專利名稱：一種混凝土抗裂性能試驗方法及其外方內圓試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種混凝土抗裂性能試驗方法及其外方內圓試驗裝置，屬于混凝土技術領域。
背景技術：
裂縫是影響混凝土結構耐久性的重要因素，影響混凝土開裂的因素很復雜，當裂縫數量和尺寸達到一定程度時，鋼筋混凝土構件會因環境中腐蝕性介質的侵入而逐漸劣化。
由于混凝土結構開裂尤其是早期開裂頻頻發生，近年來開裂機理和裂縫控制成了國際國內混凝土技術的熱點問題。其中發表的大多數文章討論較多的仍是混凝土配合比、施工的質量控制等，總企望能找到一種“不裂的混凝土配合比”，或者有什么“可以使混凝土不裂的添加劑”。不幸的是，由于水泥混凝土材料本身的特性，用到結構中保證不裂的混凝土是沒有的。需要研究的是如何判斷有害裂縫和無害裂縫、裂縫和混凝土結構耐久性的關系，以及怎樣優化混凝土配合比、怎樣進行施工控制，將裂縫控制在盡量少的程度。
控制裂縫不只是施工人員和混凝土商的事，而是包括設計、混凝土及其原材料生產、施工甚至監理和業主在內的各方的責任。要提高混凝土工程的質量，就需要各方都了解造成目前混凝土開裂的根本原因。
混凝土是一種非均質的多相復合材料，當混凝土的拉應變超過抗拉極限應變時，就會產生裂縫。那么，混凝土發生開裂必須同時考慮三個條件變形的大小、約束(含機械約束和溫差所引起的約束)的程度和抗拉極限應變。可能引起開裂的變形主要是收縮，其中影響最大的收縮有干縮，自收縮。不受約束的自由變形不會產生拉應力；不超過抗拉極限應變也不會開裂；所產生的拉應力大小和實時的彈性模量有關。
影響干縮的主要因素是骨料的品種和用量。當骨料品種一定時，單方混凝土中骨料用量越大，即漿骨比越小，則干縮越小。當水泥或膠凝材料用量不變時，水灰比或水膠比越大時，漿骨比越大，干縮也越大。
自收縮是在與外界無水分交換的情況下因水泥水化消耗漿體內部自身的水分而產生的。自收縮從混凝土初凝就開始產生，在1d以內發展最快，3d以后減慢，此后就發展得很緩慢了。自收縮不同于化學收縮，但由化學收縮引起。膠凝材料的活性越大，水灰比越低，則自收縮越大。
按目前的標準方法檢測混凝土收縮值，檢測不到全部的自收縮值，而是停止養護(3d)后的干燥收縮和一小部分自收縮值；而測不到的那部分自收縮值恰恰是影響早期開裂的重要部分。水灰比越低，這部分所占比例越大。在目前大量使用較低水灰比和較大水泥用量的混凝土中，早期收縮最重要的就是自收縮；如果養護不當，則要再加上較大的干縮。
有鑒于此，研發一種全面反映收縮影響的混凝土抗裂性試驗方法，用來對原材料和混凝土配伍進行遴選和優化，具有非常重要的現實意義。

發明內容
本發明目的是提供一種混凝土抗裂性能試驗方法及其外方內圓試驗裝置，其方法是全面反映收縮影響的混凝土抗裂性試驗方法，用來對原材料和混凝土配伍進行遴選和優化和或進一步用于混凝土施工質量控制，解決“怎樣優化混凝土配合比？”、“怎樣進行施工控制？”等技術問題，研究收縮裂縫開展的規律，從而將裂縫控制在盡量少的程度。
本發明采用以下技術方案來實現。
一種混凝土外方內圓試驗裝置，該裝置的特征在于其金屬試模由內約束圓柱、外方模和底座三部分組成，在底座的中部與約束圓柱的連接處裝有定位銷。外方內側的尺寸為標準外方模內側尺寸300mm×(300～240)mm×100mm，內圓柱Φ140mm×100mm。外方模組裝時其中一邊分為四級，分別為300mm，280mm，260mm，240mm。上述標準外方模適合于骨料最大粒徑不大于31.5mm的各類混凝土。當骨料最大粒徑大于31.5mm時，外方模尺寸相應按比例擴大。
相應的提出了混凝土早期收縮抗裂性能評價方法，該評價方法，即為混凝土抗裂性能試驗方法，其特征在于包括以下步驟1)按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081)成型試件，24小時后拆去外方模，標準養護或同條件養護或使用各方約定的養護機制；2)所述的其中一邊中部側面即為預期的裂縫位置；
3)對不同邊長試件，在預期裂縫位置觀測開裂時間、裂縫寬度，分析時間與裂縫寬度的關系即可對混凝土早期收縮抗裂性能進行定性或定量評價；4)如在垂直預期裂縫處預先埋入應變計或傳感器，則自動連續測量混凝土的收縮及其應力，研究收縮裂縫開展的全過程。
本發明顯著進步和優點在于機構簡單，價格低廉；操作方便，評價指標直觀；約束可靠，將全面反映收縮影響的混凝土抗裂性；裂縫位置明確集中，便于觀測和設置傳感器；其中一邊四級可調，適應不同抗裂性能的混凝土；用于抗裂性的定性比較，或定量評定，如在垂直預期裂縫處預先埋入應變計的傳感器，將自動連續測量混凝土的收縮及其應力，研究收縮裂縫開展的全過程規律。


