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原文传递一种混凝土早期变形检测装置及其检测方法

专利名称：	一种混凝土早期变形检测装置及其检测方法
摘要：	一种混凝土早期变形检测装置及其检测方法。由于混凝土的早期变形小，测量精度要求高，测量过程易因外界条件影响，导致计算结果不准确。本发明中检测装置为容器内设有弹性囊，弹性囊内设有混凝土，容器和弹性囊之间填充有介质液体，细管体竖直设置在顶盖上，细管体的下端与容器的内部相连通，细管体的上端可拆卸连接有塞头，压力传感器的探头插设在介质液体内；检测方法为混凝土受温度影响发生变形，使细管体中介质液体的高度发生变化，通过压力传感器的探头监测到细管体液柱高度所产生的压强，利用压力传感器监测到的压强计算细管体液柱高度的变化，从而获得混凝土体积的变化量的过程。本发明用于检测混凝土的早期变形特征。
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
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：	CN201910423649.7
公开号：	CN110146688A
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：	1.一种混凝土早期变形检测装置，其特征在于：它包括容器(1)、顶盖(2)、弹性囊(3)、细管体(4)、压力传感器(5)和塞头(6)，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)之间填充有介质液体(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，细管体(4)竖直设置在顶盖(2)上，细管体(4)的下端与容器(1)的内部相连通，细管体(4)的上端可拆卸连接有塞头(6)，压力传感器(5)的探头插设在介质液体(11)内。 2.根据权利要求1所述的一种混凝土早期变形检测装置，其特征在于：塞头(6)为圆柱体，塞头(6)上加工有孔，细管体(4)通过塞头(6)上的孔与外界相连通。 3.根据权利要求1所述的一种混凝土早期变形检测装置，其特征在于：介质液体(11)配合设置有第一温度传感器(9-1)，第一温度传感器(9-1)的探头穿过顶盖(2)设置在介质液体(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所述的一种混凝土早期温度变形检测装置，其特征在于：细管体(4)为玻璃管，细管体(4)的内径为8～12mm。 5.根据权利要求1所述的一种混凝土早期变形检测装置，其特征在于：压力传感器(5)的探头与顶盖(2)的下端面处于同一平面上，细管体(4)的下端与顶盖(2)的下端面处于同一平面上。 6.根据权利要求5所述的一种混凝土早期变形检测装置，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，顶盖(2)上加工有两个注液口，每个注液口处设置有一个阀门(13)。 7.利用权利要求1至6中任一项所述的一种混凝土早期变形检测装置实现的检测方法，其特征在于：该检测方法为混凝土(10)受温度和材料组成影响发生变形，使细管体(4)中介质液体(11)的高度发生变化，通过压力传感器(5)的探头监测到细管体(4)液柱高度所产生的压强，利用压力传感器(5)监测到的压强计算细管体(4)液柱高度的变化，从而获得混凝土(10)体积的变化量的过程。 8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于：当容器(1)处于低温环境下且介质液体(11)为冷冻液时，该检测过程如下步骤：步骤一：获取介质液体(11)温度体积变形系数α：测量细管体(4)的内径r，计算内径的横截面积S＝πr2，根据混凝土变形试验要求测试的低温环境温度，选择冰点低于负温环境温度的冷冻液，在顶盖(2)上依次安装压力传感器(5)和细管体(4)，在常温条件下将容器(1)注满冷冻液，加盖顶盖(2)，通过顶盖(2)上的注液口往容器(1)内进一步注入冷冻液，使细管体(4)内产生液柱，通过压力传感器(5)记录细管体(4)处于常温状态的压力值P0；记录加入冷冻液的总质量ML0，根据常温冷冻液的密度计算加入冷冻液的初始体积VL0，将检测装置置于负温环境中，冷冻液的体积随着降温ΔT减小，再次通过压力传感器(5)获取冷冻液处于冷缩状态的压力值P1，ΔPL＝P1-P0，冷冻液的温度体积变形系数计算公式α＝ΔPLS/(ρg