專利名稱：側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試裝置及其測試方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試裝置及其測試方法。具體地說是涉及一種采用壓電式長行程位移傳感器，測試側限條件下新拌混凝土在振搗過程中和振搗過程之后體積壓縮系數(shù)的裝置及其測試方法。

背景技術：
現(xiàn)階段對混凝土壓縮模量的測試，各個國家均是對成型以后的混凝土試塊(立方體或圓柱體)進行軸心壓縮試驗，獲得軸向壓縮值與徑向拉伸值，而后推導出成型后混凝土的壓縮模量。這類測試方法僅考慮成型后混凝土的壓縮模量，對新拌混凝土的體積壓縮系數(shù)則未涉及。
此外，現(xiàn)階段由生產廠家提供的新拌混凝土測定儀，具備了測試新拌混凝土質量的功能，包括測定混凝土水灰比、坍落度、澆入模度、并預估28天強度。實施測量時，將一特殊的探頭插入樣本中轉動，利用測量探頭在混凝土中轉動時所受到的阻力自動計算出混凝土的水灰比、坍落度和28天強度，利用其附帶的軟件從儀器中下載數(shù)據(jù)，并做出分析并后進行質量驗證。這類儀器僅對新拌混凝土的材料參數(shù)(水灰比、坍落度、澆入模度等)進行測試，而無法實現(xiàn)對新拌混凝土的力學性能(壓縮模量等)進行測試。
而混凝土早期強度、后期強度、耐久性等勢必與澆筑時混凝土的體積壓縮系數(shù)密切相關。同時，作為混凝土力學性能的直接表征，良好的立方體抗壓強度、棱柱體軸心抗壓強度等強度指標是保證許多重要混凝土工程安全、耐久的必要條件。
目前，對混凝土強度的測定均按照《混凝土強度檢驗評定標準》(GBJ107-87)進行，新拌混凝土在試模內澆筑完畢并按照一定的養(yǎng)護條件養(yǎng)護成型后，在試驗機上測試成型后混凝土試塊的抗壓強度。即目前測試混凝土抗壓強度的方法，均是基于已成型混凝土試塊進行的，均不涉及測定新拌混凝土在振搗荷載作用下的體積壓縮系數(shù)，也并未建立新拌混凝土的體積壓縮系數(shù)與混凝土早期或后期強度的關系。而事實上，新拌混凝土的體積壓縮系數(shù)與混凝土澆筑成型效果及混凝土成型質量有著必然的相互關系。


發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試裝置。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試方法。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明通過以下技術特征來實現(xiàn) 一種側限條件下新拌混凝土壓縮系數(shù)的測試裝置，由加載系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和集料系統(tǒng)三部分構成，集料系統(tǒng)固定放置于加載系統(tǒng)的上方，采集系統(tǒng)連接至集料系統(tǒng)。
前述側限條件下新拌混凝土壓縮系數(shù)的測試裝置，所述加載系統(tǒng)包括振動加載裝置、振動加載控制系統(tǒng)。
所述集料系統(tǒng)設在加載系統(tǒng)的振動加載裝置上，包括料桶、濾水墊塊、門形架三部分，其中料桶位于集料系統(tǒng)的最下方且設在振動加載裝置的上面，門形架固定在料桶桶壁的上方，濾水墊塊壓在料桶內盛放的新拌混凝土的頂面。
所述采集系統(tǒng)包括壓電式長行程位移傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，長行程位移傳感器安裝在濾水墊層和門形架之間，長行程位移傳感器的固定端安裝在集料系統(tǒng)的門形架上，感應端安裝在濾水墊層的頂面，壓電式長行程位移傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)依次連接。
前述料桶為圓柱體外形，料桶底板的直徑大于料桶直徑，且在底板上軸向地設有若干安裝孔，用于將料桶固定在加載裝置上，在料桶外壁的上部對稱地設有突出部，在突出部上徑向地設有安裝孔，門形架通過這些安裝孔與料桶連接。
本發(fā)明所提供測試裝置的工作原理為 集料系統(tǒng)裝載新拌混凝土，由加載系統(tǒng)對集料系統(tǒng)施加水平和垂直振動，有側限條件下吸收振動能量后的新拌混凝土體積發(fā)生變化。由采集系統(tǒng)直接測得新拌混凝土在振動過程中和振動之后的體積變形量，進而推算出側限條件下新拌混凝土的體積壓縮系數(shù)。
