CN115656485A - 一种非均匀约束收缩测试的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于混凝土测试技术领域，公开了一种非均匀约束收缩测试的方法及装置，对约束物需要粘贴应变片的部位进行打磨；对需要粘贴应变片的部位进行清洁；粘贴应变片并用环氧树脂固定；在约束物两侧粘贴缓冲泡棉并覆盖一层聚乙烯薄膜；安装内板并将处理完的约束物移入模具长度方向一侧的正中间；将搅拌好的混凝土浇筑进模具内，振捣密实，成型后将试件移入测试环境，并将应变片连接到应变仪上，记录时间并检测应变值；待混凝土初凝后拆除内板，应变值突变时间即为试件开裂时间。本发明利用应变仪测量内部约束物的应变，根据开裂时间及应变发展状况来判断材料的抗裂性能，以约束方式为导向，提出了一种新式混凝土非均匀约束收缩测试方法。
Description
技术领域
本发明属于混凝土测试技术领域，尤其涉及一种非均匀约束收缩测试的方法及装置。
背景技术
混凝土收缩现象在高强混凝土、自密实混凝土和大体积混凝土中非常显著，严重的情况下会导致收缩裂缝的产生，从而降低结构的承载能力和耐久性。混凝土收缩根据外部条件可分为自由收缩和约束收缩，约束收缩为混凝土在搅拌并浇筑完成后，随着时间的发展，会产生细微的体积收缩，若是在无约束(自由收缩)的情况下，构件就会因此而产生位移；若是在外部有约束的情况(钢筋、栓钉等)下，混凝土的位移就会被限制。
评估混凝土收缩与抗裂性的试验方法也包括自由收缩试验与约束收缩试验。约束收缩试验根据其提供约束方式的不同主要分为条形约束试验、板式约束试验和环形约束试验。板式约束试验，操作复杂，可重复性不高，且没有相对成熟的理论提供支持。条形约束试验是一种在上测试均匀约束收缩的试验方法，但湿接缝中，为了预制构件间的湿接缝能更好得传递荷载，通常需要配置大量的锚固钢筋和栓钉，同时，在设计中必须要确保一定的保护层厚度，这就使得湿接缝部位在保护层一侧混凝土所受约束较小，而另一侧的约束较大，这种不均匀约束会导致混凝土内部产生不均匀的应力；由于锚固钢筋及栓钉的存在以及保护层厚度的硬性规定，混凝土所受的约束一般是非均匀的。环形收缩试验是使用最为广泛的混凝土约束收缩试验方法，其具有较成熟的圆环应变与混凝土内部应力本构关系研究。然而其存在以下缺点：(1)环形约束对于混凝土收缩所产生的约束是处于径向上的约束，并由此产生环向拉应力。不适用于本发明要解决的湿接缝混凝土收缩问题(2)圆环试验中，混凝土环的开裂不仅是由于受到钢环的约束所产生的，混凝土环本身会因内环与外环的收缩差产生自我约束而产生内部应力，混凝土所受的自约束和外部约束的权重不明。
中国发明专利申请CN201910109798.6公开了一种新型混凝土约束收缩试验装置及使用方法，该发明通过在混凝土内部放置应变计来监测混凝土收缩，同时，该装置的约束是由四个角的楔形构造所产生的，其约束是均匀的。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的约束收缩试验，并没有针对装配式构件间湿接缝混凝土的约束状态的试验方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种非均匀约束收缩测试的方法及装置。
本发明是这样实现的，一种非均匀约束收缩测试的方法包括：
步骤一，对约束物需要粘贴应变片的部位进行打磨；
步骤二，对需要粘贴应变片的部位进行清洁；步骤一、二是为了保证应变片与约束物间的粘贴效果；
步骤三，粘贴应变片并用环氧树脂固定使得应变片与该部位发生应变时具有一致性；
步骤四，在约束物两侧粘贴缓冲泡棉并覆盖一层聚乙烯薄膜；缓冲泡棉和聚乙烯薄膜是为了防止混凝土对应变片造成影响；
