泥基材料变形应力检测装置，其特征在于：连接架(1)包括横杆(1-1)、顶部竖杆(1-2)和多个中间竖杆(1-3)，所述横杆(1-1)水平设置在多个测试单体(2)的上方，所述顶部竖杆(1-2)竖直设置在横杆(1-1)和多个测试单体(2)中最顶部的一个测试单体(2)上，每两个相邻的测试单体(2)之间竖直设置有一个中间竖杆(1-3)，顶部竖杆(1-2)和多个中间竖杆(1-3)同轴设置。
5.根据权利要求1所述的一种现场水泥基材料变形应力检测装置，其特征在于：套管(2-1)的两端各通过一个弹性套(8)与两个端盖(2-8)可拆卸连接。
6.一种利用权利要求1所述的一种现场水泥基材料变形应力检测装置进行的检测方法，其特征在于：在实验室利用现场水泥基材料变形应力检测装置中测试单体(2)与测力传感器相配合获取实验常数K1、K2、K3和K4后，在施工现场将连接架(1)和多个测试单体(2)依次布置在待检测的混凝土区域(5)中，现场混凝土浇筑后，受环境温度和配合比的影响，现场混凝土的变形和内部应力发展情况为：
当环境温度条件为常温或高温情况时，由于水泥水化导致自收缩和干燥收缩发生，混凝土收缩变形使两个端盖(2-8)作出相向滑动动作，带动第一细杆(2-6)和第二细杆(2-7)朝向拱形板(2-2)移动，拱形板(2-2)两端受第一细杆(2-6)和第二细杆(2-7)的压力产生变形，拱形板(2-2)的弯曲弧度变大，随着拱形板(2-2)弯曲弧度变大，拱形板(2-2)顶面的上应变片(2-3)呈现受拉状态，其应变输出值的变化量为正值，拱形板(2-2)底面的下应变片(2-4)呈现受压状态，其应变输出值的变化量为负值，根据F压＝KΔε，即可获得混凝土的收缩应力F压，Δε为应变变化量，K为实验常数，此时上应变片(2-3)对应的实验常数为K3，下应变片(2-4)对应的实验常数为K4；
当环境温度条件为负温情况时，低温使水泥水化硬化缓慢、自由水结冰导致冻胀变形的发生，或者混凝土中掺入膨胀剂，混凝土膨胀变形使端盖(2-8)背向滑动动作，带动第一细杆(2-6)和第二细杆(2-7)作出远离拱形板(2-2)的背向运动，拱形板(2-2)两端受拉力产生变形，拱形板(2-2)的弯曲弧度变小，随着拱形板(2-2)弯曲弧度变小，拱形板(2-2)顶面的上应变片(2-3)呈现受压状态，其应变输出值变化量为负值，拱形板(2-2)底面的下应变片(2-4)呈现受拉状态，其应变输出值变化量为正值，根据F拉＝KΔε，即可获得混凝土的膨胀应力F拉，Δε为应变变化量，K为实验常数，此时上应变片(2-3)对应的实验常数为K1，下应变片(2-4)对应的实验常数为K2；
获取实验常数K1、K2、K3和K4的标定过程为：将第一细杆(2-6)处于端盖(2-8)外的一端固定，将拉力传感器(6-1)挂置在第二细杆(2-7)的挂口(7)处，牵引第二细杆(2-7)带有拉力传感器(6-1)的一端，使拉力传感器(6-1)的读数分别为0、F1、F2、F3…FN，记录上应变片(2-3)和下应变片(2-4)相应的应变输出值的变化量0、Δε11、Δε12、Δε13…Δε1N和0、Δε21、Δε22…Δε2N，分别建立拉力与上应变片(2-3)、下应变片(2-4)输出应变变化量的对应关系，得出上应变片(2-3)对应的实验常数K1＝F拉/Δε，下应变片(2-4)对应的实验常数K2＝F拉/Δε；
同理，将第一细杆(2-6)处于端盖(2-8)外的一端固定，将压力传感器(6-2)设置在第二细杆(2-7)处于端盖(2-8)外的一端处，将压力传感器(6-2)设置在端盖(2-8)和移动外盖(2-5)之间，随后移动外盖(2-5)朝向端盖(2-8)旋进挤压压力传感器(6-2)，分别建立压力与上应变片(2-3)、下应变片(2-4)输出应变变化量的对应关系，获得上应变片(2-3)对应的实验常数K3＝F压/Δε，下应变片(2-4)对应的实验常数K4压＝F/Δε。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911382245.4A CN110887959B (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置及检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911382245.4A CN110887959B (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置及检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110887959A CN110887959A (zh) | 2020-03-17 |
| CN110887959B true CN110887959B (zh) | 2024-05-28 |
Family
ID=69753369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911382245.4A Active CN110887959B (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置及检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110887959B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111879231B (zh) * | 2020-07-21 | 2022-02-01 | 三峡大学 | 一种高输出灵敏度的混凝土表面应变传感器及其制作和测量方法 |
| CN112857993B (zh) * | 2021-01-05 | 2024-03-19 | 浙江省建筑科学设计研究院有限公司 | 一种预制板梁间大铰缝损伤的评价方法及装置 |
| CN113158458B (zh) * | 2021-04-20 | 2022-11-18 | 重庆大学 | 混凝土变化趋势预测方法和系统 |
| CN113899303A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-01-07 | 中国水利水电科学研究院 | 结构微裂缝动态位移的高精度测量装置及方法 |
| CN114136765B (zh) * | 2021-12-06 | 2023-12-19 | 广东粤海珠三角供水有限公司 | 一种海底隧道管片受力变形及渗漏试验装置 |
| CN114839357B (zh) * | 2022-03-25 | 2023-05-16 | 河海大学 | 一种多孔沥青混合料冻胀应力与冻胀应变测试装置及方法 |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08219910A (ja) * | 1995-02-14 | 1996-08-30 | Mizushigen Kaihatsu Kodan | コンクリートの無応力検出装置 |
| JP2004093402A (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Yoshiaki Sato | コンクリートの収縮ひび割れ試験装置 |
