採用橢圓環試件測定早齡期混凝土抗裂性的方法
2023-07-19 13:45:16 1
採用橢圓環試件測定早齡期混凝土抗裂性的方法
【專利摘要】本發明屬於早齡期混凝土斷裂研究領域，涉及採用橢圓環試件測定早齡期混凝土抗裂性的方法。將厚度為12.5mm的內置鋼環置於厚度為37.5mm的橢圓形混凝土環內側，混凝土環與內置鋼環緊貼；內置鋼環和混凝土環的高度均為75mm；橢圓形內置鋼環外環的長短軸之比a/b＝2，a＝150mm，b＝75mm。應變片分別置於水平距離內置鋼環內環的長軸端50mm，且均位於內置鋼環的同一高度，該高度為內置鋼環的中間位置；應變片與採集系統連接，將混凝土環上表面和下表面用鋁帶密封。本發明相對於圓環試驗方法不僅開裂時間更加提前，而且開裂位置更加固定，在橢圓環長軸附近，這更利於對限制收縮條件下早齡期混凝土斷裂的研究。
【專利說明】採用橢圓環試件測定早齡期混凝土抗裂性的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於早齡期混凝土斷裂研究領域，涉及採用一種橢圓環幾何參數模型測定早齡期混凝土抗裂性的實驗方法，具體涉及採用橢圓環試件測定限制收縮條件下早齡期混凝土抗裂性。
【背景技術】
[0002]混凝土在早齡期極易因收縮產生裂縫，這些裂縫嚴重的影響了結構的安全性，耐久性及適用性，在降低結構使用壽命的同時也增加了維護費用，成為混凝土結構主要的病害之一。如何評估混凝土的抗裂性，顯的十分重要。在過去的幾十年間，工程界與學術界一直致力於尋找一種簡單有效的方法來評估混凝土的抗裂性。自由收縮試驗雖然能比較不同混凝土的體積變化，但難以評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，約束板型試驗及限制收縮環形試驗得到了應用與研究。
[0003]目前，我國《混凝土結構耐久性設計與施工指南》及《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》中推薦了平板法評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，而且試驗的結果對試件尺寸、材料特性、環境狀況等因素的依賴性很大，裂縫的產生無規律。這些缺點使得平板法無法精確地對混凝土抗開裂性進行評價，也不利於比較及規範化。由於能夠提供足夠的約束剛度並易於實驗室操作，目前限制收縮圓環被較為廣泛地應用於混凝土在限制收縮條件下的抗裂性評估。此外，限制收縮圓環試驗被美國國家公路與運輸協會(AASHTO)及美國試驗材料學會(ASTM)推薦為評估混凝土抗裂性的標準試驗方法，我國《混凝土結構耐久性設計與施工指南》中也將限制收縮圓環法作為測試水泥基膠凝材料抗裂性的推薦方法。但圓環試驗也有一定的缺點，由於鋼環約束力不足導致等待開裂的時間長，而這對於混凝土斷裂的研究具有很大的影響，特別是對於早齡期混凝土。同時圓環試驗開裂的位置也不固定，導致研究相對較困難。He et al.(2004)在評定鹼對砂漿的開裂趨勢影響的研究中提出採用一種橢圓環幾何模型，並假定橢圓環的開裂出現比圓環出現開裂要早。同時也猜測由於幾何尺寸的影響橢圓環試件相對於圓環試件有更強的約束力，橢圓環試件的開裂位置依據給定的混凝土材料特點和乾燥環境不同，出現在幾何環的同一固定位置。但是以上只是猜測，並沒有科學依據來支持以上言論，而且沒有做關於橢圓環與圓環相比較的試驗，並且關於橢圓環也沒有給出具體的幾何參數。所以，對於橢圓環試件，目前的研究僅僅局限於假定長軸可能會產生應力集中進而縮短開裂時間，而沒有針對橢圓環具體幾何參數的提出。對於測定早齡期混凝土抗裂性圓環試驗，採用美國試驗材料學會(ASTM)C1581/C1581M-09標準試驗方法，對於橢圓環試驗，與圓環試驗方法相同，將圓環換成了橢圓環，並規定了幾何參數。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於克服現有技術方法中存在的缺點，提出採用一種橢圓環幾何參數來測定早齡期混凝土抗裂性的試驗方法。該方法為在溫度為21-25°C，相對溼度為48% -52%的環境下，內置鋼環和混凝土環的厚度分別為12.5_和37.5_，混凝土環、內置鋼環高度均為75mm,鋼橢圓環外環的長短軸之比a/b = 2,尺寸a = 150mm, b = 75mm,來進行測定早齡期混凝土抗裂性。該方法不僅出現開裂時間早，而且開裂位置基本在橢圓環長軸附近。該方法更利於早齡期混凝土斷裂的研究。
[0005]本發明的技術方案是:採用橢圓環試件測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，相對溼度為48%-52%的環境下，在厚度為37.5mm橢圓形混凝土環的內側有厚度為12.5mm的內置鋼環，混凝土環與內置鋼環緊貼；內置鋼環和混凝土環的高度均為75mm ;鋼橢圓環外環的長短軸之比a/b = 2,a = 150mm, b = 75mm。四個應變片分別置於水平距離鋼橢圓環內側長軸端50mm的位置上，且均位於內置鋼環的同一高度，該高度為內置鋼環的中間位置；將上述四個應變片與採集系統連接，將混凝土環上、下表面用鋁帶密封，混凝土環的外圓周表面不需密封。數據採集系統顯示混凝土開裂與失穩時鋼環上應變的反應。隨著混凝土的養護，混凝土環因內置鋼環限制收縮而出現裂縫。