步骤五，安装内板并将处理完的约束物移入模具长度方向一侧的正中间；
步骤六，将搅拌好的混凝土浇筑进模具内，振捣密实，成型后将试件移入测试环境，并将应变片连接到应变仪上，记录时间并检测应变值；
步骤七，待混凝土初凝后拆除内板，应变值突变时间即为试件开裂时间。
进一步，所述步骤一中的打磨操作采用的是砂纸。
进一步，所述步骤二中的清洁操作采用的是无水乙醇。
进一步，所述步骤四中的缓冲泡棉在裁剪时需预留应变片粘贴位置及导线的通道；
进一步，所述步骤六中在混凝土成型后20min内将试件移入测试环境，并在两分钟内将应变片连接到应变仪上。
本发明的另一目的在于提供一种非均匀约束收缩测试的装置，所述非均匀约束收缩测试的装置包括：
外模；
所述外模为上端开口，其余侧面密封的长方体盒装结构，所述外模内壁里侧设置有内板；
所述外模的长度方向一侧的正中间位置放置有约束物，所述约束物两侧分别粘贴固定有应变片。
进一步，所述约束物两侧分别粘贴有一层缓冲泡棉层，所述缓冲泡棉层外侧覆盖一层聚乙烯薄膜。
进一步，所述缓冲泡棉层开设有与应变片对应的开槽，所述应变片位于开槽内部。
进一步，所述应变片为L型结构，两侧的应变片对称设置，应变片本身为条形，但是应变片需连接导线，L型是应变片加上导线连接到外部的开槽。
进一步，所述约束物外侧与内板之间填充有混凝土层。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
本发明通过粘贴应变片后进行浇筑，并于初凝后拆模，利用应变仪测量内部约束物的应变，根据开裂时间及应变发展状况来判断材料的抗裂性能。本发明以约束方式为导向，提出了一种新式混凝土非均匀约束收缩测试方法，并给出了约束物应变与混凝土应力的本构关系。
本发明为了更加真实地模拟预制构件间湿接缝混凝土的约束状态，并且分析混凝土试件在该约束状态下的开裂性能，提供了一种非均匀混凝土约束收缩试验装置，该装置具有构造简单、造价低、可操作性强的特点，解决了混凝土非均匀约束收缩测试的难题。
本发明在单侧施加约束使得混凝土在上产生非均匀的应力，并通过在约束物上粘贴应变片监测约束物的应变，根据约束物的应变来判断混凝土开裂时间；更加贴近实际工况，结构简单，可操作性强。
本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：混凝土结构内部设置钢筋等构件会对混凝土收缩造成约束，外部则设置有混凝土保护层，内外约束不同导致混凝土所受残余应力不均匀，而目前的发明并无这类纯非均匀约束收缩测试装置。
本发明的技术方案解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：对混凝土在单纯由约束物所导致的非均匀约束状态下的收缩性能测试。
附图说明
图1是本发明实施例提供的非均匀约束收缩测试的装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的非均匀约束收缩测试的装置的俯视图；
图3是本发明实施例提供的应变片的粘贴部位细节图；
图4是本发明实施例提供的非均匀约束收缩测试的方法流程图；
图5是本发明实施例提供的有限元分析的结果示意图；
图6是本发明实施例提供的混凝土在内部非均匀应力下产生开裂示意图；
图中：1、外模；2、内板；3、缓冲泡棉层；4、应变片；5、约束物。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
如图1至图3所示，本发明实施例提供的非均匀约束收缩测试的装置的外模1为上端开口，其余侧面密封的长方体盒装结构，所述外模1内壁里侧设置有内板2；所述外模1的长度方向一侧的正中间位置放置有约束物5，所述约束物5两侧分别粘贴固定有应变片4。
