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原文传递用于各种环境温度下混凝土早期变形的检测装置及方法

专利名称：	用于各种环境温度下混凝土早期变形的检测装置及方法
摘要：	用于各种环境温度下混凝土早期变形的检测装置及方法。目前不同环境温度下混凝土早期变形监测难度大、效率低、准确度差而导致混凝土施工质量控制难以保证的问题。本发明中容器和弹性囊之间填充有冷冻液，薄壁刚性浮子设在管体内，薄壁刚性浮子的上端通过压力传感器与上盖固接，薄壁刚性浮子的下端插设在冷冻液中；本发明通过混凝土膨胀挤压冷冻液，使冷冻液被压进薄壁刚性浮子与管体之间间隙内，从而薄壁刚性浮子受到的浮力增大，根据压力传感器监测到薄壁刚性浮子受到的浮力变化，计算获得不同环境温度下混凝土的体积变化量，从而实现定量评价不同环境温度下混凝土的早期变形过程。本发明用于检测混凝土早期变形。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨工业大学
发明人：	杨英姿;高小建;刘雨时;陈智韬;高金麟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910423647.8
公开号：	CN110146687A
代理机构：	深圳汇策知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	迟芳
分类号：	G01N33/38(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	150090 黑龙江省哈尔滨市南岗区黄河路73号哈尔滨工业大学二校区土木工程学院
主权项：	1.一种用于各种环境温度下混凝土早期变形的检测装置，其特征在于：它包括容器(1)、顶盖(2)、弹性囊(3)、薄壁刚性浮子(4)、压力传感器(5)、管体(6)和上盖(7)，所述容器(1)内设置有弹性囊(3)，弹性囊(3)内设置有混凝土(10)，容器(1)和弹性囊(3)之间填充有冷冻液(11)，所述容器(1)的上端为敞口端，顶盖(2)可拆卸连接在容器(1)的敞口端处，管体(6)竖直设置在顶盖(2)上，管体(6)的下端与容器(1)的内部相连通，管体(6)的上端可拆卸连接有上盖(7)，薄壁刚性浮子(4)设置在管体(6)内且二者之间间隙配合，薄壁刚性浮子(4)的上端通过压力传感器(5)与上盖(7)固定连接，薄壁刚性浮子(4)的下端插设在冷冻液(11)中。 2.根据权利要求1所述的用于各种环境温度下混凝土早期变形的检测装置，其特征在于：薄壁刚性浮子(4)的上端粘结在压力传感器(5)上，薄壁刚性浮子(4)为HDPE或MDPE制成的空心管体，薄壁刚性浮子(4)的下端为密封端，薄壁刚性浮子(4)的壁厚为1mm。 3.根据权利要求1所述的用于各种环境温度下混凝土早期变形的检测装置，其特征在于：冷冻液(11)配合设置有第一温度传感器(9-1)，第一温度传感器(9-1)的探头穿过上盖(7)或/和顶盖(2)设置在冷冻液(11)中，混凝土(10)配合设置有第二温度传感器(9-2)，第二温度传感器(9-2)的探头穿过弹性囊(3)设置在混凝土(10)中。 4.根据权利要求1所述的用于各种环境温度下混凝土早期变形的检测装置，其特征在于：顶盖(2)上设置有若干个销爪组件(12)，顶盖(2)通过若干个销爪组件(12)与容器(1)的外壁可拆卸连接。 5.根据权利要求4所述的用于各种环境温度下混凝土早期变形的检测装置，其特征在于：顶盖(2)上加工有两个进出液口，每个进出液口处设置有一个阀门(13)。 6.利用权利要求1至5中任一项所述的用于各种环境温度下混凝土早期变形的检测装置进行的方法，其特征在于：通过混凝土(10)受温度影响膨胀挤压冷冻液(11)，使冷冻液(11)被压进薄壁刚性浮子(4)与管体(6)之间间隙内，从而薄壁刚性浮子(4)受到的浮力增大，根据压力传感器(5)监测到薄壁刚性浮子(4)受到的浮力变化，计算获得混凝土(10)的冻胀体积变化量，从而实现定量评价不同温度区间内混凝土的早期变形过程。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：当混凝土(10)始终处于20℃恒温环境下，该方法包括如下步骤：步骤一：混凝土(10)的准备工作：在20℃的温度环境下，将新拌的混凝土(10)装入弹性囊(3)中，确保混凝土(10)与弹性囊(3)的内壁相贴紧，称取装入弹性囊(3)内混凝土(10)的重量M0，根据混凝土(10)的容重计算出混凝土(10)的初始体积V0；步骤二：获取薄壁刚性浮子(4)的初始浮力值：在20℃的温度环境下，将装有混凝土(10)的弹性囊(3)放入容器(1)中，在容器(1)中注入冷冻液(11)，注入高度为确保冷冻液(11)包裹弹性囊(3)的整个外壁为止，再加盖顶盖(2)，在顶盖(2)上安装管体(6)，从管体(6)内继续注入冷冻液(11)，将带有薄壁刚性浮子(4)的上盖(7)安装在管体(6)上，