CN1866004B - 一种混凝土抗裂性能试验方法及其外方内圆试验装置 - Google Patents

Abstract

涉及土木工程领域的混凝土抗裂性能试验方法及其外方内圆试验装置，是针对混凝土开裂问题的根本原因尚未解决而设计的。该装置要点是金属试模由内约束圆柱、外方模和底座三部分组成，在底座的中部与内约束圆柱的连接处装有定位销。试验方法也称混凝土早期收缩抗裂性能评价方法，包括一定的步骤进行。试验方法所配套的装置简单，操作方便，裂缝位置可以预期，评价指标直观明确。对混凝土收缩引起的早期开裂趋势的影响，对原材料和配伍进行遴选和优化；在施工阶段指标对混凝土进行质量控制，如在垂直预期裂缝处埋入应变计，则自动连续测量结构混凝土的收缩及其应力，研究早期收缩裂缝开展的全过程。

Description

一种混凝土抗裂性能试验方法及其外方内圆试验装置

技术领域

本发明涉及一种混凝土抗裂性能试验方法及其外方内圆试验装置，属于混凝土技术领域。

背景技术

裂缝是影响混凝土结构耐久性的重要因素，影响混凝土开裂的因素很复杂，当裂缝数量和尺寸达到一定程度时，钢筋混凝土构件会因环境中腐蚀性介质的侵入而逐渐劣化。

由于混凝土结构开裂尤其是早期开裂频频发生，近年来开裂机理和裂缝控制成了国际国内混凝土技术的热点问题。其中发表的大多数文章讨论较多的仍是混凝土配合比、施工的质量控制等，总企望能找到一种“不裂的混凝土配合比”，或者有什么“可以使混凝土不裂的添加剂”。不幸的是，由于水泥混凝土材料本身的特性，用到结构中保证不裂的混凝土是没有的。需要研究的是如何判断有害裂缝和无害裂缝、裂缝和混凝土结构耐久性的关系，以及怎样优化混凝土配合比、怎样进行施工控制，将裂缝控制在尽量少的程度。

控制裂缝不只是施工人员和混凝土商的事，而是包括设计、混凝土及其原材料生产、施工甚至监理和业主在内的各方的责任。要提高混凝土工程的质量，就需要各方都了解造成目前混凝土开裂的根本原因。

混凝土是一种非均质的多相复合材料，当混凝土的拉应变超过抗拉极限应变时，就会产生裂缝。那么，混凝土发生开裂必须同时考虑三个条件：变形的大小、约束(含机械约束和温差所引起的约束)的程度和抗拉极限应变。可能引起开裂的变形主要是收缩，其中影响最大的收缩有：干缩，自收缩。不受约束的自由变形不会产生拉应力；不超过抗拉极限应变也不会开裂；所产生的拉应力大小和实时的弹性模量有关。

影响干缩的主要因素是骨料的品种和用量。当骨料品种一定时，单方混凝土中骨料用量越大，即浆骨比越小，则干缩越小。当水泥或胶凝材料用量不变时，水灰比或水胶比越大时，浆骨比越大，干缩也越大。

自收缩是在与外界无水分交换的情况下因水泥水化消耗浆体内部自身的水分而产生的。自收缩从混凝土初凝就开始产生，在1d以内发展最快，3d以后减慢，此后就发展得很缓慢了。自收缩不同于化学收缩，但由化学收缩引起。胶凝材料的活性越大，水灰比越低，则自收缩越大。

按目前的标准方法检测混凝土收缩值，检测不到全部的自收缩值，而是停止养护(3d)后的干燥收缩和一小部分自收缩值；而测不到的那部分自收缩值恰恰是影响早期开裂的重要部分。水灰比越低，这部分所占比例越大。在目前大量使用较低水灰比和较大水泥用量的混凝土中，早期收缩最重要的就是自收缩；如果养护不当，则要再加上较大的干缩。

有鉴于此，研发一种全面反映收缩影响的混凝土抗裂性试验方法，用来对原材料和混凝土配伍进行遴选和优化，具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明目的是提供一种混凝土抗裂性能试验方法及其外方内圆试验装置，其方法是全面反映收缩影响的混凝土抗裂性试验方法，用来对原材料和混凝土配伍进行遴选和优化和或进一步用于混凝土施工质量控制，解决“怎样优化混凝土配合比？”、“怎样进行施工控制？”等技术问题，研究收缩裂缝开展的规律，从而将裂缝控制在尽量少的程度。

本发明采用以下技术方案来实现。

一种混凝土外方内圆试验装置(图1、图2)，该装置的特征在于其金属试模由内约束圆柱1、外方模2和底座3三部分组成，在底座3的中部与内约束圆柱的连接处装有定位销4。外方模2内侧尺寸300mm×(300～240)mm×100mm，内约束圆柱1Φ140mm×100mm，外方模组装时其中一边可分为四级，分别为300mm，280mm，260mm，240mm，上述标准外方模适合于骨料最大粒径不大于31.5mm的各类混凝土；当骨料最大粒径大于31.5mm时，上述标准外方模2尺寸应按比例相应扩大。

