采用橢圓環(huán)試件測(cè)定早齡期混凝土抗裂性的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于早齡期混凝土斷裂研究領(lǐng)域，涉及采用橢圓環(huán)試件測(cè)定早齡期混凝土抗裂性的方法。將厚度為12.5mm的內(nèi)置鋼環(huán)置于厚度為37.5mm的橢圓形混凝土環(huán)內(nèi)側(cè)，混凝土環(huán)與內(nèi)置鋼環(huán)緊貼；內(nèi)置鋼環(huán)和混凝土環(huán)的高度均為75mm；橢圓形內(nèi)置鋼環(huán)外環(huán)的長(zhǎng)短軸之比a/b＝2，a＝150mm，b＝75mm。應(yīng)變片分別置于水平距離內(nèi)置鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的長(zhǎng)軸端50mm，且均位于內(nèi)置鋼環(huán)的同一高度，該高度為內(nèi)置鋼環(huán)的中間位置；應(yīng)變片與采集系統(tǒng)連接，將混凝土環(huán)上表面和下表面用鋁帶密封。本發(fā)明相對(duì)于圓環(huán)試驗(yàn)方法不僅開裂時(shí)間更加提前，而且開裂位置更加固定，在橢圓環(huán)長(zhǎng)軸附近，這更利于對(duì)限制收縮條件下早齡期混凝土斷裂的研究。
【專利說明】采用橢圓環(huán)試件測(cè)定早齡期混凝土抗裂性的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于早齡期混凝土斷裂研究領(lǐng)域，涉及采用一種橢圓環(huán)幾何參數(shù)模型測(cè)定早齡期混凝土抗裂性的實(shí)驗(yàn)方法，具體涉及采用橢圓環(huán)試件測(cè)定限制收縮條件下早齡期混凝土抗裂性。

【背景技術(shù)】
[0002]混凝土在早齡期極易因收縮產(chǎn)生裂縫，這些裂縫嚴(yán)重的影響了結(jié)構(gòu)的安全性，耐久性及適用性，在降低結(jié)構(gòu)使用壽命的同時(shí)也增加了維護(hù)費(fèi)用，成為混凝土結(jié)構(gòu)主要的病害之一。如何評(píng)估混凝土的抗裂性，顯的十分重要。在過去的幾十年間，工程界與學(xué)術(shù)界一直致力于尋找一種簡(jiǎn)單有效的方法來評(píng)估混凝土的抗裂性。自由收縮試驗(yàn)雖然能比較不同混凝土的體積變化，但難以評(píng)估材料在外部約束作用下的抗裂性能。因此，能起到限制收縮作用的約束條形試驗(yàn)，約束板型試驗(yàn)及限制收縮環(huán)形試驗(yàn)得到了應(yīng)用與研究。
[0003]目前，我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》及《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中推薦了平板法評(píng)估混凝土的抗開裂性。但它只能部分、不均勻的約束混凝土的收縮變形，而且試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)試件尺寸、材料特性、環(huán)境狀況等因素的依賴性很大，裂縫的產(chǎn)生無規(guī)律。這些缺點(diǎn)使得平板法無法精確地對(duì)混凝土抗開裂性進(jìn)行評(píng)價(jià)，也不利于比較及規(guī)范化。由于能夠提供足夠的約束剛度并易于實(shí)驗(yàn)室操作，目前限制收縮圓環(huán)被較為廣泛地應(yīng)用于混凝土在限制收縮條件下的抗裂性評(píng)估。此外，限制收縮圓環(huán)試驗(yàn)被美國(guó)國(guó)家公路與運(yùn)輸協(xié)會(huì)(AASHTO)及美國(guó)試驗(yàn)材料學(xué)會(huì)(ASTM)推薦為評(píng)估混凝土抗裂性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》中也將限制收縮圓環(huán)法作為測(cè)試水泥基膠凝材料抗裂性的推薦方法。但圓環(huán)試驗(yàn)也有一定的缺點(diǎn)，由于鋼環(huán)約束力不足導(dǎo)致等待開裂的時(shí)間長(zhǎng)，而這對(duì)于混凝土斷裂的研究具有很大的影響，特別是對(duì)于早齡期混凝土。同時(shí)圓環(huán)試驗(yàn)開裂的位置也不固定，導(dǎo)致研究相對(duì)較困難。He et al.(2004)在評(píng)定堿對(duì)砂漿的開裂趨勢(shì)影響的研究中提出采用一種橢圓環(huán)幾何模型，并假定橢圓環(huán)的開裂出現(xiàn)比圓環(huán)出現(xiàn)開裂要早。同時(shí)也猜測(cè)由于幾何尺寸的影響橢圓環(huán)試件相對(duì)于圓環(huán)試件有更強(qiáng)的約束力，橢圓環(huán)試件的開裂位置依據(jù)給定的混凝土材料特點(diǎn)和干燥環(huán)境不同，出現(xiàn)在幾何環(huán)的同一固定位置。但是以上只是猜測(cè)，并沒有科學(xué)依據(jù)來支持以上言論，而且沒有做關(guān)于橢圓環(huán)與圓環(huán)相比較的試驗(yàn)，并且關(guān)于橢圓環(huán)也沒有給出具體的幾何參數(shù)。