[发明专利]混凝土自收缩变形及热膨胀系数测量装置及测量方法

说明书

本发明公开一种混凝土自收缩变形及热膨胀系数测量装置及测量方法，装置包括：模具和内衬模板，模具为上部开口的方形容器，内衬模板包括贴附在模具内壁四周的衬板以及在模具内侧底面的聚四氟乙稀层，在模具的两端分别设置有孔道；位移测试系统，包括数据采集模块以及对应每个孔道设置的测头、位移传感器和导杆，测头与孔道对应预埋在混凝土试件端部，导杆一端与测头连接，导杆另一端与位移传感器连接，数据采集模块与位移传感器相连；温度控制系统，包括温度传感器、温度控制软体层、温度控制模块，温度传感器预埋入混凝土内部，温度控制软体层贴附在内衬模板内侧，且在其内侧还贴附有塑料薄膜，温度控制模块实时采集并控制温度控制软体层的温度。

技术领域

本发明涉及土木工程材料领域，尤其涉及一种混凝土自收缩变形及热膨胀系数测量装置及测量方法。

背景技术

混凝土开裂问题是一直没有得到根本解决但又无法回避的问题。现代高性能混凝土要求混凝土具有高耐久性，但裂缝的产生必然不利于混凝土耐久性。裂缝为外部物质(如各类离子、水、空气等)侵蚀混凝土提供了途径，这些物质会引发各类反应，加速混凝土质量劣化和使钢筋锈蚀，混凝土质量劣化又会加速上述过程，因此裂缝的存在大大降低了结构的使用寿命，降低了耐久性。从混凝土产生裂缝的力学原理角度分析，混凝土产生裂缝的原因是抗拉强度低于拉应力。造成混凝土产生拉应力的因素众多，如荷载作用、约束变形、局部应力等因素，但绝大部分裂缝是由非荷载因素引起的，而这些非荷载因素中最主要的因素是混凝土收缩和温度变形。因此研究早龄期混凝土的自收缩变形和热膨胀系数对避免早龄期混凝土开裂和提高混凝土耐久性具有重要意义。

早龄期混凝土由于胶凝材料处于快速水化过程，水化热较大，同时化学减缩引起的自收缩变形也较大，早龄期混凝土的自收缩变形和温度变形同时存在。但测量早龄期混凝土的自收缩变形和温度变形存在以下困难：(1)早龄期混凝土自收缩变形与温度变形难以剥离；(2)早龄期混凝土的自收缩变形和热膨胀系数可能还与混凝土水化温度有关；(3)胶凝材料水化是从加水时刻开始，因此要测量混凝土真实的自收缩变形和热膨胀系数应在混凝土初凝之前进行。只有同时做到以上三点，才能精确测量早龄期混凝土自收缩变形和温度变形。现有的测量装置和测量方法均难以做到。如CN101701925A、CN101865865A、CN202066814U、CN101000338A、CN103558246A、CN108181346A、CN108226215A专利公开的测量方法只能测量硬化后的混凝土热膨胀系数，无法测量自浇注时刻起的超早龄期新拌混凝土热膨胀系数。CN102608152A、CN103293179A专利公开的测量方法使得混凝土内部实际温度与环境温度存在差异，即混凝土内部存在温度梯度场，使得计算的温度差并不是真实温差，同时测量方法也未剥离自收缩。CN102435631A测量装置中，混凝土与模具直接接触，不能使混凝土自由变形。CN101482526A专利公开的一种早龄期混凝土热膨胀系数测定方法，认为在-2～3℃的温度范围内，胶凝材料的水化反应得到了抑制，自收缩得以剔除，所以变形为单纯的温度变形。但实际上混凝土热膨胀发生时并不是在-2～3℃左右，这与实际情况不吻合。

综上可知，由于现有测量装置和测量方法的缺点和不足，因此如何精确测量早龄期混凝土自收缩变形及热膨胀系数，提出一种更精确的测量装置和测方法，深入研究早龄期混凝土物理特性，提高混凝土抗裂性能和耐久性能，是本领域中亟需解决的难题。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种混凝土自收缩变形及热膨胀系数测量装置，包括：

用于形成混凝土试件的模具系统，包括模具和内衬模板，所述模具为上部开口的方形容器，所述内衬模板包括贴附在模具的内壁四周的可抽出的衬板，以及覆盖模具内侧底面的聚四氟乙稀层，在模具的一对相对的两端分别设置有穿透模具侧壁的孔道；

位移测试系统，包括数据采集模块以及对应每个所述孔道设置的测头、位移传感器和导杆，测头与所述孔道对应预埋在混凝土试件端部，导杆的一端穿过所述孔道与测头连接，导杆的另一端与位移传感器连接，所述数据采集模块与位移传感器相连；