【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
：本專(zhuān)利技術(shù)具體涉及一種水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置及其引氣劑摻量確定方法。
技術(shù)介紹
0、
技術(shù)介紹
：
1、寒冷地區(qū)冬期施工的混凝土易發(fā)生早期凍害，混凝土早期凍害的顯著特征是產(chǎn)生凍脹變形，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)五天穩(wěn)定低于5℃時(shí)，就應(yīng)采取冬期施工的技術(shù)措施進(jìn)行混凝土施工，因?yàn)樗嗟乃俣仍谝欢穸葪l件下主要取決于溫度，溫度愈高，強(qiáng)度增長(zhǎng)也愈快，反之則慢。當(dāng)保溫措施不當(dāng)或突遇寒流，冬期施工中混凝土的受凍破壞的風(fēng)險(xiǎn)大大提高了，而當(dāng)環(huán)境溫度降低到0℃以下時(shí)，存在于混凝土中的水有一部分開(kāi)始結(jié)冰，逐漸由液相水變?yōu)楣滔啾３跗谛纬傻谋L(zhǎng)在大的毛細(xì)孔內(nèi)，隨著溫度持續(xù)下降，當(dāng)混凝土中的大部分水完全變成冰，水泥水化作用基本停止，此時(shí)強(qiáng)度就不再增長(zhǎng)。水變成冰后，體積約增大9％，同時(shí)產(chǎn)生約200mpa的冰脹應(yīng)力，這個(gè)應(yīng)力值常常大于水泥石內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值，從而嚴(yán)重影響混凝土力學(xué)性能和耐久性，使混凝土受到不同程度的受凍破壞，如粗大孔隙、凍脹和早期開(kāi)裂的發(fā)生，即使再回到正溫養(yǎng)護(hù)混凝土的微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能也不能得到完全恢復(fù)，顯著地降低混凝土的使用功能和服役壽命。
2、大量研究表明，引氣劑對(duì)混凝土抗凍性的改善效果明顯。這歸因于引氣劑能引入大量均勻穩(wěn)定的細(xì)小氣泡，降低混凝土的飽和度，改善孔隙結(jié)構(gòu)分布。目前滿(mǎn)足抗凍耐久性要求的引氣劑摻量主要靠試驗(yàn)確定，工期長(zhǎng)、工作量大。另一方面，引氣劑也是一種重要的防凍劑，但對(duì)引氣劑的早期防凍效果研究較少，防止混凝土早期凍害的引氣劑摻量確定方法尚不清楚。
3、目前，混凝土的早期受凍情況可以通
4、1、缺少引氣劑對(duì)早齡期受凍水泥基材料作用效果的定量描述計(jì)算模型。
5、2、即便確定了受凍條件，也未有能夠進(jìn)一步研究引氣劑定量化的確定方法。
6、3、混凝土早期受凍變形測(cè)試?yán)щy，精度低。
7、4、傳感器選擇時(shí)存在測(cè)試精度、適用溫度范圍與測(cè)試成本之間的矛盾。
8、總之，混凝土早期受凍時(shí)的變形數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確獲取，僅依靠溫度數(shù)據(jù)難以快速實(shí)時(shí)評(píng)定混凝土受凍破壞程度，在混凝土早期受凍過(guò)程中，引氣劑提高混凝土早期受凍能力的理論計(jì)算模型尚不明晰，缺乏考慮氣泡吸納凍脹作用的引氣劑摻量確定方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
0、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
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1、為解決上述
技術(shù)介紹
中提及的問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置及其引氣劑摻量確定方法。