一種側限條件下新拌混凝土壓縮系數(shù)的測試方法，其步驟如下 步驟一按照設定的水灰比拌制混凝土； 步驟二將新拌混凝土裝入集料系統(tǒng)，在新拌混凝土料頂部放上濾水墊塊。
步驟三啟動采集系統(tǒng)，對未受擾動的新拌混凝土初始狀態(tài)進行測試，并記錄初始數(shù)據(jù)； 步驟四啟動加載系統(tǒng)，設置不同的振動能量參數(shù)，對裝有新拌混凝土的集料系統(tǒng)進行水平和垂直振動，并由采集系統(tǒng)在振動過程中對新拌混凝土的體積變化進行采集； 步驟五停止加載，由采集系統(tǒng)繼續(xù)采集在振動加載過后新拌混凝土的體積變化； 步驟六根據(jù)振動過程中和振動后的體積變化率，由采集系統(tǒng)中的分析軟件計算出側限條件下兩階段新拌混凝土的體積壓縮系數(shù)。
有益效果采用本發(fā)明所提供的測試裝置和測試方法，可研究不同水灰比、振動能量作用下新拌混凝土的體積壓縮系數(shù)或壓縮模量，從而揭示出新拌混凝土的體積壓縮系數(shù)或壓縮模量與混凝土早期強度、后期強度、耐久性等重要性能指標之間的內在聯(lián)系，可為混凝土結構的設計、施工和運行提供源頭技術支持。



下面結合附圖及實施例對本發(fā)明進一步詳細說明 圖1是本發(fā)明所提供的一種側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試裝置的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明所提供的一種側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試裝置的集料系統(tǒng)結構示意圖； 圖3是本發(fā)明所提供的一種側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試裝置的集料系統(tǒng)中鋼制料桶的三維示意圖； 圖4是加載過程中和振動加載完畢后的W/C＝0.40位移-時間曲線圖； 圖5是加載過程中和振動加載完畢后的W/C＝0.50位移-時間曲線圖。
附圖中各附圖標記的說明如下 門形架1、長行程位移傳感器2、濾水墊層3、料桶4、新拌混凝土5、振動加載裝置6、振動加載控制系統(tǒng)7、數(shù)據(jù)采集儀8、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9、連接螺栓10。

具體實施例方式 下面結合附圖，對本發(fā)明作詳細說明 圖1是本發(fā)明所提供的一種側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試裝置的結構示意圖。圖2是本發(fā)明所提供的一種側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試裝置的集料系統(tǒng)結構示意圖。參照圖1、圖2所示，側限條件下新拌混凝土壓縮系數(shù)的測試裝置，由加載系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和集料系統(tǒng)三部分構成，集料系統(tǒng)固定在加載系統(tǒng)的上方，采集系統(tǒng)連接至集料系統(tǒng)。
其中加載系統(tǒng)包括振動加載裝置6、振動加載控制系統(tǒng)7；集料系統(tǒng)設在加載系統(tǒng)的臺座上，包括料桶4、濾水墊塊3、門形架1三部分，均由鋼材加工制作而成，其中料桶4位于集料系統(tǒng)的最下方且設在振動加載裝置6的上面，門形架1固定在料桶桶壁的上方，濾水墊塊3壓在料桶內盛放的新拌混凝土5的頂面；采集系統(tǒng)包括壓電式長行程位移傳感器2和數(shù)據(jù)采集儀8、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9，長行程位移傳感器2安裝在濾水墊層3和門形架1之間，長行程位移傳感器2的固定端安裝在集料系統(tǒng)的門形架1上，感應端安裝在濾水墊層3的頂面，壓電式長行程位移傳感器2、數(shù)據(jù)采集儀8、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9依次連接。