圖1是外方內圓混凝土抗裂試驗裝置結構示意圖。
圖2是圖1的俯視示意圖。
具體實施例方式
試驗準備包括制作鋼質抗裂試模，尺寸為外方模內側尺寸300mm×(300～240)mm×100mm，約束內圓柱Φ140mm×100mm。外方模組裝時其中一邊四級可變，分別為300mm，280mm，260mm，240mm。外方模組裝時其中一邊分為四級，分別為300mm，280mm，260mm，240mm。上述標準外方模適合于骨料最大粒徑不宜大于25mm、不得大于31.5mm的各類混凝土。當骨料最大粒徑大于25mm時，外方模各項尺寸宜相應擴大20mm。當骨料最大粒徑大于31.5mm時，外方模尺寸可相應按比例擴大；混凝土材料按配比拌制。
試驗操作包括如下步驟相應的提出了混凝土早期收縮抗裂性能評價方法，該評價方法的特征在于包括以下步驟按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081)成型試件(有連續測量混凝土收縮及其應力或研究收縮裂縫開展全過程需求時，在垂直預期裂縫處預先埋入應變計等傳感器)，24小時后拆去外方模，標準養護或同條件養護或使用各方約定的養護機制；用裂縫顯微鏡在所述一邊也稱為可變邊(表1中名稱)中部側面觀測裂縫；
定時記錄開裂時間、裂縫寬度。
實施例1某橋梁工程需要比較不同水泥A、B、C對混凝土抗裂性能的影響，以優選配合比。3d試驗結果見表1。顯然，就收縮抗裂性能而言，水泥C更佳。
表1 3d裂縫寬度觀測數據(mm)

實施例2某水渠混凝土已初步選定二種配合比，骨料最大粒徑為25mm，28d強度分別為41.0MPa和41.3MPa，經濟分析結果也基本相同，需要考察其收縮抗裂性能，然后對兩種配比進行取舍。
表2 不同時間裂縫觀測結果(mm)

根據該混凝土的性能，可變邊均調為240mm，施工現場同條件養護，試驗結構見表2，試驗結果表明，配合比A的收縮抗裂性能明顯占優。
權利要求
1.一種混凝土外方內圓試驗裝置，該裝置的特征在于其金屬試模由內約束圓柱(1)、外方模(2)和底座(3)組成，在底座(3)的中部與約束圓柱的連接處裝有定位銷(4)。
2.權利要求1所述的外方內圓試驗裝置，其特征在于外方模(1)內側尺寸300mm×(300～240)mm×100mm，內圓柱(1)Φ140mm×100mm，外方模組裝時其中一邊可分為四級，分別為300mm，280mm，260mm，240mm，外方模適合于骨料最大粒徑不大于31.5mm的各類混凝土，當骨料最大粒徑大于31.5mm時，外方模尺寸相應按比例擴大。
3.混凝土抗裂性能試驗方法，也稱混凝土早期收縮抗裂性能評價方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081)成型試件，24小時后拆去外方模，標準養護或同條件養護或使用各方約定的養護機制；2)所述的其中一邊中部側面即為預期的裂縫位置。
全文摘要
涉及土木工程領域的混凝土抗裂性能試驗方法及其外方內圓試驗裝置，是針對混凝土開裂問題的根本原因尚未解決而設計的。該裝置要點是金屬試模由內約束圓柱、外方模和底座三部分組成，在底座的中部與約束圓柱的連接處裝有定位銷。試驗方法也稱混凝土早期收縮抗裂性能評價方法，包括一定的步驟進行。試驗方法所配套的裝置簡單，操作方便，裂縫位置可以預期，評價指標直觀明確。對混凝土收縮引起的早期開裂趨勢的影響，對原材料和配伍進行遴選和優化；在施工階段指標對混凝土進行質量控制，如在垂直預期裂縫處埋入應變計，則自動連續測量結構混凝土的收縮及其應力，研究早期收縮裂縫開展的全過程。
文檔編號G01N33/38GK1866004SQ200610051879
公開日2006年11月22日 申請日期2006年6月9日 優先權日2006年6月9日
發明者干偉忠, 蘇月燕 申請人:寧波工程學院