專利名稱：一種混凝土早期抗裂性能測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及建筑技術領域，具體涉及一種混凝土早期抗裂性能測試裝置，能夠快速準確的測試出不同混凝土的抗裂性能，適用于在現場工地進行混凝土材料測試。
背景技術：
關于混凝土材料開裂性能的研究已成為混凝土研究中的重要內容之一。目前混凝土開裂變形性能的測試方法，主要分為無約束條件下混凝土收縮測試方法以及約束條件下混凝土開裂性能測試方法。測試混凝土在約束條件下的變性性能，更能接近混凝土在實際工程中的使用狀況，但是目前國內外混凝土材料標準中尚無評價混凝土材料在約束條件下開裂性能的統(tǒng)一測試方法，各國對混凝土開裂性能的測試方法都尚處于試驗階段，沒有形成統(tǒng)一的標準。目前常用的混凝土在約束條件下開裂性能的測試方法主要有平板法、圓環(huán)法和棱柱體法，這些方法雖然能夠解決一定的問題，但各自也存在不足I、平板式限制收縮開裂試驗方法〔平板法〕平板式限制收縮開裂試驗方法中試件為平板狀，試件的變形受到底座或者兩端鋼模板或鋼筋條的約束。如圖1-1、1-2所示，試件為600mmX 600mmX 63mm的平面薄板,底座01也是鋼材質，混凝土澆筑在鋼模03內，鋼模內襯塑料膜05，當混凝土04澆筑后，發(fā)生收縮時受到四周的鋼筋條02的約束，混凝土變形受到約束限制，約束應力大于混凝土拉力時，試件會出現開裂。平板法的主要特點是比較易于操作，能迅速有效的研究混凝土和砂漿的塑性干縮性能。目前國內外主要的平板實驗方法有(I) Kraai 法(美國)此種研究混凝土抗裂性的平板試驗裝置及測試方法由圣約瑟(San Jose)州立大學的Kraai提出，由放置在周邊的L形鋼筋網提供約束，試模內部底面鋪一層塑料薄膜以減少對混凝土的約束。試件澆筑后，用太陽燈和電風扇模擬工作環(huán)境，24小時后，測定裂縫長度和寬度。由于試模尺寸厚度為19_，比較薄，只適合用于研究砂漿和篩出石子后的混凝土的收縮開裂，后經過改進，才可以用來測試混凝土的開裂性能。此方法在美國ACI 協會報告中(ACI 544. 2R-89 Measurement of Properties ofFiber Reinforced Concrete)推薦為測試合成纖維混凝土開裂性能的一種方法。(2) ICBO (International Conference of Building Officials)標準法(國際建筑學會)在對混凝土抗塑性收縮和干燥收縮開裂的研究中，Parviz Soroushian的研究小組(美國密西根州立大學)采用了一種彎起鋼板充當約束的平板式試驗裝置。這種方法采用單槽誘導裂縫出現，使試驗效果更加突出，可更加迅速的評價混凝土的開裂性能，如果結合一些必要的圖像分析和處理方法，能提供一套粗略定量評價混凝土開裂性能的方法。此方法也被 ICBO(International Conference of Building Officials)的合成纖維混凝土標準(Acceptance Criteria for Concrete with Synthetic Fibers)推薦為檢測混凝土開裂性能的方法。該方法試模尺寸560mmX365mmX 114mm,用彎起的波浪形的薄鋼板提供約束,混凝土填充在模具中，上表面暴露于風速為9. 5m/S、相對濕度40%的環(huán)境中，持續(xù)3小時。由于試模尺寸厚度為114_，可用于研究混凝土和砂漿塑性收縮和干燥收縮引起的開裂。美國的Purdue大學在這方面的工作開展得很多。但此種方法僅設一道單槽刀口誘導裂縫，僅僅能表征刀口處混凝土的開裂性能，且由于骨料在混凝土中分布不均勻，單槽刀口誘導產生的裂縫受干擾影響因素較多，對整體混凝土代表性較小。