水泥基材料早齡期自收縮測量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，包括試件模具、預(yù)埋標(biāo)靶及位移測量系統(tǒng)；試件模具包括外模和內(nèi)模，外模為上部開口的盒狀長方體，內(nèi)模為可容納于外模中的長方框，在外模的兩個(gè)相對的端面和內(nèi)模的兩個(gè)相對的端面的對應(yīng)位置處分別設(shè)置有一圓形通孔；預(yù)埋標(biāo)靶包括相互適配的內(nèi)螺紋空心管和螺紋桿，該螺紋桿可穿過所述內(nèi)模和外模上的圓形通孔；位移測量系統(tǒng)為非接觸式位移測量系統(tǒng)，包括位移傳感器和位移信號采集處理單元，位移傳感器可非接觸地監(jiān)測預(yù)埋標(biāo)靶的位移并將監(jiān)測到的位移信息傳輸至位移信號采集處理單元處理。本實(shí)用新型可將測試齡期提前到初凝前，且結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。
【專利說明】水泥基材料早齡期自收縮測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，屬于水泥材料性能測量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的不斷進(jìn)步與發(fā)展，實(shí)際工程中對混凝土等水泥基材料的性能要求越來越高，同時(shí)伴隨高性能混凝土的高收縮導(dǎo)致的施工期開裂也越來越普遍。而混凝土結(jié)構(gòu)開裂，其耐久性、長期力學(xué)性能、整體性能和美觀性能均將大為削弱，甚至嚴(yán)重喪失，是目前影響工程安全性、耐久性降低的主要原因之一。因此，為了有效減小和控制自收縮、提高其耐久性，首要解決的問題是建立測量自收縮的準(zhǔn)確有效方法和方便測試裝置。
[0003]水泥基材料內(nèi)部溫濕度是影響其收縮的重要因素，水泥基材料入模后，由于膠凝材料水化以及環(huán)境溫度影響，其內(nèi)部溫濕度經(jīng)歷復(fù)雜變化。在測量水泥基材料收縮時(shí)，同時(shí)測量試件內(nèi)部的溫度和濕度，有助于揭示收縮的機(jī)理，從而從機(jī)理上采取減小有害收縮的手段和方法。
[0004]目前已建立了多種水泥基材料自收縮測量方法，部分方法已被各種專業(yè)性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范所采用，例如中國國標(biāo)GBJ82-85、中國交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTJ270-98、中國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T5150-2001中采用的臥式混凝土收縮測定儀方法，國外混凝土收縮試驗(yàn)方法主要是比長儀方法，如美國 ASTM C157/C157M-2003、ASTM C490a_2000，英國標(biāo)準(zhǔn)BS1881:Part5,日本標(biāo)準(zhǔn)JIS A 1129:2001中采用的方法等。上述方法都存在無法解決對早齡期Id內(nèi)收縮測量的缺點(diǎn)，且基本都在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行。但是自收縮與凝膠材料的水化進(jìn)程、環(huán)境溫濕度密切相關(guān)，早齡期收縮變形發(fā)展迅速、復(fù)雜，且實(shí)際工程中混凝土澆筑后經(jīng)歷較復(fù)雜的溫度、濕度歷程，因此準(zhǔn)確測量不同溫濕度作用下早齡期的自收縮非常重要。然而對于早齡期的水泥基材料而言，自收縮的測量并無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法可依，目前已有的測試方法絕大多數(shù)存在起測齡期較晚、起測齡期較難判斷等不足之處，直接影響測試的精度。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有水泥基材料自收縮測量技術(shù)的不足，提供一種水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，從水泥基材料稍具塑性后即可進(jìn)行變形的測量，可測量水泥基材料從超早齡期到硬化的自收縮情況，同時(shí)可更準(zhǔn)確確定等效初凝時(shí)間，從而更加精確確定自收縮起測時(shí)間，為水泥基材料早期力學(xué)、變形性能研究及數(shù)值仿真分析提供準(zhǔn)確的自收縮技術(shù)參數(shù)。