2、一種水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置，包括底座、立柱、底箱體、上蓋和錐形殼體，所述底座水平設(shè)置，立柱豎直設(shè)置在底座上，底箱體設(shè)置在底座上，底箱體的頂端為敞口端，底箱體的敞口端內(nèi)設(shè)置有倒置的錐形殼體，錐形殼體內(nèi)填充有待測(cè)漿體，底箱體的敞口端處配合設(shè)置有上蓋，上蓋設(shè)置在立柱上，上蓋沿立柱的長(zhǎng)度方向往復(fù)滑動(dòng)；還包括測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試系統(tǒng)包括位移傳感器和變形傳輸器，變形傳輸器包括上接觸片、直桿體、下盤(pán)體、多個(gè)定位爪頭和一個(gè)溫度感應(yīng)爪，所述位移傳感器與立柱相連接，位移傳感器的探頭設(shè)置在上接觸片的上端面上，上接觸片的下端面設(shè)置在直桿體的上端，上蓋的中心處沿其厚度方向加工有中心孔，直桿體的下端穿過(guò)中心孔與下盤(pán)體相連接，下盤(pán)體的下端面布置有與待測(cè)漿體相配合的多個(gè)定位爪頭和一個(gè)溫度感應(yīng)爪。
3、利用具體實(shí)施方式一、二、三、四、五、六、七或八所述的水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)的引氣劑摻量確定方法，所述引氣劑摻量確定方法為對(duì)于任意受凍溫度和預(yù)養(yǎng)時(shí)間下的水泥基材料不發(fā)生受凍破壞的引氣劑最佳摻量的確定過(guò)程，對(duì)于受凍環(huán)境條件明確的水泥基材料，預(yù)設(shè)了兩種引氣劑用量，通過(guò)所述水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置對(duì)水泥基材料進(jìn)行受凍變形測(cè)試，以獲得總變形vc，對(duì)新拌水泥基材料進(jìn)行了含氣量測(cè)試，以獲得含氣量va；提出考慮氣泡吸納凍脹效果的早期受凍水泥基材料體積變形計(jì)算模型，分解總變形vc，計(jì)算出水泥基材料的溫度變形vt、孔溶液凍結(jié)引起的相變膨脹變形ve、水泥水化自干燥作用導(dǎo)致的毛細(xì)氣孔體積δv和氣泡吸納凍脹效率系數(shù)γ；驗(yàn)證并確定兩組均滿(mǎn)足ve－(va+δv)γ大于0的條件，以確保vc大于vt，延長(zhǎng)vc與vt曲線(xiàn)相交，此時(shí)vc和vt曲線(xiàn)的交點(diǎn)就是引氣劑摻量最佳值。
4、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果為：
5、一、本專(zhuān)利技術(shù)考慮氣泡對(duì)凍脹的吸納作用建立了早齡期受凍水泥基材料體積變形理論計(jì)算模型，引入氣泡吸納凍脹效率系數(shù)γ定量描述氣孔對(duì)于材料內(nèi)部可凍水相變膨脹的吸納作用，可用于評(píng)價(jià)水泥基材料抵抗早期受凍的能力。
6、二、本專(zhuān)利技術(shù)提出的引氣劑摻量確定方法為考慮氣泡對(duì)凍脹的吸納作用的水泥基材料引氣劑摻量確定過(guò)程，根據(jù)理論計(jì)算模型，確定滿(mǎn)足凍脹變形完全被氣泡吸納的最小引氣劑摻量即為對(duì)應(yīng)受凍條件下的引氣劑最佳摻量，通過(guò)少量試驗(yàn)即可實(shí)現(xiàn)給定受凍條件后的引氣劑最佳摻量的確定過(guò)程，獲取的摻量最佳值可靠，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)少量試驗(yàn)即可確定準(zhǔn)確摻量最佳值的過(guò)程，節(jié)省試驗(yàn)次數(shù)以及相關(guān)資源。
7、三、本專(zhuān)利技術(shù)中水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置通過(guò)變形傳輸器，避免位移傳感器處于負(fù)溫環(huán)境、縮短了位移傳感器的量程要求，因此相同測(cè)試精度要求下降低了傳感器的使用成本，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試精度、適用溫度范圍與測(cè)試成本之間的統(tǒng)一。同時(shí)變形傳輸器內(nèi)置溫度測(cè)試模塊，實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)裝置中對(duì)水泥基材料早期受凍變形、凍結(jié)速率以及相變溫度點(diǎn)的全部檢測(cè)，獲取方式簡(jiǎn)單直接，有利于對(duì)混凝土早期受凍破壞程度作出準(zhǔn)確且全面的評(píng)價(jià)，利于為冬季施工提供指導(dǎo)數(shù)據(jù)。
