一种混凝土约束收缩试验装置及其试验方法

摘要

本发明提出一种混凝土约束收缩试验装置及其试验方法，用于待测混凝土试件在长度方向进行主动约束且在约束条件下测量其收缩变形量，包括底板、沿所述底板的长度方向相对设置的两端板、设置在所述端板边角处的角钢以及设置在所述底板上的位移传感器；所述位移传感器设置在所述端板远离所述底板的两侧；两所述端板共同组成一个约束所述待测混凝土试件沿长度方向的收缩变形装置；所述待测混凝土试件包括预埋在所述待测混凝土试件顶部的两薄片以及预埋在所述待测混凝土试件两端的钢筋；所述钢筋用于约束混凝土收缩，所述薄片用于观测待测混凝土试件中间部位的收缩变形量；本发明构造简单，操作方便，结果精准度高。

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土约束收缩实验技术领域，特别涉及一种混凝土约束收缩试验装置及其试验方法。

背景技术

目前混凝土是应用最广泛的一种建筑材料，早期养护阶段混凝土由于水化作用产生收缩，后期由于温度湿度的影响进一步产生收缩，同时在实际应用过程中受某些边界条件约束作用，混凝土内部会产生较高的应力，易引起混凝土收缩开裂，对结构安全与耐久性造成不利影响。因此，对混凝土收缩性能进行测试具有重要意义。

国内现行规范中混凝土收缩试验为无约束收缩测试，主要针对混凝土早期自由收缩性能的测试，并无标准规范的约束收缩试验装置，这往往与实际应用中混凝土结构受到不同程度约束作用的情况不符。故对于实际混凝土结构处于约束状态的收缩问题，采用规范中混凝土自由收缩试验方法得到的测试结果缺乏一定真实性，导致结果存在一定误差，因此需对混凝土自由收缩试验装置进行改进，提高混凝土收缩变形测量的准确度与精度。

发明内容

本发明目的是，针对上述问题，亟需提出一种混凝土约束收缩试验装置，更加贴合实际混凝土结构所受约束条件，以提高实际应用中处于约束状态的混凝土收缩变形测量的准确度与可靠度，以改进目前混凝土收缩测试技术的不足。

本发明提出一种混凝土约束收缩试验装置，用于待测混凝土试件在长度方向进行主动约束且在约束条件下测量其收缩变形量，包括底板、沿所述底板的长度方向相对设置的两端板、设置在所述端板边角处的角钢以及设置在所述底板上的位移传感器；所述位移传感器设置在所述端板远离所述底板的两侧；

两所述端板共同组成一个约束所述待测混凝土试件沿长度方向的收缩变形装置；

所述底板上设置有滑槽，两所述端板可沿所述滑槽相对滑动；

所述待测混凝土试件包括预埋在所述待测混凝土试件顶部的两薄片以及预埋在所述待测混凝土试件两端的钢筋；所述钢筋用于约束混凝土收缩，所述薄片用于观测待测混凝土试件中间部位的收缩变形量；

所述端板上设置有供所述位移传感器的测头检测的第一通孔以及供所述钢筋通过的第二通孔。

优选的，所述钢筋包括一端沿所述待测混凝土试件的长度方向平行预埋在所述待测混凝土试件内的多排纵向钢筋、设置在所述纵向钢筋远离所述待测混凝土试件的一端的螺纹以及与所述螺纹适配的螺母。