圖3是本發(fā)明所提供的一種側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試裝置的集料系統(tǒng)中料桶的三維示意圖。參照圖3所示，料桶為圓柱體外形，料桶底板的直徑大于料桶直徑，且在底板上軸向地設有若干安裝孔，用于將料桶固定在振動加載裝置6上，在料桶外壁的上部對稱地設有突出部，在突出部上徑向地設有安裝孔，門形架1通過這些安裝孔與料桶桶連接。
實施例1 側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試裝置制作及組裝步驟 第一步采用寬500mm、厚20mm的鋼板制作集料系統(tǒng)的料桶4；采用小槽鋼制作門形架1；在料桶的底板上均勻留設8個螺栓孔，用于連接集料系統(tǒng)與加載系統(tǒng)。
第二步測試采集系統(tǒng)，將長行程位移傳感器2、數(shù)據(jù)采集儀8和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9組裝成型，人工調節(jié)長行程位移傳感器2的位移量，根據(jù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9中反映的位移時程曲線判斷采集系統(tǒng)是否連接完好。
第三步測試加載系統(tǒng)，調節(jié)振動加載控制系統(tǒng)中振動加載方向和振動加速度值，測試振動加載裝置6工作是否正常。
第四步待加載系統(tǒng)和采集系統(tǒng)測試完畢后，將料桶4安裝至振動加載裝置6上。
第五步將新拌混凝土5倒入料桶4內，并在混凝土頂部放上濾水墊塊3。
第六步安裝門形架1至料桶4頂部并借助連接螺栓10固定，將長行程位移傳感器2的感應部分安裝在濾水墊塊3和門形架1之間，長行程位移傳感器2的固定端固定于門形架1上，感應端固定于濾水墊層3上。
實施例2 側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試方法 1.測試設備與參數(shù) 采用低頻運輸型DY600-5電動振動臺對盛放新拌混凝土的料桶實施水平及垂直振動，選用100mm長行程位移傳感器，Econ-AVANT動態(tài)自動采集系統(tǒng)。料桶直徑200mm，高600mm，分為排水(側邊內襯CPFL)與不排水兩種條件類型。方案中新拌混凝土水膠比W/C＝0.5或0.4、振搗能量加速度為4.5g或3g，振搗時間t＝90s。
2.測試步驟 步驟1測試DY600-5電動振動臺的工作狀態(tài)和Econ-AVANT動態(tài)自動采集系統(tǒng)是否運轉正常。
步驟2將料桶安裝至振動加載裝置上。
步驟3將600mm寬的CPFL襯于料桶內壁上，若為不排水試件則此步驟省略。
步驟4將水膠比W/C＝0.5的新拌混凝土倒入料桶內，并在其頂部放置濾水墊層。
步驟5安裝門形架至料桶頂部，并將100mm的長行程位移傳感器安裝在濾水墊層與門形架之間，讀取新拌混凝土的體積初始狀態(tài)。
步驟6設定DY600-5電動振動臺的工作參數(shù)為振動加速度為4.5g、振動時間為90s。
步驟7啟動Econ-AVANT動態(tài)自動采集系統(tǒng)并平衡完畢后，啟動DY600-5電動振動臺對新拌混凝土進行振動加載。
步驟8記錄振動過程中(t＝30s或40s)和振動過后(t＝60s或50s)新拌混凝土的體積變形量。
步驟9由數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)計算出兩階段新拌混凝土有側限條件下的體積壓縮系數(shù)。
3.試驗結果 根據(jù)試驗結果，繪制振動加載過程中和振動加載完畢后的位移-時間曲線圖。圖4是加載過程中和振動加載完畢后的W/C＝0.40位移-時間曲線圖。圖5是加載過程中和振動加載完畢后的W/C＝0.50位移-時間曲線圖。如圖4、圖5所示，其中圖4的參數(shù)為振動加速度(VAL)＝4.5g，水膠比(W/C)＝0.40，r×h＝100×600mm，振動加載時間(t)＝30s，圖5中的參數(shù)為振動加速度(VAL)＝4.5g，水膠比(W/C)＝0.50，r×h＝100×600mm，振動加載時間(t)＝30s。
表1各試驗參數(shù)條件下兩階段新拌混凝土體積壓縮系數(shù)。

上述具體實施方式