以上這兩種試驗方法采用相同的開裂評價指標，即收縮裂縫指數。根據裂縫的寬度，將裂縫分為大(大于3mm)、中(2-3mm),小(l_2mm),細(小于Imm)四種類型,定義其度量指數分別為3，2，1，0. 5，每一度量指數乘以其相應的裂縫長度，相加后即為該試件的收縮裂縫指數。用裂縫控制率來評價對混凝土和砂漿抗裂性的改善程度。 裂縫控制率K=(l-m/mO)X 100% ；其中K表示裂縫控制率;m為改性后的砂漿的裂縫指數；m0為基準砂漿的裂縫指數。平板試驗方法具有簡單易操作的特點，但平板法只能對混凝土收縮提供部分的不均勻的收縮變形，且在裂縫的量化與后期處理方面存在缺陷，例如Kraai法因裂縫產生的無規(guī)律性使得無法精確對混凝土開裂進行定量評價，而且ICBO標準法只能提供部分的不均勻的約束。因此平板法無法準確的表征混凝土抗裂性能。2、圓環(huán)限制收縮開裂試驗方法(圓環(huán)法)圓環(huán)試驗方法最早由MIT(麻省理工學院)的Roy Carlson于1942年提出，當時用來研究水泥凈衆(zhòng)和砂衆(zhòng)的抗裂性。后來,Karlwieghnk和McDonald在研究混凝土的抗裂性時也采用了這套裝置，但是由于使用了不同粒徑的粗集料，試模尺寸有了較大的改動。水泥凈漿、砂漿和混凝土的圓環(huán)試驗裝置結構類似，只是尺寸有所不同。如圖2所示，裝置由一個鋼環(huán)07和塑料墊08組成，兩個環(huán)被固定在木制底板上，混凝土在兩環(huán)中成型為環(huán)狀試件，即混凝土環(huán)06。拆模時間可依據研究的需要確定，拆除外模后，試件頂部用硅橡膠密封，因此只允許試件外表面收縮。試件養(yǎng)護于20°C和相對濕度50%的條件下，裂縫寬度用專門設計的顯微鏡測量。測試指標是混凝土總收縮引起開裂的裂縫寬度。1999年美國道路工程師協會(AASHTO)推薦了一個標準混凝土環(huán)尺寸外直徑為457mm,內直徑為305mm,高度為152mm,鋼環(huán)厚度12. 7mm±0. 4mm?；炷翢⒑?通過貼在鋼環(huán)上的4個應變計監(jiān)測鋼環(huán)的應變發(fā)展，每30min記錄I次應變，并觀測裂縫是否產生，以此來確定試件的開裂時間。有I個或更多應變計的應變值出現下降(約為20 30微應變)的時間為混凝土開裂的時間。記錄開裂后裂縫的寬度及開裂模式。試件開裂后再觀測15d，記錄應變的發(fā)展過程和裂縫的寬度。然后用100倍顯微鏡沿環(huán)高度方向觀測裂縫寬度，將環(huán)的高度等分為三份，即沿環(huán)高度方向平均取三點，按照三個點處的寬度讀數的平均值為此裂縫的寬度。測定裂縫的長度和寬度，用裂縫的開裂面積(或寬度)表述混凝土的開裂性能。圓環(huán)法的不足在于大量的研究實踐表明，圓環(huán)試驗在研究水泥漿和砂漿的抗裂性時，由于水泥漿和砂漿環(huán)的收縮能沿環(huán)比較均勻的分布，所以試驗效果明顯；而混凝土中由于粗集料的存在，使混凝土環(huán)表面水份蒸發(fā)受到一定的阻礙，從而使混凝土的外表面不能沿環(huán)均勻的收縮，再加上粗集料對裂縫的限制分散作用，使混凝土表面容易形成不可見的微裂紋，釋放一部分收縮應力，從而，使可見裂紋的最大寬度及對混凝土的抗裂性評價受到影響。所以，圓環(huán)試驗方法存在以下缺點測試時間長，敏感性差。采用圓環(huán)法測試時，試件通常要經過較長時間才會出現初始裂縫，有時甚至因敏感性差而不會出現。近幾年國內有學者也采用此類方法對混凝土的開裂性能進行了試驗研究。圓環(huán)試驗方法主要問題是，測試時間長，敏感性差。采用圓環(huán)法測試時，試件通常要經過較長時間才會出現初始裂縫，有時甚至因敏感性差而不會出現。3、棱柱體式限制收縮開裂實驗方法棱柱體法也是一種普遍采用的研究收縮開裂的試驗方法。20世紀60年代，德國慕尼黑技術大學建筑材料和構件檢測研究所的Springenschmid根據道路和水工工程建設的需要，研制了一套開裂實驗框架來研究混凝土的開裂趨勢(裝置如圖3所示)，并且由 RILEM-TC119制定了開裂試驗架的推薦性標準。開裂試驗框架由通過兩根縱向鋼筋相連的兩塊鋼橫頭組成。縱向鋼筋由熱膨脹系數很低的鋼材制成，這樣在混凝土試件硬化過程中，兩塊橫頭之間的間距保持一致，混凝土梁既不會膨脹也不會收縮?？裳芯客耆s束條件下的約束應力?；炷翝仓谟傻啄?、楔形端模I、前段端模3、后端端模2、主側模4以及填充側模5組成的鋼模中，模板可以通過模板高度調節(jié)裝置6進行調節(jié)，后端約束橫梁10為固定端，前端約束橫梁8為移動端，通過步液壓伺服系統(tǒng)14進行控制。同時混凝土的早期彈性模量也能夠通過這類裝置進行測定。在試驗架中，水平燒筑I. 5m長,橫截面積為150mmX 150mm的試件。梁的兩端固定在十字頭中，一個十字頭可調，另一個連在厚重的縱向剛性鋼棒上，側面的約束橫梁9用來約束混凝土試件12的橫向位移。為了量測長度，用兩根鋼棒混凝土澆筑橫向連在試件主軸上，鋼棒間距500mm。在試樣兩側用碳纖維棒上的傳感器測量鋼棒的距離。傳感器的靈敏度為
0.0001mm。只要兩根鋼棒之間的混凝土變形超過O. 001mm，可調十字頭就通過步進馬達來回移動，保持總變形為0，這樣就達到了完全的縱向約束。作為十字頭控制的結果，所產生的約束力由加載荷連續(xù)的記錄下來。橫頭之間的縱向框架有絕熱層和冷卻系統(tǒng)，其上還放置了應變儀和力傳感器13以測定混凝土的縱向應力。試驗時，在開裂試驗框架內澆注和振搗混凝土拌合物，硬化過程中防止水分蒸發(fā)。進行試驗時，混凝土溫度在半絕熱條件下升高，四天之后開始人工降溫，直到縱向應力下跌，表明混凝土己經開裂。以色列的Bloom和Bentur[i]在研究中改進了試驗裝置，用電腦控制拉應力的測量，從而可以明確知道混凝土的開裂時間。棱柱體法的不足在于該方法通常用于評估因為溫度作用而引起的開裂，單軸約束試驗結果能夠為道路混凝土、大體積混凝土等混凝土結構的配合比設計及施工提供依據，為提高混凝土的抗裂性能提供設計指導。但其存在的主要缺點是，不便于進行現場檢測，且儀器靈敏度要求高，造價成本較高。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種混凝土早期抗裂性能測試裝置，能夠對包括機場道面在內的混凝土早齡期的抗裂性能進行測試，以實現快速準確的評價不同混凝土的抗裂性能。[0026]本實用新型為了解決上述技術問題，公開了一種混凝土早期抗裂性能測試裝置，所述裝置包括固定構件和沿固定構件的長度方向對應設置的兩個可調應力發(fā)生器，所述各可調應力發(fā)生器的兩端分別通過可調轉動軸與固定構件相連接。進一步，所述各可調應力發(fā)生器分別由兩個長度調節(jié)裝置和兩個角度調節(jié)裝置組成，通過所述兩個角度調節(jié)裝置調節(jié)所述兩個長度調節(jié)裝置之間夾角的大小。進一步，所述各角度調節(jié)裝置分別包括角度調節(jié)滑軌、角度調節(jié)滑板和滑板固定螺母，所述角度調節(jié)滑板通過滑板固定螺母固定在角度調節(jié)滑軌上，所述角度調節(jié)滑板通過角度調節(jié)滑軌自由調節(jié)。進一步，所述各長度調節(jié)裝置分別由多個長度調節(jié)邊板和高性能磁鐵裝置組成，所述相鄰兩個長度調節(jié)邊板之間通過高性能磁鐵裝置相連接。進一步，所述固定構件包括底板和固定端，所述固定端垂直設置于底板的兩側。進一步，所述固定構件采用全鋼質材料制成。采用上述本實用新型技術方案的有益效果是本實用新型提供的混凝土早期抗裂性能測試技術，能夠在數小時之內快速測試出不同混凝土的抗裂性能，并進行準確的量化與評價，為評價混凝土材料的抗裂性能提供了快捷準確的方法，尤其適合在現場工地進行材料測試；且該方法較敏感、較為經濟適用，為提高機場道面及其他領域工程的混凝土材料的早期抗裂性能提供了標準的測試手段和依據，對于實際混凝土工程具有較強的指導意義。