优选的，所述纵向钢筋的预埋深度不等，所述纵向钢筋的伸出端长度相等。

优选的，所述角钢用于所述端板的定位，所述角钢与所述端板等高设置，所述角钢与所述底板焊接固定。

优选的，所述待测混凝土试件底部设有垫片。

优选的，所述端板的下端相对设置有两倒三角形凸起；所述端板通过所述倒三角形凸起沿所述滑槽的长度方向滑动。

优选的，所述位移传感器采用回弹式LVDT位移传感器。

优选的，所述第二通孔为长圆形通孔。

一种混凝土约束收缩试验装置的试验方法，包括以下步骤：

S01、浇筑待测混凝土试件，在所述待测混凝土试件的两端预埋钢筋，顶部预埋两不锈钢薄片；

S02、试验装置底部设置垫片，将待测混凝土试件放置底板上，调整待测混凝土试件的位置，使待测混凝土试件与底板及两侧的等边角钢紧贴；

S03、安装两侧端板，调整两端板的位置，使试件上的钢筋与端板上的通孔对齐，试件与端板紧贴；

S04、运用所述滑槽微调两侧端板的位置，拧紧螺母使两侧端板与钢筋连接紧密；

S05、在待测混凝土试件两侧安装位移传感器，使位移传感器的测头通过所述第一通孔与待测混凝土试件接触；

S06、调节室内温度湿度，打开电源，自动记录位移传感器采集的收缩变形数据，并定期测量试件中间部位素混凝土段收缩变形量；

S07、试验过程中可观察待测混凝土试件表面有无收缩裂缝产生。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种混凝土约束收缩试验装置及其试验方法，通过将待测混凝土试件放置于底板上，采用固定于底板的等边角钢给待测混凝土试件进行定位，两侧端板与底板之间可通过两道滑槽移动，使得端板能与双侧等边角钢紧贴，通过采用螺母连接端板与待测混凝土试件中预埋的纵向钢筋，以此方式对浇筑后的待测混凝土试件长度方向的收缩变形进行主动约束，采用位移传感器自动记录待测混凝土试件两端约束收缩变形数据，并定期观测待测混凝土试件中间部位混凝土段的收缩变形量，本装置构造简单，操作方便，结果精准度高。

附图说明

图1是本发明中混凝土约束收缩试验装置的结构示意图；

图2是图1实施例一的结构示意图；

图3是图1实施例二的结构示意图；

图4是图1实施例三的结构示意图；

其中，1-底板，2-待测混凝土试件；3-端板，4-角钢，5-纵向钢筋，6-箍筋，7-螺母，8-位移传感器，9-测头，10-滑槽，11-垫片，12-薄片，13-第二通孔，14-第一通孔。

具体实施方式

本发明提出一种混凝土约束收缩试验装置及其试验方法，参考图1至图4，该混凝土约束收缩试验装置，用于待测混凝土试件2在长度方向进行主动约束且在约束条件下测量其收缩变形量，包括底板1、沿所述底板1的长度方向相对设置的两端板2、设置在所述端板3边角处的角钢4以及设置在所述底板1上的位移传感器8；所述位移传感器8设置在所述端板3远离所述底板1的两侧；两所述端板3共同组成一个约束所述待测混凝土试件2沿长度方向的收缩变形装置；所述底板1上设置有滑槽10，两所述端板3可沿所述滑槽10相对滑动；所述待测混凝土试件2包括预埋在所述待测混凝土试件2顶部的两薄片12以及预埋在所述待测混凝土试件2两端的钢筋；所述钢筋用于所述钢筋用于约束混凝土收缩，所述薄片12用于观测待测混凝土试件2中间部位的收缩变形量；所述端板3上设置有供所述位移传感器8的测头9检测的第一通孔14以及供所述钢筋通过的第二通孔13。

在本实施例中，薄片12为不锈钢薄片，间距为300mm，埋入深度约20mm，以测量待测混凝土试件2混凝土段收缩变形量。本发明的一种混凝土约束收缩试验装置利用混凝土与钢筋之间的粘结力，使得装置与待测混凝土试件2共同形成主动约束条件，装置可对待测混凝土试件2长度的方向进行约束，并在约束条件下测量其收缩变形量。

进一步地，所述钢筋包括一端沿所述待测混凝土试件2的长度方向平行预埋在所述待测混凝土试件2内的多排纵向钢筋5、设置在所述纵向钢筋5远离所述待测混凝土试件2的一端的螺纹以及与所述螺纹适配的螺母7。预埋纵向钢筋5采用HRB335级，直径d为8mm，锚固长度取8d、12d，分别约为64mm、96mm；箍筋6为HPB300级，直径d为6mm，间距设为5d，待测混凝土试件2保护层厚度取20mm。优选的，所述纵向钢筋5的预埋深度不等，所述纵向钢筋5的伸出端长度相等。待测混凝土试件2中预埋几排不等长度的纵向钢筋5，中间的钢筋长度最长，沿两侧方向钢筋长度逐渐缩短，能够防止钢筋与混凝土分界薄弱线处先发生收缩开裂，保证测量结果有效性和可靠性。