| CN1547000A (zh) * | 2003-12-09 | 2004-11-17 | 中国建筑材料科学研究院 | 水泥砂浆、混凝土收缩应力测试方法 |
| CN1588060A (zh) * | 2004-10-11 | 2005-03-02 | 同济大学 | 一种水泥基材料塑性收缩应力的测定方法 |
| RU62234U1 (ru) * | 2006-11-24 | 2007-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ") | Тензодатчик |
| CN101122596A (zh) * | 2007-09-04 | 2008-02-13 | 中交四航工程研究院有限公司 | 混凝土开裂敏感性测试装置及抗裂能力评价方法 |
| JP2008290902A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Toa Harbor Works Co Ltd | コンクリート用膨張材の配合割合の決定方法 |
| CN101769916A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-07-07 | 江苏博特新材料有限公司 | 水泥基材料膨胀/收缩应力测试方法 |
| CN102608296A (zh) * | 2012-02-17 | 2012-07-25 | 浙江大学 | 一种模拟和监测混凝土膨胀开裂的装置和方法 |
| CN103149094A (zh) * | 2013-03-05 | 2013-06-12 | 华北水利水电学院 | 早期龄混凝土拉伸徐变的测量方法及装置 |
| CN103257153A (zh) * | 2013-05-29 | 2013-08-21 | 中建八局第一建设有限公司青岛分公司 | 一种补偿混凝土膨胀加强带应力变化状态的监测方法 |
| CN103837413A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-04 | 中南大学 | 混凝土拉伸徐变试验装置及混凝土收缩应力徐变试验方法 |
| CN106771102A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-05-31 | 厦门理工学院 | 混凝土结构中混凝土非荷载内应力的测量系统和测量方法 |
| CN109781773A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-05-21 | 凌贤长 | 一种分层伸缩式检测土的冻胀装置及其检测方法 |
| CN110146688A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种混凝土早期变形检测装置及其检测方法 |
| CN110146378A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-20 | 中铁大桥科学研究院有限公司 | 一种水泥基材料单轴拉伸测定装置及测定方法 |
| CN110146686A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种混凝土受冻变形检测装置及其检测方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8601882B2 (en) * | 2009-02-20 | 2013-12-10 | Halliburton Energy Sevices, Inc. | In situ testing of mechanical properties of cementitious materials |
| US20160032706A1 (en) * | 2014-03-31 | 2016-02-04 | Schlumberger Technology Corporation | Method to Design Expandable Cement Based upon Specified Downhole Conditions |
| US9891208B2 (en) * | 2016-07-08 | 2018-02-13 | Tsinghua University | Concrete temperature stress testing machine system and concrete temperature stress testing method |
| CN211292916U (zh) * | 2019-12-27 | 2020-08-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置 |
-
2019
- 2019-12-27 CN CN201911382245.4A patent/CN110887959B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08219910A (ja) * | 1995-02-14 | 1996-08-30 | Mizushigen Kaihatsu Kodan | コンクリートの無応力検出装置 |
| JP2004093402A (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Yoshiaki Sato | コンクリートの収縮ひび割れ試験装置 |
| CN1547000A (zh) * | 2003-12-09 | 2004-11-17 | 中国建筑材料科学研究院 | 水泥砂浆、混凝土收缩应力测试方法 |
| CN1588060A (zh) * | 2004-10-11 | 2005-03-02 | 同济大学 | 一种水泥基材料塑性收缩应力的测定方法 |
| RU62234U1 (ru) * | 2006-11-24 | 2007-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ГОУВПО "ТГАСУ") | Тензодатчик |
| JP2008290902A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Toa Harbor Works Co Ltd | コンクリート用膨張材の配合割合の決定方法 |
| CN101122596A (zh) * | 2007-09-04 | 2008-02-13 | 中交四航工程研究院有限公司 | 混凝土开裂敏感性测试装置及抗裂能力评价方法 |
| CN101769916A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-07-07 | 江苏博特新材料有限公司 | 水泥基材料膨胀/收缩应力测试方法 |
| CN102608296A (zh) * | 2012-02-17 | 2012-07-25 | 浙江大学 | 一种模拟和监测混凝土膨胀开裂的装置和方法 |