圖1-1為目前使用的平板式混凝土開裂測試裝置結構圖；圖1-2為目前使用的平板式混凝土開裂測試裝置結構圖；圖2為目前使用的圓環(huán)開裂測試裝置結構圖；圖3為目前使用的棱柱體式限制收縮開裂測試裝置結構圖；圖4為本實用新型實施例中混凝土早期抗裂性能測試裝置的結構圖；圖5為本實用新型實施例中混凝土早期抗裂性能測試裝置在約束條件下試板收縮時的受力分析圖；圖6為本實用新型實施例中A點與A’點的受力分析圖；圖7為本實用新型實施例中A-A’ 一側的試板受力分析圖；圖8為本實用新型實施例中一種混凝土早期抗裂性能測試方法的流程圖；圖9為本實用新型實施例中測試方法的計算所述混凝土試板上的裂縫的平均裂縫寬度的圖示；圖10為本實用新型實施例中用三種混凝土抗裂測試方法進行對比試驗結果的柱形圖；圖11為本實用新型實施例中摻入兩種不同減水劑的C40混凝土平均裂縫寬度隨時間變化曲線圖；圖12為本實用新型實施例中摻入兩種不同減水劑的C40混凝土測試平均裂縫寬度結果的柱形圖；圖13為本實用新型實施例中摻入兩種不同減水劑的C40混凝土測試平均裂縫寬度結果的柱形圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下01、底座，02、鋼筋條，03、鋼模，04、混凝土，05、塑料薄膜，06、混凝土環(huán)， 07、鋼環(huán)，08、塑料墊，I、楔形端模，2、后端端模，3、前段端模，4、主側模，5、填充側模，6、模板高度調節(jié)裝置；7、底模，8、前端約束橫梁，9、側面約束橫梁，10、后端約束橫梁，12、混凝土試件，13、力傳感器，14、液壓伺服系統(tǒng)，100、底板，200、固定端，300、可調轉動軸，400、長度調節(jié)邊板，500、高性能磁鐵裝置，600、角度調節(jié)滑軌，700、角度調節(jié)滑板，800、滑板固定螺母。
具體實施方式
針對目前混凝土在約束條件下開裂性能的測試方法平板法、圓環(huán)法和棱柱體法的部分不足，擬提出一種方法能使試件準確、快速的產生開裂，并且能提供裂縫評價指標對混凝土材料開裂性能進行準確的量化比較，且該方法較敏感、較為經濟適用，便于在工程現場操作和使用。為提高機場道面及其他領域工程的混凝土材料的早期抗裂性能提供了測試手段和依據。對于實際混凝土工程具有較強的指導意義。要使得混凝土試板在約束條件下快速產生開裂，關鍵在于約束條件?；炷恋氖湛s受到了約束條件的限制，當收縮應力大于混凝土自身抗力時，試板即會開始出現開裂。平板法靠平板四周的鋼筋條產生約束；圓環(huán)法由試板內壁的圓鋼環(huán)產生約束；棱柱體法由一端固定，一端移動，保持長度不變產生約束。對比以上約束條件，本實用新型擬采用應力發(fā)生器產生應力集中來提供約束，從而使得試板在此約束狀態(tài)下快速開裂。而開裂后裂縫量化的準確性和便捷性也是十分重要的要求，為了使得試板產生單道裂縫更加便于數據測量和觀測，多條不規(guī)則裂縫會使后期數據采集和處理產生一定的困難。而且試驗條件中溫度和濕度必須保持在一定范圍內穩(wěn)定，所得的測試數據才會準確，才能使材料開裂性能準確量化?；诖耍緦嵱眯滦脱兄屏嘶炷猎缙诳沽研阅軠y試裝置，及啞鈴型混凝土開裂性能測定儀，其基本原理是使測試裝置本身帶有可調應力發(fā)生器，對被測材料實施有效的開裂誘導，并且在端部對混凝土試板提供約束，使混凝土試板產生開裂。經過反復對比證實，在其它試驗條件相同的情況下，該方法能使試板快速開裂。