进一步地，所述角钢4用于所述端板3的定位，所述角钢4为等边角钢4采用定制规格，具体为∟15×15×3(mm)，将其分别设置于待测混凝土试件2四个边角，起定位功能，使得待测混凝土试件2与底板1、端板3接触紧密。所述角钢4与所述端板3等高设置，所述角钢4与所述底板1焊接固定。

进一步地，所述待测混凝土试件2底部设有垫片11，所述垫片为聚四氟乙烯垫片，减少底部摩擦阻力对待测混凝土试件2收缩变形的影响。

进一步地，所述端板3的下端相对设置有两倒三角形凸起；所述端板2通过所述倒三角形凸起沿所述滑槽10的长度方向滑动。

进一步地，所述位移传感器8采用回弹式LVDT位移传感器8，用于测量待测混凝土试件2长度方向收缩变形量，该位移传感器8具有高精度、抗干扰能力强、稳定性好、安装使用方便等优点，外壳为不锈钢材质，测头9一般为金属测头9，可采用高硬度耐磨损的氧化锆。

进一步地，所述第二通孔13为长圆形通孔。长圆形通孔可调节端板3与纵向钢筋5的连接紧密度，能够提高端板3与纵向钢筋5连接吻合度。

进一步地，一种混凝土约束收缩试验装置的试验方法，包括以下步骤：

S01、浇筑待测混凝土试件2，在所述待测混凝土试件2的两端预埋钢筋，顶部预埋两不锈钢薄片12；

S02、试验装置底部设置垫片11，将待测混凝土试件2放置底板1上，调整待测混凝土试件2的位置，使待测混凝土试件2与底板1及两侧的等边角钢紧贴；

S03、安装两侧端板3，调整两端板3的位置，使试件上的钢筋与端板3上的通孔对齐，试件与端板3紧贴；

S04、运用所述滑槽10微调两侧端板3的位置，拧紧螺母7使两侧端板与钢筋连接紧密；

S05、在待测混凝土试件2两侧安装位移传感器8，使位移传感器8的测头通过所述第一通孔14与待测混凝土试件2接触；

S06、调节室内温度湿度，打开电源，自动记录位移传感器采集的收缩变形数据，并定期测量试件中间部位素混凝土段收缩变形量；

S07、试验过程中可观察待测混凝土试件2表面有无收缩裂缝产生。

进一步地，首先制作待测混凝土试件2，在模具内搭设好钢筋，固定其位置，然后浇筑待测混凝土试件2，并在待测混凝土试件2顶部插入不锈钢薄片12，待测混凝土试件2浇筑完成后，将其振捣均匀再抹平表面，为避免待测混凝土试件2表面水分蒸发过快，在待测混凝土试件2表面覆盖一层塑料薄膜；在装置底板1上放置垫片11，待待测混凝土试件2初凝完成后，将待测混凝土试件2放入试验装置上，调整待测混凝土试件2位置，使待测混凝土试件2与装置底板1和两侧等边角钢4密贴；安装两侧端板3，使得待测混凝土试件2外伸的钢筋与端板3上的第二通孔13对齐；再运用滑槽10微调端板3的位置，拧紧螺母7使端板3与钢筋紧密连接，此时待测混凝土试件2处于主动约束状态；在待测混凝土试件2两侧安装位移传感器8，使位移传感器的测头9穿过端板3的第一通孔14顶在待测混凝土试件2上；最后设置养护条件，调节室内温度湿度，打开电源，利用计算机自动采集记录待测混凝土试件2收缩变形数据，并定期测量待测混凝土试件2中间部位素混凝土段收缩变形量，试验过程中可观察待测混凝土试件2表面有无收缩裂缝产生。

在以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。