CN2583673Y - 一种椭圆形环约束开裂自动监测试验装置 - Google Patents

一种椭圆形环约束开裂自动监测试验装置 Download PDF

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何真
李宗津
李文莱
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Abstract

本实用新型提供了一种椭圆形环约束开裂自动监测试验装置，包括待测试样环、与待测试样环相连的导电体、与导电体电连接的信号发生器和数据采集器、与数据采集器电连接的数据自动记录器、设于待测试样环内的约束模具，其特殊之处是待测试样环为椭圆形试件环，约束模具与之对应为椭圆形约束模具。本实用新型由于椭圆形约束模具对待测椭圆形试件环的约束作用使试件应力集中而开裂；通过自动采集回路中电阻随时间变化的数据，当试件开裂的一瞬间，回路中电阻出现突变，藉此来自动记录裂缝出现的时间并依据裂缝出现的时间来判断试件在约束条件下对开裂的敏感性。本实用新型结构简单、测定结果准确、试验成本低、使用寿命长。

Description

一种椭圆形环约束开裂自动监测试验装置
技术领域
本实用新型涉及一种椭圆形环约束开裂自动监测试验装置，用于自动检测水泥基复合材料在约束条件下的开裂敏感性以及准确测定裂缝出现的时间。它特别适用于研究水泥基材料在约束条件下的早期开裂行为，能够正确评价各种水泥混凝土的开裂的敏感性。
背景技术
如何确定水泥基复合材料受约束条件下因收缩而导致开裂的时间是混凝土早期行为研究者们普遍关心的问题；目前在研究和应用方面，环开裂试验方法存在着几个方面的问题：首先是裂纹在材料中播散速率较慢，观测时间较长，其次是无法确定开裂位置及准确记录开裂出现的时间，目前尚未发现有这方面的报道。现有的圆环约束是一种理想的均匀的约束，与结构材料在工程中的实际约束情况相差较大。此外，在传统的试验方法中，受约束试件的开裂时间往往是利用放大镜进行人工观察而确定的，既费时费力，试验结果也很不准确。有资料显示，采用数值计算的方法进行预测，也往往由于数学模型的问题造成计算结果与测试结果的较大偏差。因此，在水泥基材料早期开裂敏感性的评价方法中尚缺乏精确的试验装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的问题是提供一种结构简单、测定结果准确、试验成本低、使用寿命长的椭圆形环约束开裂自动监测试验装置。
本实用新型提供的技术方案是：一种椭圆形环约束开裂自动监测试验装置，包括待测试样环、与待测试样环相连的导电体、与导电体电连接的信号发生器和数据采集器、与数据采集器电连接的数据自动记录器、设于待测试样环内的约束模具，其特殊之处是待测试样环为椭圆形试件环，约束模具与之对应为椭圆形约束模具。
上述信号发生器和数据采集器为能产生电流、电压并能测定电阻、电流或电压的装置。
上述椭圆形试件环周边涂抹有导电性能良好的导电材料并与信号发生器的信号源形成回路。
在导电材料与信号发生器的信号源形成的回路上并联有电阻。
上述导电材料为既能附着在椭圆形试件环表面，又不对椭圆形试件环产生约束的材料，导电材料与信号发生器电连接的两触点与椭圆形试件环紧密相连且上下交错。
上述信号发生器和数据采集器为METEX万用表。
本实用新型由于椭圆形约束模具对待测椭圆形试件环的约束作用使试件应力集中而开裂；通过自动采集回路中电阻随时间变化的数据，当试件开裂的一瞬间，回路中电阻出现突变，籍此来自动记录裂缝出现的时间并依据裂缝出现的时间来判断试件在约束条件下对开裂的敏感性。本实用新型结构简单、测定结果准确、试验成本低、使用寿命长。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为采用本实用新型所进行的试验结果。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括待测试样环1、与待测试样环1相连的导电体10、与导电体10电连接的信号发生器和数据采集器7、与数据采集器电连接的数据自动记录器(计算机)9、设于待测试样环1内的约束模具12，待测试样环1为椭圆形试件环，约束模具12与之对应为椭圆形约束模具，约束模具12上设有固定约束模具的螺栓11。信号发生器和数据采集器为能产生电流、电压并能测定电阻、电流或电压的METEX万用表7。导电体10采用既能附着在椭圆形试件环表面，又不对椭圆形试件环产生约束且对开裂敏感的导电石墨沿椭圆形试件环1表面连续不断的均匀涂抹而成，接点2和3上下错开。导线4和5分别与接点2和3以导电胶粘联牢固，并联一电阻6与METEX万用表7中的信号发生器构成回路。METEX万用表7中的数据采集器以信号线8与计算机9连接。通过计算机9对采集的数据进行记录，测试结果见图2。
本实用新型的工作过程如下：信号发生器metex万用表7发出电流信号，并采集回路中的电阻信号，将其通过信号线8送至计算机9，启动计算机9并运行metex软件，该软件自动记录回路中电阻值随时间的变化。待测试件在开裂前，回路中的电阻值将是试件的变化的电阻值与并联电阻值的总电阻值(该电阻值较小)，当试件开裂的一瞬间，由于是试件的电路断开，回路中的电阻值只是并联的电阻值(该电阻值较大)，即电阻值发生突变，可在计算机9上直观地反映出来，如图2试验结果所示。图2中C1表示水泥砂浆基准样，N1表示在基准样中掺0.645NaOH(0.5％Na2Oe.q，水泥重量百分数)，F1表示样中掺1％(水泥重量百分数)粉煤灰取代同量的水泥。从图2可以看出，三个时间电阻随时间的变化均经历了两个峰值变化；开始时试件与并联电阻构成的回路中，由于试件干燥，使电阻增加，导致出现第一个峰值；但是，回路中的总电组值比并联的电组值要小的多；试件开裂时，由于试件的电路断开，回路中只有原来并联的电组，此时出现第二个峰值。如图2，试件的初始开裂时间依次为：N1＜C1＜F1。由于碱对砂浆开裂的促进作用，试件N2最先开裂，其初始开裂时间为32小时，比基准试件C1初始开裂时间63小时和掺粉煤灰试件F1初始开裂时间为32小时分别提前了29小时和44小时；研究表明，以适量的粉煤灰(如1～20％)等量取代水泥，可提高砂浆的抗裂性，故掺1％粉煤灰试件F1的初始开裂时间为32小时。其它相关研究也得到类似的规律。

Claims (6)

1.一种椭圆形环约束开裂自动监测试验装置，包括待测试样环、与待测试样环相连的导电体、与导电体电连接的信号发生器和数据采集器、与数据采集器电连接的数据自动记录器、设于待测试样环内的约束模具，其特征是：待测试样环为椭圆形试件环，约束模具与之对应为椭圆形约束模具。
2.根据权利要求1所述的自动监测试验装置，其特征是：信号发生器和数据采集器为能产生电流、电压并能测定电阻、电流或电压的装置。
3.根据权利要求1或2所述的自动监测试验装置，其特征是：椭圆形试件环周边涂抹有导电性能良好的导电材料并与信号发生器的信号源形成回路。
4.根据权利要求3所述的自动监测试验装置，其特征是：导电材料与信号发生器的信号源形成的回路上并联有电阻。
5.根据权利要求4所述的自动监测试验装置，其特征是：导电材料为既能附着在椭圆形试件环表面，又不对椭圆形试件环产生约束的材料，导电材料与信号发生器电连接的两触点与椭圆形试件环紧密相连且上下交错。
6.根据权利要求2所述的自动监测试验装置，其特征是：信号发生器和数据采集器为METEX万用表。
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