以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用 新型，并非用于限定本實用新型的范圍。本實用新型實施例提供了一種混凝土早期抗裂性能測試裝置，圖4為本實用新型實施例中混凝土早期抗裂性能測試裝置的結構圖，如圖4所示所述混凝土早期抗裂性能測試裝置包括固定構件和沿固定構件的長度方向對應設置的兩個可調應力發(fā)生器，所述各可調應力發(fā)生器的兩端分別通過可調轉動軸300與固定構件相連接。其中，所述各可調應力發(fā)生器分別由兩個長度調節(jié)裝置和兩個角度調節(jié)裝置組成，通過所述角度調節(jié)裝置調節(jié)所述兩個長度調節(jié)裝置之間夾角的大小。所述各角度調節(jié)裝置分別包括角度調節(jié)滑軌600、角度調節(jié)滑板700和滑板固定螺母800，所述角度調節(jié)滑板700通過滑板固定螺母800固定在角度調節(jié)滑軌600上，所述角度調節(jié)滑板700通過角度調節(jié)滑軌600自由調節(jié)；所述各長度調節(jié)裝置分別由多個長度調節(jié)邊板400和高性能磁鐵裝置500組成，所述相鄰兩個長度調節(jié)邊板400之間通過高性能磁鐵裝置500相連接；所述固定構件包括底板100和固定端200，所述固定端200垂直設置于底板100的兩側。其中，所述長度調節(jié)邊板400的個數依據實際使用時的需要而進行選擇，可以是2個、3個、4個、……、或是10個不等；所述高性能磁鐵裝置500是指具有強力磁性的磁鐵裝置。在本實用新型實施例中，所述固定構件采用全鋼質材料制成。在兩側固定端和可調應力發(fā)生器之間，由可以自由轉動的可調轉動軸來連接。固定端主要提供軸向方向的約束，中間可調應力發(fā)生器的角度可以在一定范圍內自由調節(jié)，由此選擇最適合的角度，角度太大會使混凝土試件尺寸過窄，失去材料代表性；角度太小會影響試件的敏感性，因此此角度需要在滿足混凝土最大粒徑要求的前提下，進行多次調節(jié)測試，直至調節(jié)到敏感性最強的應力發(fā)生器角度。在進行角度調節(jié)的同時，會使測試裝置兩側邊板的長度產生變化，因此本實用新型提供了長度調節(jié)裝置，使測試裝置兩側邊板在一定范圍內按照需求自由的變換長度且依靠高性能磁鐵裝置使試模邊板密閉，在澆筑混凝土時，很好的解決了滲水漏水等可能發(fā)生的情況。調節(jié)角度時，通過調節(jié)角度調節(jié)裝置的滑板可使長度調節(jié)邊板在一定角度范圍內自由組合角度。應力發(fā)生器的角度和邊板長度調節(jié)后，固定構件使角度和長度在測試整個過程中保持恒定不變，在確定好最佳角度的應力發(fā)生器后，將各部分固定，即可進行開裂性能測試試驗。[0084]當將混凝土澆入測試裝置后，在應力發(fā)生器的誘導下，使試板在中間的兩側均產生應力集中，測試裝置的兩端均可提供軸向方向的約束。混凝土收縮時，受到來自應力發(fā)生器和測試裝置端部的約束，當收縮應力大于混凝土抗力時，試板會很快出現開裂。本實用新型的測試裝置適用于混凝土早期的開裂性能評價，敏感性強，快捷準確，也方便在施工現場使用。混凝土的抗裂性能測試裝置應提供足夠的約束使混凝土材料在此約束狀態(tài)下產生開裂，測試裝置的剛度直接決定了所能提供的約束能力的大小，因此抗裂測試儀器裝置的剛度是十分重要的。此裝置的剛度原則上應比混凝土 28齡期的試板剛度大。本測試裝置的剛度主要有固定端剛度和可調角度段剛度組成，其中鋼材的彈性模量為E=206X 103N/mm2,固定端的彎曲剛度為
48五48 X206 XlO3 X.......K,——,......12.....——；——=6.78 xlOsN/mm；
