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原文传递一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备

专利名称：	一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备
摘要：	本发明公开了一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备，本发明对混凝土开裂风险的判断是基于水化‑温度‑湿度耦合条件下的分析判断，将通过感应片获得处于真实工程环境下的混凝土试件的体积变化情况，经数据传输后，模型修正预测系统建立混凝土试件模型，通过模型修正预测系统预设的计算方式，代入真实工程环境的水化‑温度‑湿度耦合条件，计算形变量、水化程度、弹性模量、徐变等，采用有限元法结合实际工程结构形式、环境条件带来的约束及边界条件，计算混凝土收缩在约束下产生的应力，再通过t时刻混凝土最大拉应力与抗拉强度的比值，可评判不同时刻的开裂概率。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国建筑一局(集团)有限公司;中建一局集团华南建设有限公司;深圳市居安建筑科技有限公司;哈尔滨工业大学(深圳)
发明人：	陈辉;程绰;容俊琪;徐坤;杨骏;刘杰;李石生;张英硕;张凤亮;董昱霞;钟振源;李祖程
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-16T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202310713996.X
公开号：	CN116990495A
代理机构：	深圳市远航专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	袁浩华
分类号：	G01N33/38;G01N3/18;G01N3/08;G01N3/06;G;G01;G01N;G01N33;G01N3;G01N33/38;G01N3/18;G01N3/08;G01N3/06
申请人地址：	100071 北京市丰台区西四环南路52号;;;
主权项：	1.一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备，其特征在于，包括若干块可拆卸的模具板与模型修正预测系统，模具板拼接形成设置有开口的箱形结构，模具板表面设置感应片，以箱形结构为模具制成混凝土试件，令感应片嵌入混凝土试件，感应片连接模型修正预测系统，通过修正预测系统的计算结果判断混凝土开裂风险。 2.根据权利要求1中所述的一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备，其特征在于，模具板包括底板、第一侧板及第二侧板，第一侧板与第二侧板成对存在，底板设置第一安装沟槽，第一侧板设置第二安装沟槽，第二安装沟槽形成一组竖直的平行线，第一侧板与第一安装沟槽连接，使得第一侧板与底板连接，第二侧板分别与第一安装沟槽、第二安装沟槽，使得第二侧板分别与底板、第一侧板连接，第一侧板、第二侧板及底板构成设置有开口的箱形结构。 3.根据权利要求2中所述的一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备，其特征在于，第一安装沟槽相互连通形成包围图形，包围图形内部设置第一嵌入安置位，第二安装沟槽之间设置第二嵌入安置位，第二侧板的中心设置第三嵌入安置位，第一嵌入安置位、第二嵌入安置位及第三嵌入安置位均设置有感应片。 4.根据权利要求1中所述的一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备，其特征在于，箱形结构靠近混凝土试件的任意一面均设置有放置感应片的安置位，安置位与感应片之间通过油液吸附在安置位中并与箱形结构隔离。 5.根据权利要求1中所述的一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备，其特征在于，原位测试设备的应用过程包括：步骤S1.向模具板拼接的箱形结构内浇筑混凝土，形成混凝土试件后拆除模具，令感应片嵌入混凝土试件；步骤S2.将与感应片连接的三条数据传输线插入模型修正预测系统，感应片随着混凝土试件的收缩发生形变，通过数据传输线向模型修正预测系统传输数据；步骤S3.模型修正预测系统根据预设的模型修正分析方法对感应片的数据进行分析处理。 6.根据权利要求5中所述的一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备，其特征在于，模型修正分析方法的分析过程包括：步骤P1.在水化-温度-湿度耦合条件下计算水化程度；步骤P2.分别运用傅里叶定律与菲克定律描述混凝土水化过程中的热量传输与水分传输；步骤P3.通过水泥水化模型计算混凝土形变量；步骤P4.基于水化程度获得弹性模量与徐变；步骤P5.使用有限元法结合工程结构与环境条件设置模型约束及边界条件；步骤P6.采用增量法计算混凝土收缩在约束与边界条件下产生的约束应力。 7.根据权利要求6中所述的一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备，其特征在于，在步骤P1中，水化-温度-湿度耦合条件下的水化程度α的计算公式：其中，ηα、A1及A2和为材料常数； h为相对湿度； βh(h)为相对湿度对水化速率影响的经验系数； R为理想气体常数； T为绝对温度； Ua为胶凝材料体系的水化反应活化能，其计算公式为Ua＝[(kFA+kSL)-1]·UC，其中，kFA与kSL分别为粉煤灰与矿粉对活化能的影响系数，按照kFA＝1-0.13PFA与kSL＝1-0.29PSL进行取值，PFA与PSL分别为粉煤灰和矿粉的掺量，为水泥中硅酸三钙含量，/>为水泥中铁铝酸四钙含量，/>为水泥的比表面积； α∞为胶凝材料体系的最大水化程度， w/b为水胶比。 8.根据权利要求6中所述的一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备，其特征在于，在步骤P3中，混凝土形变量的计算公式为：其中，εsh为混凝土的总形变量； εh为湿度变化引起的形变量； εT为温度变化引起的形变量； ρw为水的密度； Mw为水的摩尔质量； Ks混凝土水化产物的体积模量； βT为混凝土的热膨胀系数； Sw为饱和分数，计算公式为其中，Vcw(α)为毛细水体积，Vgw(α)为凝胶水体积，Vcs(α)为化学收缩； KT为混凝土的体积模量，计算公式为其中，E(α)为与水化程度相关的弹性模量，μ为泊松比。 9.根据权利要求6中所述的一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备，其特征在于，在步骤P6中，约束应力的计算公式：其中，为应力增量；为弹性矩阵；为总应变增量；是温度应变增量；是自收干燥收缩应变增量；为徐变应变增量。 10.根据权利要求1中所述的一种根据混凝土收缩率评价抗裂性能的原位测试设备，其特征在于，混凝土开裂风险计算公式为其中，σ(t)和ft(t)分别为t时刻混凝土的最大拉应力及抗拉强度，当η＞1.0时，判断混凝土发生开裂；当η≤1.0时，判断混凝土不发生开裂。