8、四、本專(zhuān)利技術(shù)中的引氣劑摻量確定方法能夠量化表征待測(cè)漿體的受凍破壞程度。當(dāng)總體積變形與溫度變形差值大于0時(shí)，表明待測(cè)漿體處于受凍破壞狀態(tài)，受凍破壞程度通過(guò)這一差值量化顯示，差值越大，表明受凍破壞程度越高，差值越小，表明受凍破壞程度越低；當(dāng)差值為0時(shí)，表明待測(cè)漿體不受凍破壞。
9、五、本專(zhuān)利技術(shù)中的引氣劑摻量確定方法實(shí)施操作步驟簡(jiǎn)單、操作難度低且可普及。
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1.一種水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置，包括底座(1)、立柱(2)、底箱體(3)、上蓋(4)和錐形殼體(5)，所述底座(1)水平設(shè)置，立柱(2)豎直設(shè)置在底座(1)上，底箱體(3)設(shè)置在底座(1)上，底箱體(3)的頂端為敞口端，底箱體(3)的敞口端內(nèi)設(shè)置有倒置的錐形殼體(5)，錐形殼體(5)內(nèi)填充有待測(cè)漿體(18)，底箱體(3)的敞口端處配合設(shè)置有上蓋(4)，上蓋(4)設(shè)置在立柱(2)上，上蓋(4)沿立柱(2)的長(zhǎng)度方向往復(fù)滑動(dòng)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述底箱體(3)的內(nèi)壁與錐形殼體(5)外壁之間形成有第一環(huán)形內(nèi)腔(11)，底箱體(3)的外壁上分別設(shè)置有第一注入管(14)和第一排出管(15)，底箱體(3)的底部連通有第一注入管(14)，底箱體(3)的頂部連通有第一排出管(15)；所述上蓋(4)為圓盤(pán)體，上蓋(4)內(nèi)加工有第二環(huán)形內(nèi)腔(7)，上蓋(4)的外壁上分別設(shè)置有第二注入管(8)和第二排出管(9)，第二注入管(8)和第二排出管(9)分別與第二環(huán)形內(nèi)腔(7)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水泥基材料受凍變形試
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置，其特征在于：溫度感應(yīng)爪(6-5)為無(wú)線(xiàn)測(cè)溫傳感器或有線(xiàn)測(cè)溫傳感器，溫度感應(yīng)爪(6-5)的形狀為柱體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述上接觸片(6-2)為圓片體，直桿體(6-3)為圓柱形桿體，上接觸片(6-2)、直桿體(6-3)和下盤(pán)體(6-4)之間同軸設(shè)置，記錄上接觸片(6-2)上表面到下盤(pán)體(6-4)下表面的距離為H1。
6.利用權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)的引氣劑摻量確定方法，其特征在于：所述引氣劑摻量確定方法為對(duì)于任意受凍溫度和預(yù)養(yǎng)時(shí)間下的水泥基材料不發(fā)生受凍破壞的引氣劑最佳摻量的確定過(guò)程，對(duì)于受凍環(huán)境條件明確的水泥基材料，預(yù)設(shè)了兩種引氣劑用量，通過(guò)所述水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置對(duì)水泥基材料進(jìn)行受凍變形測(cè)試，以獲得總變形VC，對(duì)新拌水泥基材料進(jìn)行了含氣量測(cè)試，以獲得含氣量VA；提出考慮氣泡吸納凍脹效果的早期受凍水泥基材料體積變形計(jì)算模型，分解總變形VC，計(jì)算出水泥基材料的溫度變形VT、孔溶液凍結(jié)引起的相變膨脹變形VE、水泥水化自干燥作用導(dǎo)致的毛細(xì)氣孔體積ΔV和氣泡吸納凍脹效率系數(shù)γ；驗(yàn)證并確定兩組均滿(mǎn)足VE－(VA+ΔV)γ大于0的條件，以確保VC大于VT，延長(zhǎng)VC與VT曲線(xiàn)相交，此時(shí)VC和VT曲線(xiàn)的交點(diǎn)就是引氣劑摻量最佳值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的引氣劑摻量確定方法，其特征在于：通過(guò)所述水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置對(duì)水泥基材料進(jìn)行受凍變形測(cè)試，以獲得總變形VC的具體過(guò)程為：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的引氣劑摻量確定方法，其特征在于：對(duì)新拌水泥基材料進(jìn)行了含氣量測(cè)試后獲得含氣量VA，待測(cè)漿體(18)的體積變形VC、水泥基材料的溫度變形VT、孔隙溶液凍結(jié)引起的相變膨脹變形VE、水泥水化自干燥導(dǎo)致的毛細(xì)氣孔體積ΔV和氣泡吸納凍脹效率系數(shù)γ之間計(jì)算關(guān)系的確定過(guò)程為：