| CN103149094A (zh) * | 2013-03-05 | 2013-06-12 | 华北水利水电学院 | 早期龄混凝土拉伸徐变的测量方法及装置 |
| CN103257153A (zh) * | 2013-05-29 | 2013-08-21 | 中建八局第一建设有限公司青岛分公司 | 一种补偿混凝土膨胀加强带应力变化状态的监测方法 |
| CN103837413A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-04 | 中南大学 | 混凝土拉伸徐变试验装置及混凝土收缩应力徐变试验方法 |
| CN106771102A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-05-31 | 厦门理工学院 | 混凝土结构中混凝土非荷载内应力的测量系统和测量方法 |
| CN109781773A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-05-21 | 凌贤长 | 一种分层伸缩式检测土的冻胀装置及其检测方法 |
| CN110146688A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种混凝土早期变形检测装置及其检测方法 |
| CN110146686A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-08-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种混凝土受冻变形检测装置及其检测方法 |
| CN110146378A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-20 | 中铁大桥科学研究院有限公司 | 一种水泥基材料单轴拉伸测定装置及测定方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| On the measurement of evolution of structural build-up of cement paste with time by static yield stress test vs. small amplitude oscillatory shear test;Yuan Q;《CEMENT AND CONCRETE RESEARCH》;20170930;全文 * |
| 膨胀混凝土早期应变现场监测及结果分析;黄思凝;战永亮;张艳美;黄红喜;程飞;包研;;建筑结构;20170225(04);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110887959A (zh) | 2020-03-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110887959B (zh) | 一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置及检测方法 | |
| Huang et al. | Examining the “time-zero” of autogenous shrinkage in high/ultra-high performance cement pastes | |
| CN103837413B (zh) | 混凝土拉伸徐变试验装置及混凝土收缩应力徐变试验方法 | |
| Ranaivomanana et al. | Tensile, compressive and flexural basic creep of concrete at different stress levels | |
| CN105158447B (zh) | 一种基于成熟度的混凝土结构开裂风险评估方法 | |
| Han et al. | Embedded piezoresistive cement-based stress/strain sensor | |
| Dong et al. | A fracture mechanics-based method for prediction of cracking of circular and elliptical concrete rings under restrained shrinkage | |
| Wei et al. | Mechanical properties of G550 cold-formed steel under transient and steady state conditions | |
| CN101122596A (zh) | 混凝土开裂敏感性测试装置及抗裂能力评价方法 | |
| He et al. | Behaviour and residual compression resistances of circular high strength concrete-filled stainless steel tube (HCFSST) stub columns after exposure to fire | |
| CN100561175C (zh) | 球形压头测量形状记忆合金相变特性的方法 | |
| CN106908309B (zh) | 一种石墨电极及其接头抗折强度的无损检测方法 | |
| CN110146686B (zh) | 一种混凝土受冻变形检测装置实现的检测方法 | |
| Dong et al. | Investigating crack initiation and propagation of concrete in restrained shrinkage circular/elliptical ring test | |
| CN103852384A (zh) | 一种混凝土抗裂能力数值化评价方法 | |
| CN110887958A (zh) | 一种水泥基材料收缩应力检测装置及其全温度检测方法 | |
| Koksal et al. | A practical approach for modeling FRP wrapped concrete columns | |
| CN211292916U (zh) | 一种用于现场水泥基材料变形应力检测装置 | |
| CN108692834B (zh) | 一种用于验证内荷载作用下混凝土应力试验装置 | |
| CN208000242U (zh) | 一种适用于测定钢筋室温拉伸试验断后标距的试验装置 | |
| CN206095167U (zh) | 试验室用测量水泥基复合材料试件产生变形的装置 | |
| CN116359014A (zh) | 一种检测幼龄期混凝土强度的系统及方法 | |
| CN206930526U (zh) | 一种塑料检测用拉力机 | |
| CN205607781U (zh) | 一种混凝土板温度应力应变测试装置 | |
| CN106501497A (zh) | 一种轴向完全约束应力的试验装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |