干燥条件下混凝土非均匀收缩的测试方法.pdf
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1、4 低温建筑技术 2 0 1 0 年第 3 期( 总第 1 4 1 期) 干燥 条件 下混凝土非均 匀收缩的测试方法 高小建 , ( 1 哈尔滨工业大学 土木工程学院 。 哈尔滨1 5 0 0 0 6 ; 2 张爱莲 i 1 ) i I 建筑职业技术学院 土木工程 系。 四川 德阳6 1 8 0 0 0 ) 【 摘要】 提出一种通过饱和盐溶液控制环境湿度、 多组 L V D T位移传感器为测试元件的混凝土收缩实验装 置, 可用于评价单面干燥条件下混凝土收缩变形分布特征。实测结果表明, 距离干燥表面不同深度处混凝土存在 明显的非均匀收缩变形, 这种非均匀收缩会在混凝土表层部分形成白约束收缩应力,
2、 对混凝土收缩开裂产生加速 作用; 且这种非均匀收缩变形随着水灰比的减小而加剧。 【 关键词】 干燥条件; 非均匀收缩; 测试方法; 水灰比 【 中图分类号】 T U 5 2 8 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 0 3 一 O O O 4 0 3 M EAS UREM ENT M栅0D FoR D E圈阅AI ,s l CONCR EI E EXP oS ED TO DRY C0 Dn1 I G A O X i a o - j i a n , Z H A N G A i l i a n 2 ( 1 S c h o o l o f C i
3、 v i l E n g i n e e r i n g , H a r b i n I n s t i tut e o f T e c h n o l o g y , H a r b i n 1 5 0 0 0 6 , C h i n a ; 2 D e p a r t m e n t o f C i v i l E n g i n e e ri n g , S i c h u a n C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r a l T e c hno l o g y , S i c h u a n D e y a n g 6 1 8 0 0 0 ,
4、C h i n a ) A l r a c t : A ne w t y p e o f e q u i p me n t f o r me a s u r i n g c o n c r e t e s h r i n k a g e wa s d e v e l o p e d i n t h i s p a p e r wi th s a t u r a t e d s a l t s o l u t i o n t o c o n t r o l r e l a ti v e h u mi d i t y o f e n v i r o n me n t a n d s e v e r
5、 a l p a i r s of L VDT d i s p lac e me n t s e n sot s a s I l 1 e a s u dI c o mp o n e n t s T h i s e q ui p me n t V an b e u sed t o s t u d y s h r i n k age d i s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f c o n c ret e wi th o n e s u r f a c e e 0 s e d t o di i ng c o n dit i o
6、n Th e t e s t r e s u l t s s h o w tha t s h rink age s t r a i n d i ffe r s ma r k e d l y i n c o n c r e t e a c co r d ing to t h e d e p t h f r o m d r y i n g s u rfa c e S u c h diff e ren tia l s h r i n k ag e ma y r e s ult i n the f o r ma ri o n of sel f - r e s t r a i n t s h ri n
