水泥基材料的试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水泥基材料的试验装置及试验方法，试验装置包括：试样压缩加载模块，用于向试样施加力；力学信息量测模块，用测量试样的力学信息；水化过程监测模块，用于监测试样水化进程；环境温度控制模块，用于控制试验温度。由此，能够从水泥基材料试样任意早龄期开始加载力，真实模拟工程应用中水泥基材料试样所受外部压缩与其内部水化的早期联合作用过程，并可在不卸载的情况下获得水泥基材料试样的弹性模量、水化程度、孔隙结构等多种物理化学性能结果，实验结束后，还可将水泥基材料试样卸载脱模，用于研究早龄期压缩

【技术实现步骤摘要】
水泥基材料的试验装置及试验方法


[0001]本专利技术涉及土木工程
，尤其是涉及一种水泥基材料的试验装置及试验方法。

技术介绍

[0002]水泥基材料作为土木工程领域广泛使用的材料种类，通常情况下是经历“浇筑
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水化硬化(养护)
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承受荷载”的过程，因此传统的水泥基材料测试方法往往是基于28d龄期充分硬化的试样进行的。但事实上，在实际工程中，由于较快的建造速度或特殊的施工技术，水泥基材料在还未充分硬化时就要开始承受外部压缩，例如：在TBM隧洞工程中使用水泥基材料进行回填支护时，水泥基材料还未初凝就要承受围岩的持续压缩，此时水泥基材料是在侧限条件的持续压缩下进行着水化反应。早龄期水泥基材料的性能随着水化反应的进行有较大变化，会经历“液态
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塑性态
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固态”的复杂演变过程；同时，由于早龄期水泥基材料抗变形能力较弱，其内部结构受外部压缩的影响较为显著。因此，水泥基材料在压缩
‑
水化联合作用下的早龄期性能演变需要重点关注，早期压缩
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水化联合作用对长期性能的影响亦需要深入研究。
[0003]但现有试验方法存在以下局限性：(1)“压缩
‑
水化”联合作用的试验实现问题：现有试验方法中，往往只能在恒定不变的几何条件下养护水泥基试件，并在某一特定龄期对材料的性能进行测试，无法考虑压缩变形与水化反应同时作用的情况；(2)早龄期加载问题：早龄期材料测试复杂，现有试验方法难以对还未充分硬化的材料开展力学试验，更难以从混凝土新拌状态开始就对试样进行加载；(3)试验过程无损监测问题：通常来说，若要获取材料的各类性能，大多只能将试样脱模进行检测，无法在压缩的过程中同步、持续地无损监测力学性能、水化进展、孔隙结构发育等多种物理化学性能指标，不能反映压缩与水化联合作用的实际情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出了一种水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验装置，该试验装置最早能从新拌状态起就对水泥基材料试样持续施加外部压缩，实现“压缩
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水化”的长期共同作用，并可在受载荷状态下同步监测水泥基材料试样的应力应变曲线、水化程度、孔隙结构、骨架发育等各类特性，直至特定的脱模龄期，有利于深化对于水泥基材料的认识与理解，为工程应用与科学研究提供更为真实可靠的实验结果。
[0005]本专利技术进一步地提出了一种水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验方法。
[0006]根据本专利技术的水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验装置，包括：