将薄壁刚性浮子(4)的下端插入冷冻液(11)中后，旋拧上盖(7)使其安装在管体(6)上，利用进出液口处的阀门(13)排液，从而调节薄壁刚性浮子(4)和管体(6)之间的冷冻液(11)的初始高度，通过压力传感器(5)记录薄壁刚性浮子(4)受到的初始浮力值F0；步骤三：测量和计算工作：在20℃的温度环境下，由于混凝土(10)受到自身的组分以及化学外加剂的影响发生收缩或者膨胀，冷冻液(11)液面随之发生升降的变化，压力传感器(5)测量得到FT值随之变化，经过8～72小时后，当冷冻液(11)液面停止运动处于静止状态时，即从压力传感器(5)监测最大压力值ΔF，ΔF＝FT-F0，计算得到冷冻液(11)液面的升降导致的薄壁刚性浮子排液体积变化量ΔVF，计算公式为： ΔF＝ρg×ΔVF 计算获得冷冻液(11)液面的体积变化量ΔVF，也是混凝土(10)自身体积的变化量，最终计算得到混凝土(10)早期体积变化率ΔVF/V0。 8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：当混凝土(10)处于-30～+50℃不同温度条件下，该方法包括如下步骤：步骤一：获取冷冻液(11)温度体积变形系数α：选择冰点低于负温环境温度T1的冷冻液(11)，将常温T0条件下冷冻液(11)注满容器(1)和管体(6)，在管体(6)上安装带有薄壁刚性浮子(4)的上盖(7)，通过旋拧上盖(7)使薄壁刚性浮子(4)和管体(6)之间的冷冻液(11)的高度上升至某一高度值，通过压力传感器(5)记录薄壁刚性浮子(4)受到的初始浮力值F0，记录加入冷冻液(11)的重量GL0，根据冷冻液(11)的密度即可计算加入冷冻液(11)的初始体积VL0，将检测装置置于负温环境中，由于冷冻液(11)的热胀冷缩性质，冷冻液(11)体积随着降温ΔT＝T1―T0减小，与薄壁刚性浮子(4)固接的压力传感器(5)的力值F1也随之变化，当温度为T1时，薄壁刚性浮子(4)受到浮力的变化为ΔFL＝F1―F0，冷冻液(11)温度体积变形系数计算公式α＝ΔFL/(ρg VL0×ΔT)；步骤二：混凝土(10)的准备工作：在20℃的温度环境下，将新拌的混凝土(10)装入弹性囊(3)中，确保混凝土(10)与弹性囊(3)的内壁相贴紧，称取装入弹性囊(3)内混凝土(10)的重量M0，根据混凝土(10)的容重计算出混凝土(10)的初始体积V0；步骤三：获取薄壁刚性浮子(4)的初始浮力值：在20℃的温度环境下，将装有混凝土(10)的弹性囊(3)放入容器(1)中，在容器(1)中注入冷冻液(11)，注入高度为确保冷冻液(11)包裹弹性囊(3)的整个外壁为止，再加盖顶盖(2)，在顶盖(2)上安装管体(6)，从管体(6)内继续注入冷冻液(11)，将带有薄壁刚性浮子(4)的上盖(7)安装在管体(6)上，将薄壁刚性浮子(4)插入冷冻液(11)中并将上盖(7)旋拧在管体(6)上，调整上盖(7)的位置通过薄壁刚性浮子(4)给处于管体(6)内的冷冻液(11)施加初始压力，通过压力传感器(5)记录薄壁刚性浮子(4)所受的初始浮力的Fc0，Fc0＝ρ0g×Vlp0,薄壁刚性浮子(4)初始排液体积为Vlp0＝Fc0/ρ0g，记录加入冷冻液(11)的重量ML1，计算加入冷冻液(11)的初始体积VL1；步骤四：测量和计算工作：将检测装置置于-30～+50℃的温度环境中，随着温度的升降，混凝土(10)依次经历热涨或者冷缩和结冰膨胀的过程，随着冷冻液(11)液面升降的变化，压力传感器(5)测量得到FT值随之变化，经过8～16小时后，当环境温度T恒定、冷冻液(11)液面停止运动处于静止状态时，即从压力传感器(5)监测最大压力值ΔF，ΔF＝FT-Fc0，计算薄壁刚性浮子(4)排液的体积变化量，即得到冷冻液(11)的体积变化量ΔVF，计算公式如下：初始温度冷冻液(11)的密度：ρ0＝ML1/VL1 温度T时冷冻液(11)的体积：VLT＝VL1×(1+αΔT) 温度T时冷冻液(11)的密度：ρT＝ML1/VLT 温度T时薄壁刚性浮子(4)受到的浮力及排液的体积： FT＝ρTg×VlpT VlpT＝FT/ρTg温度T时薄壁刚性浮子(4)排液体积的变化：ΔVF＝VlpT-Vlp0 温度T时冷冻液(11)自身的体积的变化：ΔVLT＝VL1×αΔT 温度T时混凝土(10)体积的变化ΔV＝ΔVF―ΔVLT 计算获得混凝土(10)的体积变化量ΔV后，最终计算得到混凝土(10)冻胀的体积变化率为ΔV/V0。 9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在混凝土(10)的准备工作中，通过注射器从弹性囊(3)中抽出多余空气，使混凝土(10)与弹性囊(3)的内壁之间形成全壁贴紧过程。 10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在混凝土(10)的准备工作中，通过注射器从弹性囊(3)中抽出多余空气，使混凝土(10)与弹性囊(3)的内壁之间形成全壁贴紧过程。
所属类别：	发明专利