VL0×ΔT)；步骤二：混凝土(10)的准备工作：在20℃的温度环境下，模拟实际施工条件，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：打开顶盖(2)，将容器(1)内的冷冻液排空，将装有混凝土(10)的弹性囊(3)放入容器(1)中，在容器(1)中再次注入冷冻液，直至弹性囊(3)全部处于冷冻液中为止，加盖顶盖(2)，从注液口内继续注入冷冻液，使细管体(4)内产生液柱，记录此时冷冻液的总质量ML1，冷冻液的总体积VL1，通过压力传感器(5)记录初始压力值Pc0，根据Pc0＝ρghc0，计算得出细管体(4)内产生液柱高度hc0，结合细管体(4)的内径的横截面积S，计算得到细管体(4)内初始液柱体积Vc0＝S·hc0；步骤四：将检测装置置于-30～0℃的温度环境中，随着温度的下降，混凝土(10)依次经历冷缩和结冰膨胀的过程，随着冷冻液液面先降后升的变化，压力传感器(5)测量得到压力值也随之变化，经过8～16小时后，当环境温度T1恒定且细管体(4)液柱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PT1，冷冻液的密度为ρT1，混凝土(10)体积变化量的计算过程为：常温20℃下冷却液的密度：ρ0＝ML1/VL1 常温20℃下细管体(4)内冷冻液液柱的高度和体积：hc0＝Pc0/ρ0g；Vc0＝S hc0 温度T1时冷却液的体积：VLT1＝VL1×(1+αΔT) 温度T1时冷冻液的密度：ρT1＝ML1/VLT1 温度T1时细管体(4)内冷冻液液柱的高度和体积： hT1＝PT1/ρT1g；VT1＝S hT1 温度T1时细管体(4)内液柱体积的变化：ΔVP＝VT1–Vc0 温度T1时冷冻液的体积的变化：ΔVLT1＝VL1×αΔT 温度T1时混凝土(10)体积的变化ΔV＝ΔVP–ΔVLT1 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ΔV/V0。 9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：当检测装置置于0～+50℃中任一恒定温度环境中时，介质液体(11)为体积热膨胀系数小的水，利用水作为介质液体(11)的检测过程如下：步骤一：混凝土(10)的准备工作：在正恒温的温度环境中，模拟实际施工条件，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：打开顶盖(2)，将装有混凝土(10)的弹性囊(3)放入容器(1)中，在容器(1)中注入水，直至弹性囊(3)全部处于水中为止，加盖顶盖(2)，从注液口内继续注入水，使细管体(4)内产生液柱，通过压力传感器(5)记录初始压力值Pc0，根据Pc0＝ρ水ghc0，计算得出细管体(4)内产生液柱高度hc0，结合细管体(4)的内径的横截面积S，计算得到细管体(4)内初始液柱体积Vc0＝S·hc0；步骤三：将检测装置置于正恒温的温度环境中，混凝土(10)受材料组成的影响经历收缩或膨胀，液柱面随之降低或上升，压力传感器(5)测量得到压力值也随之变化，经过8～72小时后，细管体(4)液柱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PT1，混凝土(10)体积变化量的计算过程为：正恒温下细管体(4)内水液柱的高度和体积：hc0＝Pc0/ρ水g；Vc0＝S hc0 正恒温下细管体(4)内水液柱的高度和体积：hT1＝PT1/ρT1g；VT1＝S hT1 正恒温下细管体(4)内液柱体积的变化：ΔVP＝VT1–Vc0 正恒温下水的体积没有变化，细管体(4)内液柱体积的变化即为混凝土(10)体积的变化。正恒温下混凝土(10)体积的变化ΔV＝ΔVP 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ΔV/V0。 10.根据权利要求9所述的检测方法，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