不以任何形式限制本發(fā)明的技術方案，凡是采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案均落在本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種側限條件下新拌混凝土壓縮系數(shù)的測試裝置，其特征在于由加載系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和集料系統(tǒng)三部分構成，集料系統(tǒng)放置于加載系統(tǒng)上，采集系統(tǒng)連接至集料系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述側限條件下新拌混凝土壓縮系數(shù)的測試裝置，其特征在于所述加載系統(tǒng)包括振動加載裝置(6)以及振動加載控制系統(tǒng)(7)。
3.根據(jù)權利要求1所述的側限條件下新拌混凝土壓縮系數(shù)的測試裝置，其特征在于所述集料系統(tǒng)包括料桶(4)、濾水墊塊(3)、門形架(1)三部分，其中料桶(4)位于集料系統(tǒng)的最下方且設在振動加載裝置(6)的上面，門形架(1)固定在料桶(4)桶壁的上方，濾水墊塊(3)壓在料桶(4)內盛放的新拌混凝土(5)的頂面。
4.根據(jù)權利要求1所述的側限條件下新拌混凝土壓縮系數(shù)的測試裝置，其特征在于所述采集系統(tǒng)包括壓電式長行程位移傳感器(2)、數(shù)據(jù)采集儀(8)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(9)，長行程位移傳感器(2)安裝在濾水墊塊(3)與門形架(1)之間，固定端安裝在集料系統(tǒng)的門形架(1)上，感應端安裝在濾水墊塊(3)的頂面，壓電式長行程位移傳感器(2)、數(shù)據(jù)采集儀(8)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(9)依次連接。
5.根據(jù)權利要求3所述的側限條件下新拌混凝土壓縮系數(shù)的測試裝置，其特征在于所述料桶底板上軸向地設有若干安裝孔，用于將料桶固定在加載裝置上，在料桶外壁的上部對稱地設有突出部，在突出部上徑向地設有安裝孔，門形架(1)通過這些安裝孔與料桶固定連接。
6.一種基于權利要求1所述的側限條件下新拌混凝土壓縮系數(shù)的測試裝置的測試方法，其步驟如下
步驟一按照設定的水灰比拌制混凝土；
步驟二將步驟一所獲得的新拌混凝土裝入集料系統(tǒng)，在新拌混凝土頂部放上濾水墊塊；
步驟三啟動采集系統(tǒng)，對未受擾動的新拌混凝土初始狀態(tài)進行測試，并記錄初始體積數(shù)據(jù)；
步驟四啟動加載系統(tǒng)，設置不同的振動能量參數(shù)，對裝有新拌混凝土的集料系統(tǒng)進行振動，并由采集系統(tǒng)在振動過程中對新拌混凝土的體積變形量進行采集；
步驟五停止加載，由采集系統(tǒng)繼續(xù)采集在振動加載過后一段時間內新拌混凝土的體積變形量；
步驟六根據(jù)振動過程中和振動后的體積變化率，由采集系統(tǒng)中的分析軟件計算出側限條件下兩階段新拌混凝土的體積壓縮系數(shù)或壓縮模量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種側限條件下新拌混凝土體積壓縮系數(shù)的測試裝置及其測試方法。該測試裝置由加載系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和集料系統(tǒng)三部分組成。將設定水灰比的拌制混凝土裝入集料系統(tǒng)采集初始體積數(shù)據(jù)；通過加載系統(tǒng)對新拌混凝土施加振動荷載，振動過程中及振動過后由長行程位移傳感器對新拌混凝土體積壓縮變形量進行測試，最后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)輸出在振動過程中及振動過后，有側限條件下新拌混凝土的體積壓縮系數(shù)。本發(fā)明所提供的測試裝置和測試方法，可研究不同水灰比、振動能量作用下新拌混凝土的體積壓縮系數(shù)或壓縮模量與混凝土早期強度、后期強度、耐久性等重要性能指標之間的內在聯(lián)系，可為混凝土結構的設計、施工和運行提供源頭技術支持。
文檔編號G01B7/02GK101813610SQ201010151018
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權日2010年4月15日
發(fā)明者顧沖時, 田正宏, 王永泉, 井錦旭, 李雪寧, 曹力力 申請人:河海大學, 南京河海科技有限公司