一種測量水泥混凝土抗幹縮開裂性能的三維約束試驗裝置的製作方法

2023-05-25 22:37:31

專利名稱：一種測量水泥混凝土抗幹縮開裂性能的三維約束試驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及水泥混凝土試驗裝置，具體地說是涉及一種測量水泥混凝土在硬
化階段的抗幹縮開裂性能的三維約束試驗裝置。
背景技術：
目前，國內外有不少對於水泥混凝土塑性收縮開裂的研究。然而，往往對實驗設備 要求太高或成本較高，如電容式測微儀法，為三維約束；或試驗設備簡單但測量較粗略準確 性不足，如圓環法，為二維約束。圓環法將水泥混凝土澆注在內筒(7)和外筒(1)之間(附 圖3)，豎直方向並未對水泥混凝土進行約束。而水泥混凝土水化過程中會產生幹縮導致裂 紋的出現，如果只是簡單的二維約束，試件會在豎直方向產生形變直接導致裂紋數量少、裂 縫小，甚至觀測不到裂紋。

發明內容本實用新型的目的在於提供一種測量水泥混凝土抗幹縮開裂性能的三維約束試 驗裝置。 為實現上述目的，在深入了解了現有的水泥混凝土幹縮檢測儀器，仔細剖析影響 其開裂的根本原因之後，本實用新型結合了水泥水化化學和鋼筋混凝土力學原理，對原有 的圓環測量法進行了改進。本實用新型使圓環法中的水泥混凝土試件由二維約束上升為三 位約束，提高了測量的準確性，從而可以更準確的判定水泥混凝土的抗幹縮開裂性能。通過 在水泥混凝土中布置鋼筋，並由螺母使鋼筋固定在圓環兩端的頂板和底板上，從而達到試 件縱向自由端約束的目的。此裝置不僅可以起到三維約束作用，而且試驗裝置簡單、成本較 低、操作方便。 —種測量水泥混凝土抗幹縮開裂性能的三維約束試驗裝置，其特徵是該裝置的頂 板(3)和底板(4)均為圓環形，在圓環上均勻等距離鑽有6個圓孔(6)，先把6根鋼筋(2) 分別穿過底板(4)上的6個圓孔(6)中，分別用6個套裝螺母(5)套在6根鋼筋(2)的下 端，旋緊固定6根鋼筋，將內筒(7)和外筒(1)分別放置在底板(4)的圓環上，在內筒(7) 和外筒(1)之間的筒腔(8)內澆注水泥混凝土，並振搗密實，再將頂板(3)平放在內筒(7) 和外筒(1)的頂部，分別將6根鋼筋(2)穿插入頂板(3)上6個圓孔(6)中，分別用6個套 裝螺母(5)套在鋼筋的上端部，擰緊固定6根鋼筋。 所述的套裝螺母(5)是由內螺母(9)、外螺母(11)和螺絲釘所構成，其中內螺母 (9)的螺母頭的外側面中央由一個插入鋼筋(2)的圓洞，側面上有一個螺釘孔(IO)，並與圓 洞相通，螺母頭的內側面為帶螺紋的螺母杆，將外螺母(11)套在內螺母(9)的螺母杆上，並 旋緊。 本實用新型系一種測量水泥混凝土抗幹縮開裂性能的三維約束試驗裝置，其主要 解決的問題是如何消除水泥混凝土試件縱向塑性收縮。在具體實施過程中，針對傳統圓環 試驗裝置不能對試件進行縱向約束的缺陷，進行改善。結合水泥化學原理計算出水泥收縮內應力，結合鋼筋混凝土力學原理計算出合理的配筋率。將鋼筋均勻的分布在環狀水泥混 凝土中，保證了試件承受均勻的內應力。水泥混凝土的塑性形變內力通過鋼筋傳遞給內筒 和外筒，從而對試件縱向塑性形變進行有效約束，加之內筒和外筒的約束，確保了三維約 束。此外，此裝置應用套裝螺母將鋼筋固定在頂板和底板上。該套裝螺母的應用，避免了對 鋼筋本身進行複雜的螺紋處理工藝，增強了該裝置的實用性。 該裝置從三個方向對水泥混凝土的塑性變形起到約束作用，從而可以通過觀測裂 紋的產生更準確的判定水泥混凝土的抗幹縮開裂性能。對研究及觀測水泥混凝土的抗收縮 開裂性能具有指導意義。