所以，對(duì)于橢圓環(huán)試件，目前的研究?jī)H僅局限于假定長(zhǎng)軸可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中進(jìn)而縮短開裂時(shí)間，而沒有針對(duì)橢圓環(huán)具體幾何參數(shù)的提出。對(duì)于測(cè)定早齡期混凝土抗裂性圓環(huán)試驗(yàn)，采用美國(guó)試驗(yàn)材料學(xué)會(huì)(ASTM)C1581/C1581M-09標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，對(duì)于橢圓環(huán)試驗(yàn)，與圓環(huán)試驗(yàn)方法相同，將圓環(huán)換成了橢圓環(huán)，并規(guī)定了幾何參數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)方法中存在的缺點(diǎn)，提出采用一種橢圓環(huán)幾何參數(shù)來測(cè)定早齡期混凝土抗裂性的試驗(yàn)方法。該方法為在溫度為21-25°C，相對(duì)濕度為48% -52%的環(huán)境下，內(nèi)置鋼環(huán)和混凝土環(huán)的厚度分別為12.5_和37.5_，混凝土環(huán)、內(nèi)置鋼環(huán)高度均為75mm,鋼橢圓環(huán)外環(huán)的長(zhǎng)短軸之比a/b = 2,尺寸a = 150mm, b = 75mm,來進(jìn)行測(cè)定早齡期混凝土抗裂性。該方法不僅出現(xiàn)開裂時(shí)間早，而且開裂位置基本在橢圓環(huán)長(zhǎng)軸附近。該方法更利于早齡期混凝土斷裂的研究。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:采用橢圓環(huán)試件測(cè)定早齡期混凝土抗裂性的方法，具體步驟如下:
[0006]在溫度為21-25°C，相對(duì)濕度為48%-52%的環(huán)境下，在厚度為37.5mm橢圓形混凝土環(huán)的內(nèi)側(cè)有厚度為12.5mm的內(nèi)置鋼環(huán)，混凝土環(huán)與內(nèi)置鋼環(huán)緊貼；內(nèi)置鋼環(huán)和混凝土環(huán)的高度均為75mm ;鋼橢圓環(huán)外環(huán)的長(zhǎng)短軸之比a/b = 2,a = 150mm, b = 75mm。四個(gè)應(yīng)變片分別置于水平距離鋼橢圓環(huán)內(nèi)側(cè)長(zhǎng)軸端50mm的位置上，且均位于內(nèi)置鋼環(huán)的同一高度，該高度為內(nèi)置鋼環(huán)的中間位置；將上述四個(gè)應(yīng)變片與采集系統(tǒng)連接，將混凝土環(huán)上、下表面用鋁帶密封，混凝土環(huán)的外圓周表面不需密封。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)顯示混凝土開裂與失穩(wěn)時(shí)鋼環(huán)上應(yīng)變的反應(yīng)。隨著混凝土的養(yǎng)護(hù)，混凝土環(huán)因內(nèi)置鋼環(huán)限制收縮而出現(xiàn)裂縫。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
[0008]一、本發(fā)明所采用的橢圓環(huán)幾何參數(shù)模型，克服了圓環(huán)試驗(yàn)中由于約束力不足而導(dǎo)致開裂時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，增加開裂敏感性，相對(duì)于圓環(huán)試驗(yàn)，所采用的橢圓環(huán)試驗(yàn)第一次出現(xiàn)開裂的時(shí)間較早，從而可大大減少試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)間，有利于評(píng)定混凝土抗裂性，為我國(guó)評(píng)定早齡期混凝土抗裂標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法提供參考。在強(qiáng)約束條件下對(duì)于測(cè)定強(qiáng)抗裂性混凝土的開裂性能也顯得十分重要。
[0009]二、本發(fā)明所采用的橢圓環(huán)幾何參數(shù)模型，開裂位置相對(duì)固定，基本在長(zhǎng)軸端附近，更便于測(cè)定限制收縮條件下早齡期混凝土抗裂性，有利于混凝土斷裂的開裂性研究。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]附圖為橢圓環(huán)試件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中:1混凝土環(huán)；2內(nèi)直鋼環(huán)；3應(yīng)變片；t內(nèi)直鋼環(huán)厚度；
[0012]a橢圓環(huán)長(zhǎng)軸半徑山橢圓環(huán)短軸半徑；c應(yīng)變片距離鋼環(huán)內(nèi)環(huán)水平距離。

【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0014]1.測(cè)試準(zhǔn)備
[0015]鋼環(huán):內(nèi)置鋼環(huán)的厚度為12.5mm，高度為75mm，鋼橢圓環(huán)外環(huán)的長(zhǎng)短軸之比a/b =