7、k a g e s t r e s s i n t h e s u r f a c e l a y e r of co n c r e t e a n d c o n s e q u e n t l y a c c e l e r a t e s h r i n kage c r a c k i n g o f c o n c r e t e An d s h rin k age d i ff e r e n c e i n con c ret e e x p o sed t o a ci ng con d i t i o n inc rea s e s、 、 r i t h the d e
8、c r e a s i n g o f wa t e r to c e me n t r a ti o Ke y wo r d s : d r y i I lg c o n dit i o n ; diff e ren ti a l s h ri nkage ; me a s u reme n t me tho d ; w a t e r t o c e me n t r a ti o 裂缝是导致实际混凝土结构耐久性和使用寿命 降低的主要因素, 也是当前各类混凝土结构面临的普 遍问题。据统计, 绝大多数混凝土裂缝是因约束条件 下的收缩变形引起 的 , 因而 收缩 一直是混凝 土研究 领域的热点
9、课题 。硬 化混凝 土的 收缩 可分 为干 燥 收 缩、 自收缩、 温度变形等几类 , 实际工程结构往往是受 以干燥收缩为主的几种收缩的联合作用。近年来, 国 内外已有大量关于混凝土干燥收缩、 自收缩的研究成 果, 但是几乎所有研究者都是通过测试混凝土棱柱体 或圆柱体轴线方向的变形值来评价混凝土收缩L 2 3 J 。 然而, 对于桥面板、 道路和机场道面等工程结构, 混凝 土往往处于单面干燥 条件下 , 由于 距离干燥 表面不 同 深度处的温、 湿度分布不同, 从而形成 内外层非均匀 收缩变形而产生 自约束收缩应力 4 J , 这样便加剧了收 缩开裂程度。而关于此方面的研究国内外报道很少, 基
10、金项目】 国家自然科学基金资助项 目( 5 0 4 0 8 0 1 6 ) 还没有一种 有效评 价和测 量这 种混 凝 土非 均 匀 收缩 的试验装置和方法。因此, 文中提 出一种混凝土在单 面干燥 条件下 的收缩变形 分布的测试方 法 和装 置 , 其 测试结果可为综合评价实际混凝土结构 的开裂行为 提供 理论依 据。 1 仪 器的研 制 1 1 位移传感器的选择 混凝 土收缩测试 国内外采 用最 为广 泛 的是 利用 百分表或千分表测试试件长度变化 , 尽管读数方式已 由过去的表盘指针读数发展成为现在的数显式 , 但仍 需要人工定时读数, 不能实现自动数据记录。近年来, 国内外学者尝试 采
11、用 各种位 移传 感器 来 测 试混 凝 土 收缩 : S e r g e L e p a g e 等人采用预埋振弦仪 , 通过测试振 弦仪的共振频率来测试混凝土体积变形 , 但振弦仪的 刚度设计难以同时适应混凝 土早 期和后 期 变形 , 且 很 高小建 等: 干燥条件下混凝土非均 匀收缩 的测 试方法 5 难保证混凝土 与振 弦仪 之 间 的粘结 良好 。埋入 光 纤 传感器监测混 凝 土早期 体积 变形 在试 验 室和部 分 重 点工程中也已得到了应用; 但光纤传感器尺寸小、 脆 性大 、 容易损坏, 将其埋入混凝土中需要特别小心 , 同 时这类传感器的使用都是一次性的, 投资大。作者曾
12、 采用 电涡流位 移传感 器对 混凝 土早 期 自收缩进 行 非 接触式测量 , 取 得较 好结 果 , 但 这种 非 接触 式测 试要 求金属测头的表面平整并且达到一定面积才能保证 精度, 在测试不 同深度处混凝土收缩时, 测头设计要 尽可能小以保证深度层的准确性, 因而也不宜采用。 L V D T 差动变压器式位移传感器是各类位移传感 器中较为传统也是应用最广的一种, 国内外有多位学 者将其用于测试混凝土收缩。它是通过直接与混凝 土试件上对应的测头接触进行测试, 无滑动触点, 工 作时不受 灰尘 等非 金属 因素 的影 响 , 具 有结 构 简单 、 工作可靠、 使用寿命长、 灵敏度高、
13、线性范围宽、 重复性 好、 分辨率高、 环境适应性广等优点。因此, 本研究选 用合肥高创传感器有限公 司生产的 W- D C D 2型 L V D T 差动变压位移传感器 , 测试过程 中将其测杆 顶在 混凝 土试件 的被测点上 , 就 可以直接测量 某部位 的位 移变 化。该传感器量程为 土l m m, 输 入电压 05 V , 通 过配 套 的二次仪表可 直 接读 出位 移值 。该位 移 传感 器 的 测试精度 为 0 1 , 温飘达 到 0 0 0 7 , 使用 温度 范 围 一1 0一+ 6 0 , 使用湿度范围为 2 0 一9 0 。 1 2 环境温湿度的控制 环境条件直 接影 响混
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