[0006]本實(shí)用新型的水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，包括試件模具、預(yù)埋標(biāo)靶及位移測量系統(tǒng)；所述試件模具包括外模和內(nèi)模，外模為上部開口的盒狀長方體，內(nèi)模為可容納于外模中的長方框，在外模的兩個(gè)相對的端面和內(nèi)模的兩個(gè)相對的端面的對應(yīng)位置處分別設(shè)置有一圓形通孔；所述預(yù)埋標(biāo)靶包括相互適配的內(nèi)螺紋空心管和螺紋桿，該螺紋桿可穿過所述內(nèi)模和外模上的圓形通孔；所述位移測量系統(tǒng)為非接觸式位移測量系統(tǒng)，包括位移傳感器和位移信號采集處理單元，位移傳感器可非接觸地監(jiān)測預(yù)埋標(biāo)靶的位移并將監(jiān)測到的位移信息傳輸至位移信號采集處理單元處理。
[0007]優(yōu)選地，所述外模由可拆裝的兩塊端板、兩塊側(cè)板及一塊底板組成；內(nèi)模由相互分離的兩塊端板和兩塊側(cè)板組成，所述圓形通孔分別設(shè)置于外模的兩塊端板和內(nèi)模的兩塊端板的對應(yīng)位置處。
[0008]優(yōu)選地，內(nèi)模組成的空間為截面尺寸為150mmX 150mm,長度為500mm。
[0009]優(yōu)選地，所述組成預(yù)埋標(biāo)靶的內(nèi)螺紋空心管和螺紋桿由塑料類或低密度合金等輕質(zhì)材料制成。
[0010]優(yōu)選地，所述組成預(yù)埋標(biāo)靶的內(nèi)螺紋空心管上設(shè)置有至少一片沿徑向向外擴(kuò)展且關(guān)于內(nèi)螺紋空心管軸線對稱的擴(kuò)展片。所述擴(kuò)展片的形狀優(yōu)選圓形、方形、或十字形。
[0011]優(yōu)選地，所述組成預(yù)埋標(biāo)靶的螺紋桿的一端為垂直于螺紋桿軸線的擴(kuò)大的平面。
[0012]優(yōu)選地，所述位移傳感器為電渦流式位移傳感器或激光位移傳感器。
[0013]優(yōu)選地，所述外模和內(nèi)模的材質(zhì)均為有機(jī)玻璃或合金，外模的厚度為15?25mm,內(nèi)模的厚度為2-3mm。
[0014]進(jìn)一步地，所述測量裝置還包括可容納所述試件模具的試驗(yàn)箱，該試驗(yàn)箱內(nèi)部的溫度和濕度可調(diào)整。
[0015]一種水泥基材料早齡期自收縮測量方法，使用如上所述水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，包括以下步驟:
[0016]步驟1、將所述內(nèi)模放置于外模中，并使外模兩端的圓形通孔與內(nèi)模兩端的圓形通孔分別對準(zhǔn)；將兩個(gè)預(yù)埋標(biāo)靶的螺紋桿分別穿過外模和內(nèi)模兩側(cè)的圓形通孔，然后在兩個(gè)螺紋桿位于內(nèi)模內(nèi)部的一端分別擰入相應(yīng)的內(nèi)螺紋空心管，再分別用螺母將兩根螺紋桿固定在外模上，同時(shí)在內(nèi)模內(nèi)部鋪設(shè)塑料薄膜；
[0017]步驟2、根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模瑢嚢韬蟮拇郎y水泥基材料注入內(nèi)模中形成試件，并用塑料薄膜覆蓋試件上表面；
[0018]步驟3、待試件稍具塑性，先將兩根螺紋桿從相應(yīng)的內(nèi)螺紋空心管中擰出，然后拔出內(nèi)模，再將兩根螺紋桿穿過外模兩端的圓形通孔，分別與埋于試件端部的兩根螺紋空心管抒為一體；
[0019]步驟4、將裝有試件的試件模具置于所述試驗(yàn)箱中，并在試驗(yàn)箱外側(cè)對應(yīng)于預(yù)埋標(biāo)靶的位置安裝位移傳感器，使位移傳感器能夠?qū)︻A(yù)埋標(biāo)靶的位移進(jìn)行監(jiān)測；
[0020]步驟5、調(diào)節(jié)試驗(yàn)箱內(nèi)部的溫度和濕度，使之達(dá)到試驗(yàn)要求的溫濕度狀態(tài)，同時(shí)通過位移信號采集處理單元獲取該溫濕度狀態(tài)下的預(yù)埋標(biāo)靶的位移隨時(shí)間的變化曲線；以該變化曲線中的拐點(diǎn)為等效初凝時(shí)間，并作為收縮變形的起測齡期，該等效初凝時(shí)間以后的變化曲線即為待測水泥基材料在所述溫濕度狀態(tài)下的自收縮曲線。