2,尺寸 a = 150mm, b = 75mm(見圖)。
[0016]混凝土:采用水灰比為0.5的C30混凝土，混凝土環(huán)的厚度為37.5mm,高度為75mm0
[0017]應(yīng)變片:四個(gè)應(yīng)變片，每個(gè)應(yīng)變片都接線到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用來顯示鋼環(huán)內(nèi)側(cè)應(yīng)變發(fā)展情況。
[0018]信息獲取:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄下每一個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變發(fā)展。采集系統(tǒng)的采集精度應(yīng)為±0.0000005m/m。采集系統(tǒng)應(yīng)在30分鐘內(nèi)記錄下應(yīng)變數(shù)據(jù)。
[0019]平臺(tái):采用環(huán)氧涂層合板,或采用其他材質(zhì)平臺(tái),其表面應(yīng)不吸收、不反應(yīng)。
[0020]測(cè)試環(huán)境:溫度為21-25°C，相對(duì)濕度為48% -52%的環(huán)境中。
[0021]2.試件制作和測(cè)試建立
[0022]I)將四個(gè)應(yīng)變片分別置于水平距離鋼橢圓環(huán)內(nèi)側(cè)長(zhǎng)軸端50mm的位置上(見圖)，且均位于內(nèi)置鋼環(huán)的同一高度，該高度為內(nèi)置鋼環(huán)的中間位置，并將應(yīng)變片與采集系統(tǒng)相連接。
[0023]2)制作平臺(tái)，把鋼圓環(huán)用固定外環(huán)螺栓固定在平臺(tái)上，把內(nèi)環(huán)外側(cè)和外環(huán)內(nèi)側(cè)涂上脫膜劑。制作三個(gè)試件，并振搗密實(shí)，清理混凝土表面，澆筑后試件在10分鐘內(nèi)送入試驗(yàn)環(huán)境中，松開螺栓，2分鐘內(nèi)連接應(yīng)變片和讀數(shù)裝置，記錄時(shí)間，30分鐘內(nèi)讀取第一次數(shù)據(jù)。
[0024]3)養(yǎng)護(hù):試件需要在溫度為21_25°C下養(yǎng)護(hù)24小時(shí),需在第一次收縮讀取之后5分鐘內(nèi)送去養(yǎng)護(hù)，如果養(yǎng)護(hù)可能超過24小時(shí)，把外環(huán)撤掉。
[0025]3.開始測(cè)量前準(zhǔn)備(15分鐘內(nèi)完成)
[0026]I)拿掉外環(huán)，拿掉聚乙烯薄膜。
[0027]2)把松散的材料從混凝土表面剔掉。
[0028]3)用固體石蠟或膠合鋁箔密封試件上部。混凝土橢圓環(huán)上、下表面用兩層鋁帶密封，只允許外圓周表面保持干燥狀態(tài)。
[0029]4.測(cè)量與記錄
[0030]記錄下開裂時(shí)間并計(jì)算平均開裂時(shí)間，記錄下橢圓環(huán)試件的開裂位置。
[0031]5.結(jié)果
[0032]采用水灰比為0.5的C30混凝土，橢圓環(huán)試件出現(xiàn)開裂在11天，并且裂縫都基本出現(xiàn)在長(zhǎng)軸附近。
[0033]對(duì)比圓環(huán)測(cè)試，圓環(huán)試件出現(xiàn)開裂在18天，并且開裂沒有相對(duì)固定位置，相比較，橢圓環(huán)測(cè)試出現(xiàn)開裂時(shí)間提前了 7天，出現(xiàn)裂縫的位置也更加固定，基本在橢圓環(huán)長(zhǎng)軸附近，這對(duì)測(cè)定早齡期混凝土抗裂性提供更好的測(cè)試方法。
【權(quán)利要求】
1.一種采用橢圓環(huán)試件測(cè)定早齡期混凝土抗裂性的方法，其特征在于，步驟如下:在溫度為21-25°c,相對(duì)濕度為48% -52%的環(huán)境下,將厚度為12.5mm的內(nèi)置鋼環(huán)置于厚度為37.5mm的橢圓形混凝土環(huán)內(nèi)側(cè)，混凝土環(huán)與內(nèi)置鋼環(huán)緊貼，內(nèi)置鋼環(huán)和混凝土環(huán)的高度均為75mm ;橢圓形內(nèi)置鋼環(huán)外環(huán)的長(zhǎng)短軸之比a/b = 2,a = 150mm,b = 75mm ;四個(gè)應(yīng)變片分別置于水平距離內(nèi)置鋼環(huán)內(nèi)環(huán)的長(zhǎng)軸端50mm，且均位于內(nèi)置鋼環(huán)的同一高度，該高度為內(nèi)置鋼環(huán)的中間位置；將上述四個(gè)應(yīng)變片與采集系統(tǒng)相連接，將混凝土環(huán)上表面和下表面用鋁帶密封，混凝土環(huán)的外圓周表面不需密封；采集系統(tǒng)顯示混凝土開裂與失穩(wěn)時(shí)內(nèi)置鋼環(huán)上應(yīng)變片的變化。
【文檔編號(hào)】G01N33/38GK104374897SQ201410686716
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】董偉, 周向明, 吳智敏, 王娜, 羅昊 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)