[0007]本發明的有益效果是:
[0008]一、本發明所採用的橢圓環幾何參數模型，克服了圓環試驗中由於約束力不足而導致開裂時間較長的缺點，增加開裂敏感性，相對於圓環試驗，所採用的橢圓環試驗第一次出現開裂的時間較早，從而可大大減少試驗進行時間，有利於評定混凝土抗裂性，為我國評定早齡期混凝土抗裂標準試驗方法提供參考。在強約束條件下對於測定強抗裂性混凝土的開裂性能也顯得十分重要。
[0009]二、本發明所採用的橢圓環幾何參數模型，開裂位置相對固定，基本在長軸端附近，更便於測定限制收縮條件下早齡期混凝土抗裂性，有利於混凝土斷裂的開裂性研究。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]附圖為橢圓環試件結構示意圖。
[0011]圖中:1混凝土環；2內直鋼環；3應變片；t內直鋼環厚度；
[0012]a橢圓環長軸半徑山橢圓環短軸半徑；c應變片距離鋼環內環水平距離。
【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖和技術方案，進一步說明本發明的【具體實施方式】。
[0014]1.測試準備
[0015]鋼環:內置鋼環的厚度為12.5mm，高度為75mm，鋼橢圓環外環的長短軸之比a/b =
2,尺寸 a = 150mm, b = 75mm(見圖)。
[0016]混凝土:採用水灰比為0.5的C30混凝土，混凝土環的厚度為37.5mm,高度為75mm0
[0017]應變片:四個應變片，每個應變片都接線到數據採集系統，用來顯示鋼環內側應變發展情況。
[0018]信息獲取:數據採集系統記錄下每一個應變片的應變發展。採集系統的採集精度應為±0.0000005m/m。採集系統應在30分鐘內記錄下應變數據。
[0019]平臺:採用環氧塗層合板,或採用其他材質平臺,其表面應不吸收、不反應。
[0020]測試環境:溫度為21-25°C，相對溼度為48% -52%的環境中。
[0021]2.試件製作和測試建立
[0022]I)將四個應變片分別置於水平距離鋼橢圓環內側長軸端50mm的位置上(見圖)，且均位於內置鋼環的同一高度，該高度為內置鋼環的中間位置，並將應變片與採集系統相連接。
[0023]2)製作平臺，把鋼圓環用固定外環螺栓固定在平臺上，把內環外側和外環內側塗上脫膜劑。製作三個試件，並振搗密實，清理混凝土表面，澆筑後試件在10分鐘內送入試驗環境中，鬆開螺栓，2分鐘內連接應變片和讀數裝置，記錄時間，30分鐘內讀取第一次數據。
[0024]3)養護:試件需要在溫度為21_25°C下養護24小時,需在第一次收縮讀取之後5分鐘內送去養護，如果養護可能超過24小時，把外環撤掉。
[0025]3.開始測量前準備(15分鐘內完成)
[0026]I)拿掉外環，拿掉聚乙烯薄膜。
[0027]2)把鬆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。混凝土橢圓環上、下表面用兩層鋁帶密封，只允許外圓周表面保持乾燥狀態。
[0029]4.測量與記錄
[0030]記錄下開裂時間並計算平均開裂時間，記錄下橢圓環試件的開裂位置。
[0031]5.結果
[0032]採用水灰比為0.5的C30混凝土，橢圓環試件出現開裂在11天，並且裂縫都基本出現在長軸附近。
[0033]對比圓環測試，圓環試件出現開裂在18天，並且開裂沒有相對固定位置，相比較，橢圓環測試出現開裂時間提前了 7天，出現裂縫的位置也更加固定，基本在橢圓環長軸附近，這對測定早齡期混凝土抗裂性提供更好的測試方法。
【權利要求】
1.一種採用橢圓環試件測定早齡期混凝土抗裂性的方法，其特徵在於，步驟如下:在溫度為21-25°c,相對溼度為48% -52%的環境下,將厚度為12.5mm的內置鋼環置於厚度為37.5mm的橢圓形混凝土環內側，混凝土環與內置鋼環緊貼，內置鋼環和混凝土環的高度均為75mm ;橢圓形內置鋼環外環的長短軸之比a/b = 2,a = 150mm,b = 75mm ;四個應變片分別置於水平距離內置鋼環內環的長軸端50mm，且均位於內置鋼環的同一高度，該高度為內置鋼環的中間位置；將上述四個應變片與採集系統相連接，將混凝土環上表面和下表面用鋁帶密封，混凝土環的外圓周表面不需密封；採集系統顯示混凝土開裂與失穩時內置鋼環上應變片的變化。
【文檔編號】G01N33/38GK104374897SQ201410686716
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】董偉, 周向明, 吳智敏, 王娜, 羅昊 申請人:大連理工大學