丑应变片测量水泥混凝土热膨胀系数的试验方法.pdf

112 科技研究 城市道桥与防洪 2012年2月第2期 用应变片测量水泥混凝土热膨胀系数的 试验方法 张国梁，李 松 (天津市市政工程设计研究院，天津市 300051) 摘 要：热膨胀系数是评价水泥混凝土热学性能的一项基本参数 ，在大体积混凝土和超长结构混凝土温度应力计算中起着至 关重要的作用。提出了一种用电阻应变片测量混凝土热胀系数的方法并进行了试验研究。用线性回归的方法对试验数据进行 分析，得到了混凝土的热胀系数，同时，试验结果也表明，用电阻应变片能够实现对混凝土热膨胀系数的测量。 关键词 ：热膨胀系数；电阻应变片 ；测量 中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1009—7716(2012)02—0112—03 高精度测量，但是膨胀仪通常要求试件尺寸不能 1 概述 过大 (一般不大于 50mm)，因此该方法在混凝土 水泥混凝土材料会随着环境温度的改变发 热胀系数测量中应用较少。 生体积上的膨胀或者收缩 ，特别像大型水坝 、桥 (3)传感器法 l【，2】 梁以及长大隧道等这些大型的建筑物 ，由温度 传感器法是使用传感器与被测试件结合在 引起的变形更加明显 。一旦这些变形受到过大 一 起 ，当被测试件产生温度变形时传感器也一 的约束 ，混凝土结构就会发生开裂 ，严重影响结 起发生变形 ，从而通过采集传感器的变形数据 构使用性能和使用寿命。热膨胀系数是评价混 测量得到试件 的变形。常见的传感器包括 电阻 凝土温度变形性能的重要参数 ，其意义是指 固 应变片 、光纤传感器以及线性差动式位移传感 体材料温度每变化 1℃时，其单位长度的变化 器 (LVDT)。 量。国内外的专家学者对水泥混凝土热膨胀系 上述几种方法在混凝土热胀系数的试验研究 数进行 了大量的试验研究，总结其试验方法 ，主 中都有应用。而与其他测量方式相比，用电阻应变 要包括 以下几类 ： 片测量混凝土热胀系数不仅原理简单 ，而且应变 (1)直接测长法 1【．3 片具有灵敏度高、精度高、测量范围大以及环境适 直接测长法测量线性热膨胀系数原理非常简 应性好等特点，因此被广泛采用[5-7]。本文对应变 单，即直接用测量工具测出试件在不同温度下的 片测量混凝土热胀系数的原理进行了阐释，同时 长度，然后将长度变化、温度变化以及试件原始长 对应变片测量混凝土热膨胀系数的方法进行了试 度代人线性热膨胀系数的计算公式 中计算出结 验研究 果。具体的测试工具可以有很多，如手持式应变 2 应变片测量热胀系数原理 仪、千分表等。这种方法虽然原理简单、操作简便 ， 但 由于过程中容易受人为因素干扰 ，使得测试结 电阻应变片的测量原理非常简单 ：测量中将 果很难达到试验的精度要求。 应变片粘贴在被测试件上，在不考虑环境温度变 (2)膨胀仪法 化的情况下，当被测试件受力发生拉伸或压缩变 膨胀仪法是一种广泛应用于材料学科的试验 形时，缠绕在应变片内的电阻丝也会随之产生相 方法。试验时需将被测材料置于膨胀仪中，用仪器 应的变形 ，这就会