本发明实施例中的约束物5两侧分别粘贴有一层缓冲泡棉层3，所述缓冲泡棉层3外侧覆盖一层聚乙烯薄膜。
本发明实施例中的缓冲泡棉层3开设有与应变片4对应的开槽，所述应变片位于开槽内部。
本发明实施例中的应变片4为L型结构，两侧的应变片对称设置。
本发明实施例中的约束物5外侧与内板之间填充有混凝土层。
如图4所示，本发明实施例提供的非均匀约束收缩测试的方法包括：
S101：使用砂纸对约束物需要粘贴应变片的部位进行打磨；
S102：使用无水乙醇对需要粘贴应变片的部位进行清洁；
S103：粘贴应变片并用环氧树脂固定；
S104：在约束物两侧粘贴缓冲泡棉并覆盖一层聚乙烯薄膜；
S105：安装内板并将处理完的约束物移入模具长度方向一侧的正中间；
S106：将搅拌好的混凝土浇筑进模具内，振捣密实，成型后20min内将试件移入测试环境，并在两分钟内将应变片连接到应变仪上，记录时间并检测应变值；
S107：待混凝土初凝后拆除内板，应变值突变时间即为试件开裂时间。
本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。
如图5所示，显示了混凝土产生非均匀收缩，内部产生的非均匀应力。
如图6所示，显示了混凝土在内部非均匀应力下产生开裂。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种非均匀约束收缩测试的方法，其特征在于，所述非均匀约束收缩测试的方法包括：
步骤一，对约束物需要粘贴应变片的部位进行打磨；
步骤二，对需要粘贴应变片的部位进行清洁；
步骤三，粘贴应变片并用环氧树脂固定；
步骤四，在约束物两侧粘贴缓冲泡棉并覆盖一层聚乙烯薄膜；
步骤五，安装内板并将处理完的约束物移入模具长度方向一侧的正中间；
步骤六，将搅拌好的混凝土浇筑进模具内，振捣密实，成型后将试件移入测试环境，并将应变片连接到应变仪上，记录时间并检测应变值；
步骤七，待混凝土初凝后拆除内板，应变值突变时间即为试件开裂时间。
2.如权利要求1所述的非均匀约束收缩测试的方法，其特征在于，所述步骤一中的打磨操作采用的是砂纸。
3.如权利要求1所述的非均匀约束收缩测试的方法，其特征在于，所述步骤二中的清洁操作采用的是无水乙醇。
4.如权利要求1所述的非均匀约束收缩测试的方法，其特征在于，所述步骤四中的缓冲泡棉在裁剪时需预留。
5.如权利要求1所述的非均匀约束收缩测试的方法，其特征在于，所述步骤六中在混凝土成型后20min内将试件移入测试环境，并在两分钟内将应变片连接到应变仪上。
6.一种用于实施权利要求1～5任意一项所述的非均匀约束收缩测试的方法的非均匀约束收缩测试的装置，其特征在于，所述非均匀约束收缩测试的装置包括：
外模；
所述外模为上端开口，其余侧面密封的长方体盒装结构，所述外模内壁里侧设置有内板；
所述外模的长度方向一侧的正中间位置放置有约束物，所述约束物两侧分别粘贴固定有应变片。
7.如权利要求6所述的非均匀约束收缩测试的装置，其特征在于，所述约束物两侧分别粘贴有一层缓冲泡棉层，所述缓冲泡棉层外侧覆盖一层聚乙烯薄膜。
8.如权利要求6所述的非均匀约束收缩测试的装置，其特征在于，所述缓冲泡棉层开设有与应变片对应的开槽，所述应变片位于开槽内部。
9.如权利要求6所述的非均匀约束收缩测试的装置，其特征在于，所述应变片为L型结构，两侧的应变片对称设置。
10.如权利要求6所述的非均匀约束收缩测试的装置，其特征在于，所述约束物外侧与内板之间填充有混凝土层。
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