相应的提出了混凝土早期收缩抗裂性能评价方法，该评价方法，即为混凝土抗裂性能试验方法，其特征在于包括以下步骤：

1)按《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)成型试件于所述的外方内圆试验装置中，成型24小时后拆去外方模，标准养护或同条件养护或使用各方约定的养护机制；

2)所述的其中一边中部侧面即为预期的裂缝位置；

3)对不同边长试件，在预期裂缝位置观测开裂时间、裂缝宽度，分析时间与裂缝宽度的关系即可对混凝土早期收缩抗裂性能进行定性或定量评价；

4)如在垂直预期裂缝处预先埋入应变计或传感器，则自动连续测量混凝土的收缩及其应力，研究收缩裂缝开展的全过程。

本发明显著进步和优点在于：机构简单，价格低廉；操作方便，评价指标直观；约束可靠，将全面反映收缩影响的混凝土抗裂性；裂缝位置明确集中，便于观测和设置传感器；其中一边四级可调，适应不同抗裂性能的混凝土；用于抗裂性的定性比较，或定量评定，如在垂直预期裂缝处预先埋入应变计的传感器，将自动连续测量混凝土的收缩及其应力，研究收缩裂缝开展的全过程规律。

附图说明

图1是外方内圆混凝土抗裂试验装置结构示意图。

图2是图1的俯视示意图。

具体实施方式

试验准备包括：

制作钢质抗裂试模，尺寸为：外方模内侧尺寸300mm×(300～240)mm×100mm，约束内圆柱Φ140mm×100mm.外方模组装时其中一边四级可变，分别为300mm，280mm，260mm，240mm.外方模组装时其中一边分为四级，分别为300mm，280mm，260mm，240mm.上述标准外方模适合于骨料最大粒径不宜大于25mm、不得大于31.5mm的各类混凝土.当骨料最大粒径大于25mm时，外方模各项尺寸宜相应扩大20mm.当骨料最大粒径大于31.5mm时，外方模的尺寸应按比例相应扩大.

混凝土材料按配比拌制。

试验操作包括如下步骤：

相应的提出了混凝土早期收缩抗裂性能评价方法，该评价方法的特征在于包括以下步骤：

按《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)成型试件于所述的外方内圆试验装置中，(有连续测量混凝土收缩及其应力或研究收缩裂缝开展全过程需求时，在垂直预期裂缝处预先埋入应变计等传感器)，成型24小时后拆去外方模，标准养护或同条件养护或使用各方约定的养护机制；用裂缝显微镜在所述一边也称为可变边(表1中名称)中部侧面观测裂缝；定时记录开裂时间、裂缝宽度。

实施例1：某桥梁工程需要比较不同水泥A、B、C对混凝土抗裂性能的影响，以优选配合比。3d试验结果见表1。显然，就收缩抗裂性能而言，水泥C更佳。

表13d裂缝宽度观测数据(mm)

实施例2：某水渠混凝土已初步选定二种配合比，骨料最大粒径为25mm，28d强度分别为41.0MPa和41.3MPa，经济分析结果也基本相同，需要考察其收缩抗裂性能，然后对两种配比进行取舍。

表2不同时间裂缝观测结果(mm)

根据该混凝土的性能，可变边均调为240mm，施工现场同条件养护，试验结构见表2，试验结果表明，配合比A的收缩抗裂性能明显占优。

Claims (3)

1.一种混凝土外方内圆试验装置，该装置的特征在于其金属试模由内约束圆柱(1)、外方模(2)和底座(3)组成，在底座(3)的中部与内约束圆柱的连接处装有定位销(4)。

2.权利要求1所述的外方内圆试验装置，其特征在于外方模(2)内侧尺寸300mm×(300～240)mm×100mm，内约束圆柱(1)Φ140mm×100mm，外方模组装时其中一边可分为四级，分别为300mm，280mm，260mm，240mm，上述标准外方模适合于骨料最大粒径不大于31.5mm的各类混凝土；当骨料最大粒径大于31.5mm时，上述标准外方模(2)尺寸应按比例相应扩大。

3.混凝土抗裂性能试验方法，也称混凝土早期收缩抗裂性能评价方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)按《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)成型试件于权利要求2所述的外方内圆试验装置中，成型24小时后拆去外方模，标准养护或同条件养护或使用各方约定的养护机制；

2)所述的其中一边中部侧面即为预期的裂缝位置；

3)对不同边长试件，在预期裂缝位置观测开裂时间、裂缝宽度，分析时间与裂缝宽度的关系即可对混凝土早期收缩抗裂性能进行定性或定量评价；

4)如在垂直预期裂缝处预先埋入应变计或传感器，则自动连续测量混凝土的收缩及其应力，研究收缩裂缝开展的全过程。

Images