圖1為測量水泥混凝土抗幹縮開裂性能的三維約束試驗裝置的正視圖。 圖2為底板或頂板的俯視圖。 圖3為裝置主體——外筒、內筒及筒腔的俯視圖。 圖4為套裝螺母。其中，(a-l)為套裝螺母的主視圖，(a-2)為套裝螺母的側視圖，
(b-l)為套裝螺母的外螺母的主視圖，(b-2)為套裝螺母的俯視圖。 附圖標記l——外筒 2——鋼筋 3——頂板 4——底板 5——套裝螺母 6——圓孔，用於鋼筋穿過 7-內筒 8——筒腔，用於澆注水泥混凝土 9——內螺母 10-螺絲孔 11——外螺母。
具體實施方式
本實用新型在降低試驗觀測誤差的同時試圖最大程度提高實驗裝置的方便性和 重複使用性。本實用新型在設計時考慮了水泥混凝土水灰比及強度的波動，計算出經濟並 符合要求的配筋率，並採用鋼筋對稱分布，保證了水泥混凝土內應力的均勻分布。 具體實施例首先將6根鋼筋2通過套裝螺母5固定在底板4上，即，先將6根鋼 筋2分別穿過底板4上的6個圓孔6，用內螺母9套在鋼筋一端，並將螺絲釘插入螺絲孔10 緊固，爾後將外螺母11套在內螺母9外側的螺母杆上，進一步緊固。將內筒7和外筒1置 於底板4之上，在內筒7和外筒1之間的筒腔8內澆注水泥混凝土，振搗密實。然後將頂板 3平放於外筒和內筒的筒頂，分別將6根鋼筋2插入頂板3上6個圓孔中，先把內螺母9套 在鋼筋2的端部，將螺絲釘插入螺絲孔10並擰緊，後將外螺母11套於內螺母9外緣的帶螺 紋的螺母杆上，旋緊。由於鋼筋2的存在使筒腔8內的水泥混凝土對它的作用力通過頂板3 和底板4傳遞到內筒7和外筒1上，所以此裝置有效的束縛了水泥混凝土的縱向塑性形變， 更符合試驗原理的要求。避免了因試件縱向形變而引起的裂紋難以觀測甚至部產生裂紋的情況。待拆模時，旋下套裝螺母5，撤去內筒7和外筒1。隨後，可採用掃描儀等設備對水泥 混凝土試件表面的裂紋寬度、長度、密度等狀況進行系統的統計，對照混凝土幹縮開裂的相 關裂縫要求，即可評定該混凝土的抗幹縮開裂性能。
本實施的整體裝置採用鋼材。實例尺寸如下 外筒1內徑374mm，壁厚20mm，內筒7內徑254mm，壁厚25mm，頂板3及底板4內徑 250mm，外徑420mm，板厚20mm ;鋼筋2直徑6mm，長度為170mm 180mm，套裝螺母5包括內 螺母9、外螺母11和螺絲釘三部分；其中內螺母9外徑9mm，外螺母11內徑由8. 8mm到9mm 均勻變化，螺絲孔10直徑約4mm。 此外，本實用新型中套裝螺母的設計避免了對鋼筋進行螺紋處理的複雜工藝，使 一般的試驗室便可進行該試驗，大大提高了試驗裝置的實用性、方便性、及日後該裝置的推 廣。而且螺母的可拆卸性也該裝置具備很高的可重複性。 該裝置從三個方向對水泥混凝土的塑性變形起到約束作用，從而可以通過觀測裂 紋的產生更準確的判定水泥混凝土的抗幹縮開裂性能。對研究及觀測水泥混凝土的抗收縮 開裂性能具有指導意義。
權利要求一種測量水泥混凝土抗幹縮開裂性能的三維約束試驗裝置，其特徵是該裝置的頂板(3)和底板(4)均為圓環形，在圓環上均勻等距離鑽有6個圓孔(6)，先把6根鋼筋(2)分別穿過底板(4)上的6個圓孔(6)中，分別用6個套裝螺母(5)套在6根鋼筋(2)的下端，旋緊固定6根鋼筋，將內筒(7)和外筒(1)分別放置在底板(4)的圓環上，在內筒(7)和外筒(1)之間的筒腔(8)內澆注水泥混凝土，並振搗密實，再將頂板(3)平放在內筒(7)和外筒(1)的頂部，分別將6根鋼筋(2)穿插入頂板(3)上6個圓孔(6)中，分別用6個套裝螺母(5)套在鋼筋的上端部，擰緊固定6根鋼筋。
2. 根據權利要求l所述的試驗裝置，其特徵在於所述的套裝螺母(5)是由內螺母(9)、 外螺母(11)和螺絲釘所構成，其中內螺母(9)的螺母頭的外側面中央由一個插入鋼筋(2) 的圓洞，側面上有一個螺釘孔(IO)，並與圓洞相通，螺母頭的內側面為帶螺紋的螺母杆，將 外螺母(11)套在內螺母(9)的螺母杆上，並旋緊。
專利摘要一種測量水泥混凝土抗幹縮開裂性能三維約束試驗裝置，該裝置的頂板和底板的圓環上各有6個圓孔，先將6根鋼筋分別穿過底板上的6個圓孔，然後分別用6個套裝螺母固定鋼筋，將內筒和外筒放置在底板的圓環上，在內筒和外筒之間的筒腔內澆注水泥混凝土，並振搗密實，再將頂板平放在筒頂部，分別將6根鋼筋插入頂板圓環上的6個圓孔中，分別用6個套裝螺母旋緊固定6根鋼筋，其中所述的套裝螺母是由內螺母、外螺母和螺絲釘所構成，該裝置從三個方向對水泥混凝土的塑性變形起到約束作用，從而可以通過觀測裂紋的產生更準確的判定水泥混凝土抗幹縮開裂性能，並具有結構簡單、實用的特點。
文檔編號G01N33/38GK201535771SQ20092004753
公開日2010年7月28日 申請日期2009年7月17日 優先權日2009年7月17日
發明者蔣亞清, 邢曉明 申請人:河海大學