[发明专利]室内定量评定混凝土结构开裂风险的方法及设备

权利要求书

1.一种室内定量评定混凝土结构开裂风险的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1：准备两个结构相同的金属模板框架，其中一个金属模板框架内为空，另一个金属模板框架用于浇筑混凝土试件；两个金属模板框架均放置在设有温控设备的变温室；

S2：分别在两个金属模板框架顶面中心处粘贴应变片；

通过导线分别将各应变片的数据输出端与应变采集仪的数据输入端相连，实时获取在不同内部温度下，混凝土试件不同龄期，内部为空的金属模板框架和内部浇筑有混凝土试件的金属模板框架的变形；

S3：按照现场混凝土结构浇筑进程，向其中一个金属模板框架内浇筑混凝土，浇筑完成后向混凝土试件中心点处放置温度传感器，测量混凝土试件内部不同龄期的温度，并做好记录；

S4：根据实测的现场混凝土内部温度历程，调节温控设备改变变温室的温度，模拟混凝土结构现场浇筑进程的内部温度；

S5：在向金属模板框架内浇筑混凝土时，通过粘贴在金属模板框架上的应变片实时获取在不同内部温度下，混凝土试件各龄期，内部为空的金属模板框架和内部浇筑有混凝土试件的金属模板框架的变形；

对于内部浇筑混凝土试件的金属模板框架来说，粘贴在其表面的应变片测量出的变形ε为：

ε＝ε^弹+ε^{金属框架+应变片}+ε^金属框架 (1)

式中，ε^弹是金属模板框架受到混凝土试件反力产生的弹性变形，即混凝土试件的实际变形；ε^{金属框架+应变片}是粘贴在金属模板框架上的应变片因温度变化产生的变形；ε^金属框架是金属模板框架因温度变化产生的自由变形；

对于内部为空的金属模板框架来说，粘贴在其表面的应变片测量出的变形ε'为：

ε'＝ε^{金属框架+应变片}+ε^金属框架 (2)

式中，ε^{金属框架+应变片}是粘贴在金属模板框架上的应变片因温度变化产生的变形；ε^金属框架是金属模板框架因温度变化产生的自由变形；

S6：根据实时获取的混凝土试件各龄期内部为空的金属模板框架和内部浇筑有混凝土试件的金属模板框架的变形，绘制混凝土试件约束应力σ_c曲线；

根据内力平衡原理，混凝土试件所受的约束荷载与金属模板框架的荷载大小相等，方向相反，荷载可表示为应力乘以截面面积，即：

A_cσ_c＝ε^弹A_sE_s (3)

式中，σ_c为混凝土试件受到的约束应力；A_c为混凝土试件的截面面积；ε^弹是金属模板框架受到混凝土试件反力产生的弹性变形；A_s为金属模板框架的截面面积；E_s为金属模板框架的弹性模量；

则有：

式中，ε是内部浇筑混凝土试件的金属模板框架经历的变形变化；ε'是内部为空的金属模板框架的变形变化；

S7：根据绘制的混凝土试件约束应力σ_c曲线评定混凝土试件是否存在开裂风险；

观察混凝土应力σ_c曲线，如果混凝土应力σ_c曲线平滑，说明被模拟的混凝土结构没有开裂的风险，如果混凝土应力σ_c曲线发生突降，即应力数值突然跌至0附近，说明被模拟的混凝土结构存在开裂的风险。