[0021]進(jìn)一步地,該測量方法還包括:
[0022]步驟6、在不同的溫濕度狀態(tài)下對不同配合比的水泥基材料重復(fù)步驟2?步驟5，得到不同配合比水泥基材料在不同溫濕度條件下的自收縮曲線。
[0023]進(jìn)一步地，若內(nèi)模側(cè)板厚度選擇為45mm，則試件寬度為60mm，同時(shí)起測時(shí)除去試件側(cè)面和頂面塑料薄膜，則可進(jìn)行水泥材料的干燥收縮試驗(yàn)。
[0024]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果:[0025]一、本實(shí)用新型為非接觸式試驗(yàn)方法，測試齡期可以提前到初凝前。由于水泥基材料凝結(jié)前還未完全硬化，難以通過傳統(tǒng)的接觸式位移傳感器進(jìn)行測量，本實(shí)用新型方法可以從裝置安裝就位后、水泥基材料稍具塑性后即可以測試。
[0026]二、本實(shí)用新型是從超早齡期開始測試水泥基材料自由變形，并基于變形曲線的拐點(diǎn)自動(dòng)判斷自收縮開始齡期，避免了通過傳統(tǒng)的貫入阻力法等人為判斷帶來的誤差。
[0027]三、本實(shí)用新型可以自動(dòng)調(diào)節(jié)養(yǎng)護(hù)溫度、濕度等環(huán)境條件，可以從裝置安裝完成后即可以同步、連續(xù)監(jiān)測不同養(yǎng)護(hù)溫度、濕度水泥基材料早齡期自由變形。
[0028]四、本實(shí)用新型的測試結(jié)果不但可以為水泥基材料提供變形參數(shù)，同時(shí)也可以來評估水泥基材料初凝、終凝時(shí)間，以及深刻理解早期微觀結(jié)構(gòu)形成與發(fā)展變化規(guī)律。
[0029]五、本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，拆模方便，測量方法易于實(shí)施。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本實(shí)用新型測量裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2 (a)、圖2 (b)分別為試件模具的主視圖和俯視圖；
[0032]圖3為預(yù)埋標(biāo)靶的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4 (a)、圖4 (b)分別為內(nèi)螺紋空心管的主視圖和右視圖；
[0034]圖5為采用本實(shí)用新型測量裝置得到的C50混凝土、養(yǎng)護(hù)溫度為20.(TC的自由變形曲線和自收縮曲線；
[0035]圖中各標(biāo)號含義如下:
[0036]I為試驗(yàn)箱,2為支架，3為試件模具,4為溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng),5為位移測試系統(tǒng),6為外模，61為端板,62為側(cè)板,63為底板，7為內(nèi)模,71為端板,72為側(cè)板,8為溫濕控制主機(jī),9為箱內(nèi)環(huán)境溫濕度傳感器，10為試件內(nèi)部溫濕度傳感器，11為溫濕調(diào)節(jié)器，12為預(yù)埋標(biāo)靶，13為位移傳感器，14為位移采集主機(jī)，15為內(nèi)螺紋空心管，16為螺紋桿，161為螺母，17為擴(kuò)展片。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0038]圖1顯示了本實(shí)用新型的測量裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，該測量裝置包括試驗(yàn)箱1、試件模具3以及位移測試系統(tǒng)5，在試驗(yàn)箱I底部設(shè)有支架2，試件模具3置于支架2上，試驗(yàn)箱I配有溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)4。
[0039]本實(shí)施例中的溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)4包括設(shè)置于試驗(yàn)箱I內(nèi)的箱內(nèi)環(huán)境溫濕度傳感器