[0007]试样压缩加载模块，所述试样压缩加载模块用于水泥基材料试样的浇筑成型，且还用于向所述水泥基材料试样施加力；
[0008]力学信息量测模块，所述力学信息量测模块用于实时、连续测量所述水泥基材料
试样的力学信息；
[0009]水化过程监测模块，所述水化过程监测模块用于监测所述水泥基材料试样水化进程；
[0010]环境温度控制模块，所述环境温度控制模块用于控制试验温度以模拟真实工程温度变化。
[0011]由此，通过试样压缩加载模块、力学信息量测模块、水化过程监测模块和环境温度控制模块配合，能够从水泥基材料试样任意早龄期开始加载力，真实模拟隧道支护、桩基础、钢管填充混凝土柱等工程应用中，水泥基材料试样所受外部压缩与其内部水化的早期联合作用过程，并可在不卸载的情况下获得水泥基材料试样的弹性模量、水化程度、孔隙结构等多种物理化学性能结果，实验结束后，还可将水泥基材料试样卸载脱模，用于研究早龄期压缩
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水化联合作用对长期性能的影响，有利于深化对于水泥基材料的认识与理解，为理论研究与工程应用提供更为真实的材料性能试验结果。
[0012]在本专利技术的一些示例中，所述试样压缩加载模块包括：
[0013]反力架；
[0014]浇筑筒，所述反力架适于支撑所述浇筑筒，所述浇筑筒用于所述水泥基材料试样的浇筑成型且限定出两端敞开的浇筑空间；
[0015]加载活塞，所述加载活塞伸入所述浇筑空间内，且所述加载活塞适于向所述水泥基材料试样施加力；
[0016]液压单元，所述液压单元用于驱动所述加载活塞沿所述浇筑空间的轴向移动以向所述水泥基材料试样施加力。
[0017]在本专利技术的一些示例中，所述反力架包括：定位螺母、反力架拉杆、反力架上顶板和反力架下顶板，所述反力架拉杆的下端与所述反力架下顶板固定连接，所述反力架拉杆的外周壁具有外螺纹，所述反力架拉杆穿设于所述反力架上顶板，所述定位螺母用于将所述反力架上顶板定位于所述反力架拉杆，所述反力架下顶板适于支撑所述浇筑筒。
[0018]在本专利技术的一些示例中，所述环境温度控制模块包括隔热箱，所述反力架设于所述隔热箱内，所述反力架下顶板和所述隔热箱间支撑有隔温垫块。
[0019]在本专利技术的一些示例中，所述浇筑筒设于所述隔热箱内，所述浇筑筒包括：内层浇筑筒和外层浇筑筒，所述外层浇筑筒套设于所述内层浇筑筒外侧，且所述内层浇筑筒和所述外层浇筑筒贴合。
[0020]在本专利技术的一些示例中，所述外层浇筑筒包括第一外层筒和第二外层筒，所述内层浇筑筒包括第一内层筒和第二内层筒，所述第一内层筒和所述第二内层筒连接以限定出所述浇筑空间，所述第一外层筒和所述第二外层筒连接且套设于所述内层浇筑筒外侧，所述第一外层筒和所述第二外层筒的连接处连线与所述第一内层筒和所述第二内层筒的连接处连线交叉。
[0021]在本专利技术的一些示例中，所述加载活塞包括：上加载活塞和下加载活塞，所述浇筑空间的上端和下端均敞开设置，所述上加载活塞适于从所述浇筑空间的上敞开端伸入所述浇筑空间内，所述下加载活塞适于从所述浇筑空间的下敞开端伸入所述浇筑空间内，所述液压单元适于驱动所述上加载活塞和所述下加载活塞中的一个朝向所述水泥基材料试样移动。
[0022]在本专利技术的一些示例中，所述上加载活塞和所述浇筑空间的内侧壁间、所述下加载活塞和所述浇筑空间的内侧壁间均夹设有密封圈。
[0023]在本专利技术的一些示例中，所述液压单元包括：千斤顶、高压油管和油泵，所述高压油管连接在所述千斤顶和所述油泵之间，所述千斤顶与所述加载活塞抵接，所述油泵驱动所述千斤顶驱动所述加载活塞移动。
[0024]在本专利技术的一些示例中，所述力学信息量测模块包括应力测量单元和应变测量单元,所述应力测量单元、所述应变测量单元均与力学信号记录单元通信连接,所述应力测量单元用于测量所述水泥基材料试样两端压缩荷载；
[0025]所述应变测量单元用于测量所述水泥基材料试样变形。