I；/；23(Τ可調角度段的彎曲剛度系數為
48￡χ^1 45^206 vIO1 ^t0xl00"=________________________________________________________________________________Ijllllll =___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________—Li-=9 I X10' N/mm ■
!； ξms''可調角度段的彈性剛度為
_ EA _ K ^hh ,,206^10^ xlOxlOO =4 ,N/
I UU y U IJL α. λ"I' *JL %/ 丄、I JlJLJLJL置 JL ,
4 4450所以由以上各部分的剛度1^，1(2，1(3求得裝置剛度為
K =—-\- =---7-;-=8,39 XlO5 N/mni ι1+1+1I + I + I
AF1 7 4^" 6.78 XlO5 9.1 XlO5 4.58 _5計算混凝土的剛度，選取截面為中央處200mmX 60mm矩型截面，取C40混凝土 28d齡期彈性模量為4 X 104N/mm2，長度為1400_，則此時混凝土剛度為
/' 4 I.. χΛ/ 4 ^lOi X^1OO X60sKe =— —=—i-=-=3.4 xIO N/mm ；
4 K1400因此本混凝土開裂測試裝置剛度K>K。，裝置的剛度滿足測試混凝土材料開裂性能的要求。為了更好的說明本實用新型的測試裝置，以下通過具體的實施例來描述本實用新型的原理，圖5為本實用新型實施例中混凝土早期抗裂性能測試裝置在約束條件下試板收縮時的受力分析圖，如圖5所示，由約束條件下試板收縮時的受力分析可知，澆筑混凝土后，混凝土在干燥環(huán)境下產生收縮，在混凝土收縮產生的作用力下，A點處，在可調應力發(fā)生器的兩側AB及AC兩表面上分別對混凝土試板產生反作用力Fl和F2,方向均垂直于各表面。另一側Α’點處，Α’ B’及A’ C’兩表面上分別對混凝土試板產生反作用力F1’和F2’。同時在混凝土收縮作用力下，試板受到B端的約束均布反作用力ql，同理在其他各端均產生約束均布反作用力ql，，q2，q2，。圖6為本實用新型實施例中A點與A’點的受力分析圖，如圖6所示，將可調應力發(fā)生器兩側的A點與A’點的受力按照力學三角形進行分解，分析可知，在混凝土收縮產生的作用力下，應力發(fā)生器兩側AB及AC兩表面上分別對混凝土產生反作用力F和F '，將反作用力F及按照力學三角形進行分解，其中F1H，F’ 1H，F2H，F’ 2H為水平方向；F1V，F’ 1V，F2V，F’ 2V為垂直方向。其中F1=F11^Fiv ；F1 = F' 1H+F' 1V ；F2 = F2H+F2V ； F2 = F' 2H+F/ 2V ；對A點處的混凝土做受力分析，當混凝土材料收縮時，可調應力發(fā)生器頂端A點處的混凝土，在混凝土收縮產生的作用力下，受到左右兩個方向相反的水平力Fih和F2h的作用，還受到垂直方向的Fiv和F2v的作用。應力發(fā)生器頂端A點存在應力集中，屬最危險點。圖7為本實用新型實施例中A-A’ 一側的試板受力分析圖，如圖7所示，使用隔離法對A-A’ 一側的試板進行受力分析，A-A’ 一側的試板受到了試模中央應力發(fā)生器的Fih和F’ 1H以及端部均布約束力的作用，A-A’ 一側的試件所受的合力為F合=F1H+F' ih+QiX d+q; !Xd;可調應力發(fā)生器頂端A點處混凝土，在方向相反的水平力Fih和F2h的作用下最易首先產生開裂。且A-A’ 一側的試件在Fg的作用下，在A-A’處出現開裂。