9、試件內(nèi)部溫濕度傳感器10、溫濕調(diào)節(jié)器11，以及試驗(yàn)箱I外的溫濕度控制主機(jī)8，溫濕度控制主機(jī)8通過溫濕度傳感器9和10監(jiān)測密封試驗(yàn)箱I內(nèi)和試件內(nèi)部溫濕度，并通過溫濕度調(diào)節(jié)器11調(diào)整試驗(yàn)箱I內(nèi)的溫濕度環(huán)境。
[0040]位移測試系統(tǒng)5為非接觸式的位移測量系統(tǒng)，包括位移傳感器13和位移采集主機(jī)14，實(shí)驗(yàn)中，位移傳感器13位置固定，通過測量設(shè)置在試件兩端的預(yù)埋標(biāo)靶12的位移來獲得試件的變形，優(yōu)選地，位移傳感器13為電渦流式或激光位移傳感器。
[0041]如圖2 (a)、圖2 (b)所不,試件模具3分為外模6和內(nèi)模7。外模6由端板61、側(cè)板62和底板63組成，本實(shí)施例中外模6為可拆裝結(jié)構(gòu)，其中側(cè)板62預(yù)留有放置端板61和底板63的凹槽，端板61、側(cè)板62和底板63可固定成上開口的長方體盒狀。內(nèi)模7由端板71和側(cè)板72組成,可構(gòu)成長方框。外模6和內(nèi)模7的端板61、71的中心位置均設(shè)有圓形通孔。優(yōu)選地，外模6的厚度為15?25_，內(nèi)模7的厚度為2?3_，外模6和內(nèi)模7的材質(zhì)為輕質(zhì)光滑材料如有機(jī)玻璃或合金材料。外模6為試件燒筑承載部分，內(nèi)模7在試件稍具塑性后可以拔出，以便于在試件與外模之間形成間隙，從而實(shí)現(xiàn)試件為自由變形。外模6和內(nèi)模7的端板中心的圓形通孔的直徑大于預(yù)埋標(biāo)靶12的螺紋桿16的直徑，使螺紋桿16可以穿過。
[0042]如圖3所示，預(yù)埋標(biāo)靶12由內(nèi)螺紋空心管15和螺紋桿16組成，螺紋桿16與內(nèi)螺紋空心管15適配，可以擰為一體，優(yōu)選使用輕質(zhì)材料如塑料或合金制成。優(yōu)選地，內(nèi)螺紋空心管15直徑較端板71的中心圓形通孔直徑大f 2_，便于預(yù)埋標(biāo)靶12與端板通過螺母161固定；優(yōu)選地，螺紋桿16直徑較端板61、71中心圓孔直徑小f 2mm，避免螺紋桿與端板孔壁摩擦，影響測量精度。如圖3所示，內(nèi)螺紋空心管15上設(shè)有一組沿徑向向外擴(kuò)展且關(guān)于內(nèi)螺紋空心管15軸線對稱的擴(kuò)展片17，其材質(zhì)為塑料、有機(jī)玻璃或合金材料，形狀優(yōu)選方形、圓形或十字形，通過擴(kuò)展片17可增強(qiáng)預(yù)埋標(biāo)靶12在試件中的錨固性能，確保使之與試件變形同步。優(yōu)選地，螺紋桿16外端部為擴(kuò)大的平面，方便位移傳感器13與其對準(zhǔn)。本實(shí)施例中采用帶有一組圓形擴(kuò)展片的內(nèi)螺紋空心管，其主視圖和右視圖分別如圖4 U)、圖4 (b)所示。
[0043]利用上述測量裝置進(jìn)行測量時(shí)，具體包括以下步驟:
[0044]步驟A、將試件模具3的端板61、側(cè)板62和底板63插入側(cè)板62預(yù)留的凹槽內(nèi)，并使之固定；
[0045]步驟B、將試件模具3的內(nèi)模7的側(cè)板72和端板71分別貼置于外模6的側(cè)板62和端板61的內(nèi)側(cè)，將螺紋桿16穿過端板61、端板71中心預(yù)設(shè)的圓形通孔，然后擰入帶有擴(kuò)展片17的內(nèi)螺紋空心管15，再用螺母161將內(nèi)螺紋空心管15和螺紋桿16固定在端板模具端板61和端板71上，同時(shí)在模具內(nèi)部鋪設(shè)塑料薄膜；
[0046]步驟C、根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康模瑪嚢杷嗷牧喜⒆⑷肽＞邇?nèi)，同時(shí)將試件內(nèi)部溫濕度傳感器10埋于試件內(nèi)，并用塑料薄膜覆蓋待測水泥基材料上表面；
[0047]步驟D、待試件稍具塑性、水泥基材料初凝前，將螺紋桿16輕輕從內(nèi)螺紋空心管15擰出，然后拔出試件內(nèi)模7的端板71和側(cè)板72，將螺紋桿16穿過端板61的圓形通孔，與埋于試件端部的螺紋空心管15擰為一體,這樣試件的變形將帶動(dòng)螺紋桿16產(chǎn)生同步位移；
[0048]步驟E、將試件模具3和試件置于試驗(yàn)箱I中的支架2上；
[0049]步驟F、在試驗(yàn)箱I外側(cè)安裝位移傳感器13，使其對準(zhǔn)螺紋桿16端頭擴(kuò)大的平面；