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的引氣劑摻量確定方法，其特征在于：對(duì)于受凍條件明確的水泥基材料，預(yù)設(shè)了兩種引氣劑用量，兩種引氣劑用量低于正常用量，采用所述的水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置對(duì)混凝土進(jìn)行受凍變形測(cè)試，以獲得總變形VC，同時(shí)對(duì)待測(cè)漿體(18)進(jìn)行了含氣量測(cè)試，以獲得含氣量VA；
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的引氣劑摻量確定方法，其特征在于：當(dāng)所述引氣劑摻量確定方法用于待測(cè)漿體(18)受凍破壞程度的定量化評(píng)價(jià)過(guò)程時(shí)，定量化評(píng)價(jià)過(guò)程為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置，包括底座(1)、立柱(2)、底箱體(3)、上蓋(4)和錐形殼體(5)，所述底座(1)水平設(shè)置，立柱(2)豎直設(shè)置在底座(1)上，底箱體(3)設(shè)置在底座(1)上，底箱體(3)的頂端為敞口端，底箱體(3)的敞口端內(nèi)設(shè)置有倒置的錐形殼體(5)，錐形殼體(5)內(nèi)填充有待測(cè)漿體(18)，底箱體(3)的敞口端處配合設(shè)置有上蓋(4)，上蓋(4)設(shè)置在立柱(2)上，上蓋(4)沿立柱(2)的長(zhǎng)度方向往復(fù)滑動(dòng)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述底箱體(3)的內(nèi)壁與錐形殼體(5)外壁之間形成有第一環(huán)形內(nèi)腔(11)，底箱體(3)的外壁上分別設(shè)置有第一注入管(14)和第一排出管(15)，底箱體(3)的底部連通有第一注入管(14)，底箱體(3)的頂部連通有第一排出管(15)；所述上蓋(4)為圓盤(pán)體，上蓋(4)內(nèi)加工有第二環(huán)形內(nèi)腔(7)，上蓋(4)的外壁上分別設(shè)置有第二注入管(8)和第二排出管(9)，第二注入管(8)和第二排出管(9)分別與第二環(huán)形內(nèi)腔(7)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述上蓋(4)的下端面設(shè)置有空心圓臺(tái)(12)，空心圓臺(tái)(12)的內(nèi)部與第二環(huán)形內(nèi)腔(7)相連通，空心圓臺(tái)(12)的外徑與錐形殼體(5)大口端口徑相配合設(shè)置；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置，其特征在于：溫度感應(yīng)爪(6-5)為無(wú)線(xiàn)測(cè)溫傳感器或有線(xiàn)測(cè)溫傳感器，溫度感應(yīng)爪(6-5)的形狀為柱體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水泥基材料受凍變形試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述上接觸片(6-2)為圓片體，直桿體(6-3)為圓柱形桿體，上接觸片(6-2)、直桿體(6-3)和下盤(pán)體(6-4)之間同軸設(shè)置，記錄上接觸片(6-2)上表面到下盤(pán)體(6-4)下表面的距離為h1。
6.利用權(quán)利要求1、2、3、4或...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊英姿，高金麟，桑源，李丹陽(yáng)，馬小兵，溫俊成，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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