[0026]在本专利技术的一些示例中，所述应力测量单元具有上压力传感器和下压力传感器,所述上压力传感器设置在所述反力架和所述上加载活塞之间,所述下压力传感器设置在所述反力架和所述下加载活塞之间。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验装置，其特征在于，包括：试样压缩加载模块，所述试样压缩加载模块用于水泥基材料试样的浇筑成型，且还用于向所述水泥基材料试样施加力；力学信息量测模块，所述力学信息量测模块用于实时、连续测量所述水泥基材料试样的力学信息；水化过程监测模块，所述水化过程监测模块用于监测所述水泥基材料试样水化进程；环境温度控制模块，所述环境温度控制模块用于控制试验温度以模拟真实工程温度变化。2.根据权利要求1所述的水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验装置，其特征在于，所述试样压缩加载模块包括：反力架；浇筑筒，所述反力架适于支撑所述浇筑筒，所述浇筑筒用于所述水泥基材料试样的浇筑成型且限定出两端敞开的浇筑空间；加载活塞，所述加载活塞伸入所述浇筑空间内，且所述加载活塞适于向所述水泥基材料试样施加力；液压单元，所述液压单元用于驱动所述加载活塞沿所述浇筑空间的轴向移动以向所述水泥基材料试样施加力。3.根据权利要求2所述的水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验装置，其特征在于，所述反力架包括：定位螺母、反力架拉杆、反力架上顶板和反力架下顶板，所述反力架拉杆的下端与所述反力架下顶板固定连接，所述反力架拉杆的外周壁具有外螺纹，所述反力架拉杆穿设于所述反力架上顶板，所述定位螺母用于将所述反力架上顶板定位于所述反力架拉杆，所述反力架下顶板适于支撑所述浇筑筒。4.根据权利要求3所述的水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验装置，其特征在于，所述环境温度控制模块包括隔热箱，所述反力架设于所述隔热箱内，所述反力架下顶板和所述隔热箱间支撑有隔温垫块。5.根据权利要求4所述的水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验装置，其特征在于，所述浇筑筒设于所述隔热箱内，所述浇筑筒包括：内层浇筑筒和外层浇筑筒，所述外层浇筑筒套设于所述内层浇筑筒外侧，且所述内层浇筑筒和所述外层浇筑筒贴合。6.根据权利要求5所述的水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验装置，其特征在于，所述外层浇筑筒包括第一外层筒和第二外层筒，所述内层浇筑筒包括第一内层筒和第二内层筒，所述第一内层筒和所述第二内层筒连接以限定出所述浇筑空间，所述第一外层筒和所述第二外层筒连接且套设于所述内层浇筑筒外侧，所述第一外层筒和所述第二外层筒的连接处连线与所述第一内层筒和所述第二内层筒的连接处连线交叉。7.根据权利要求2所述的水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验装置，其特征在于，所述加载活塞包括：上加载活塞和下加载活塞，所述浇筑空间的上端和下端均敞开设置，所述上加载活塞适于从所述浇筑空间的上敞开端伸入所述浇筑空间内，所述下加载活塞适于从所述浇筑空间的下敞开端伸入所述浇筑空间内，所述液压单元适于驱动所述上加载活塞和所述下加载活塞中的一个朝向所述水泥基材料试样移动。8.根据权利要求7所述的水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验装置，其特征在
于，所述上加载活塞和所述浇筑空间的内侧壁间、所述下加载活塞和所述浇筑空间的内侧壁间均夹设有密封圈。9.根据权利要求2所述的水泥基材料早龄期压缩
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水化联合作用的试验装置，其特征在于，所述液压单元包括：千斤顶、高压油管和油泵，所述高压油管连接在所述千斤顶和所述油泵之间，所述千斤顶与所述加载活塞抵接，所述油泵驱动所述千斤顶驱动所述加载活塞移动。10.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：金峰，潘长城，周虎，田雷，林宁，郑宇，范泽宇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：