[0050]步驟H、操作溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)4，使試驗(yàn)箱I內(nèi)部逐漸達(dá)到試驗(yàn)要求的溫濕度狀態(tài)，同時(shí)記錄溫濕度和位移數(shù)據(jù)，從而獲取該溫濕度狀態(tài)下的預(yù)埋標(biāo)靶的位移隨時(shí)間的變化曲線；以該變化曲線中的拐點(diǎn)為等效初凝時(shí)間，并作為收縮變形的起測齡期，該等效初凝時(shí)間以后的變化曲線即為待測水泥基材料在該溫濕度狀態(tài)下的自收縮曲線。；
[0051]步驟1、通過溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)4，在不同的溫濕度狀態(tài)下對不同配合比的水泥基材料重復(fù)步驟C?步驟H，得到不同配合比待測水泥基材料在不同溫度、濕度條件下的變形情況。
[0052]圖5顯示了采用本實(shí)用新型測量裝置得到的C50混凝土、養(yǎng)護(hù)溫度為20.(TC的自由變形曲線和自收縮曲線。
【權(quán)利要求】
1.一種水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，其特征在于，包括試件模具、預(yù)埋標(biāo)靶及位移測量系統(tǒng)；所述試件模具包括外模和內(nèi)模，外模為上部開口的盒狀長方體，內(nèi)模為可容納于外模中的長方框，在外模的兩個(gè)相對的端面和內(nèi)模的兩個(gè)相對的端面的對應(yīng)位置處分別設(shè)置有一圓形通孔；所述預(yù)埋標(biāo)靶包括相互適配的內(nèi)螺紋空心管和螺紋桿，該螺紋桿可穿過所述內(nèi)模和外模上的圓形通孔；所述位移測量系統(tǒng)為非接觸式位移測量系統(tǒng)，包括位移傳感器和位移信號采集處理單元，位移傳感器可非接觸地監(jiān)測預(yù)埋標(biāo)靶的位移并將監(jiān)測到的位移信息傳輸至位移信號采集處理單元處理。
2.如權(quán)利要求1所述水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，其特征在于，所述外模由可拆裝的兩塊端板、兩塊側(cè)板及一塊底板組成；內(nèi)模由相互分離的兩塊端板和兩塊側(cè)板組成，所述圓形通孔分別設(shè)置于外模的兩塊端板和內(nèi)模的兩塊端板的對應(yīng)位置處。
3.如權(quán)利要求1所述水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，其特征在于，所述組成預(yù)埋標(biāo)靶的內(nèi)螺紋空心管上設(shè)置有至少一片沿徑向向外擴(kuò)展且關(guān)于內(nèi)螺紋空心管軸線對稱的擴(kuò)展片。
4.如權(quán)利要求3所述水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，其特征在于，所述擴(kuò)展片的形狀為圓形、方形、或十字形。
5.如權(quán)利要求1所述水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，其特征在于，所述組成預(yù)埋標(biāo)靶的螺紋桿的一端為垂直于螺紋桿軸線的擴(kuò)大的平面。
6.如權(quán)利要求1所述水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，其特征在于，所述位移傳感器為電渦流式位移傳感器或激光位移傳感器。
7.如權(quán)利要求1所述水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，其特征在于，所述外模和內(nèi)模的材質(zhì)均為有機(jī)玻璃或合金，外模的厚度為15?25mm，內(nèi)模的厚度為2_3mm。
8.如權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述水泥基材料早齡期自收縮測量裝置，其特征在于，還包括可容納所述試件模具的試驗(yàn)箱，該試驗(yàn)箱內(nèi)部的溫度和濕度可調(diào)整。
【文檔編號】G01N33/38GK203720173SQ201320870071
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】趙海濤, 吳勝興, 陳育志, 駱勇軍, 祁瀟, 周亮亮 申請人:河海大學(xué)