所以在應力發(fā)生器的誘導以及端部約束下，試件的裂縫為單道裂縫，走向貫穿A-A’，使裂縫觀測和數據測量更為方便快捷。為了說明本實用新型的原理，以下通過具體實施例描述通過本實用新型混凝土早期抗裂性能測試裝置進行測試的方法，圖8為本實用新型實施例中一種混凝土早期抗裂性能測試方法的流程圖，如圖8所示所述混凝土早期抗裂性能測試方法包括如下步驟步驟801，通過對混凝土添加外加劑以形成待測混凝土漿；在本實用新型實施例中，通過在混凝土中添加不同配比的外加劑以形成各種測試用混凝土漿，分別對每種混凝土漿進行測試。步驟802，將待測混凝土漿置于本實用新型以上所述的測試裝置中，制成混凝土試板；該實施方式中，首先將所述待測混凝土漿澆筑至測試裝置中；然后對測試裝置中的混凝土漿進行振搗，直到混凝土漿被搗實且與測試裝置頂部齊平，為防止材料離析，振動時間一般在12s以內；振搗后抹平，用抹子整平表面，使骨料不外露，表面平實，抹平后立即用塑料薄膜覆蓋，2小時后取下薄膜。步驟803，在特定溫濕度條件下對混凝土試板進行干燥處理，待所述混凝土試板干燥后，計算所述混凝土試板上的裂縫的平均裂縫寬度；在本實用新型實施例中，通過將試板置于溫度為30±2°C，相對濕度保持在50±5%的環(huán)境中對混凝土試板施加2m/s的平行風向使其干燥，比如可使用風扇調節(jié)其風速為2m/s，用電風扇直吹試件表面，風向平行于試件表面進行干燥處理。24小時后(從澆筑混凝土開始計時)開始觀察裂縫數量、寬度和長度。試驗記錄中，裂縫長度以肉眼可見裂縫為準，用鋼尺測量其長度，近似取裂縫兩端直線距離為裂縫長度，當裂縫出現明顯彎折時，以折線長度之和代表裂縫長度，裂縫寬度用讀數顯微鏡(分度值為O. Olmm)測量。其中，所述計算所述混凝土試板上的裂縫的平均裂縫寬度的方法為將所述混凝土試板上的裂縫均分為N個等距線段；測量并記錄每條等距線段與裂縫相交處的裂縫寬度；對其求算術平均值，將其作為混凝土試板上裂縫的平均裂縫寬度。在該實施方式中，所述N可以在4 20之間任意取值。例如，在沿圖9中A— A’走向用5條等距線段將裂縫均分成6個等分，記錄5條等距線段與裂縫相交處的裂縫寬度，并且求算術平均值，作為測量24小時的平均裂縫寬度W =—少.)i i ;
N其中，Wi為第i根等距線段處裂縫的寬度，單位為mm ；N為等距線段條數(本實施例中采用N=5)。除在24小時后的平均裂縫寬度作為評價指標以外，也可以在24小時內等時間間隔測量裂縫的寬度，計算各時刻的裂縫平均寬度，用于研究混凝土裂縫的發(fā)展趨勢，其中裂縫寬度單位以mm計。關于等距線段條數，在不采用圖像分析的條件下，原則上是等距條數越多越好，本試驗曾選等距條數N=20和N=IO進行過試驗，試驗結果與N=5差別很小，故選用等距線段條數為5。本方法在混凝土裂縫的定量測試中，選用讀數顯微鏡作為測量工具，被測對象為單道裂縫，因此測試誤差僅來源于讀數顯微鏡的測量誤差。本試驗選用的是上海光學儀器六廠JC4-10型便攜式測微顯微鏡，目鏡放大率為10倍，物鏡放大率為2倍，系統(tǒng)放大率為20倍，測量精確度為0.01mm。步驟804，根據裂縫出現時間的先后以及計算出的平均裂縫寬度得出混凝土抗裂性能的程度?；炷亮芽p初始出現時間是表征混凝土開裂性能的另一個重要指標。初始開裂時間越晚，說明混凝土抗裂性能越好；初始開裂時間越早，說明混凝土抗裂性能越差。因此在混凝土澆筑后，從計時開始，要仔細觀測混凝土的首道裂縫的出現，把該時間作為裂縫初始出現時間，其中時間單位以h:mm計。在本實用新型實施例中，為了檢驗混凝土開裂性能測試裝置的可重復性，選用了五組混凝土配合比，每組配比，同一批制作3個相同的試板，分別對每個試板24h的裂縫寬度值進行測量和統(tǒng)計，試驗結果如下表I所示表I(, f均裂縫寬度I f均裂縫寬設標準X__1 ^__(mm) _(η·)_
M凝十fl!合比 I3I. 56I O. Il
浞凝.1—ΛΛ·比 232. OSO. 18
混凝1:配介比332.39O. 17
ft!凝 I:配介比 431.98O. 14
混凝十JdiHt 531.67O. U由上表I可見，五組混凝土配比中，在24h的同批試板的測量值與平均值標準差均比較穩(wěn)定，最大標準偏差在7%以內。因此使用本明的單道誘導混凝土開裂性能測試裝置能得到準確的測量數據，且試驗可重復性很好。以下通過一個具體的實施例并結合本實用新型提供的測試裝置以及測試方法對本實用新型的原理進一步說明，在本實施例中，配制三組等級強度C30的混凝土，配合比如下表2所示，因纖維混凝土抗裂性能較好，配制纖維混凝土旨在對比三種開裂性能測試方法(在該實施例中，將本實用新型所述的的測試方法稱為啞鈴法、板式約束法和圓環(huán)約束方法)的敏感性。纖維采用纖維素纖維，摻量分別為O. 9kg/m3，I. 2kg/m3，I. 5kg/m3。測試均在恒溫恒濕室中進行，溫度保持在30±2°C，相對濕度保持在50±5%。在材料相同，試驗環(huán)境相同的條件下，每組配比的混凝土均采用三種方法進行測試，對三種混凝土抗裂測試方法進行對比試驗研究。表2:
權利要求1.一種混凝土早期抗裂性能測試裝置，其特征在于，所述裝置包括固定構件和沿固定構件的長度方向對應設置的兩個可調應力發(fā)生器，所述各可調應力發(fā)生器的兩端分別通過可調轉動軸與固定構件相連接。
2.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述各可調應力發(fā)生器分別由兩個長度調節(jié)裝置和兩個角度調節(jié)裝置組成，通過所述兩個角度調節(jié)裝置調節(jié)所述兩個長度調節(jié)裝置之間夾角的大小。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述各角度調節(jié)裝置分別包括角度調節(jié)滑軌、角度調節(jié)滑板和滑板固定螺母，所述角度調節(jié)滑板通過滑板固定螺母固定在角度調節(jié)滑軌上，所述角度調節(jié)滑板通過角度調節(jié)滑軌自由調節(jié)。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述各長度調節(jié)裝置分別由多個長度調節(jié)邊板和高性能磁鐵裝置組成，所述相鄰兩個長度調節(jié)邊板之間通過高性能磁鐵裝置相連接。
5.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述固定構件包括底板和固定端，所述固定端垂直設置于底板的兩側。
6.根據權利要求I或5述的裝置，其特征在于，所述固定構件采用全鋼質材料制成。
專利摘要本實用新型涉及一種混凝土早期抗裂性能測試裝置，所述裝置包括固定構件和沿固定構件的長度方向對應設置的兩個可調應力發(fā)生器，所述各可調應力發(fā)生器的兩端分別通過可調轉動軸與固定構件相連接。本實用新型提供的混凝土早期抗裂性能測試裝置，能夠在數小時之內快速測試出不同混凝土的抗裂性能，并進行準確的量化與評價，為評價混凝土材料的抗裂性能提供了快捷準確的方法，尤其適合在現場工地進行材料測試；且該方法較敏感、較為經濟適用，為提高機場道面及其他領域工程的混凝土材料的早期抗裂性能提供了標準的測試手段和依據，對于實際混凝土工程具有較強的指導意義。
文檔編號G01N3/00GK202471499SQ20122006020
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權日2012年2月22日
發(fā)明者劉巖, 郭延輝 申請人:北京中企卓創(chuàng)科技發(fā)展有限公司