一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱及试验方法

技术领域

本发明涉及混凝土性能检测技术领域，更具体的说是涉及一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱及试验方法。

背景技术

随着我国基础建设规模越来越大，高强混凝土在工程中得到大量的应用。实践表明，高强混凝土更易出现早期开裂现象，是国内外混凝土技术领域的研究重点。混凝土塑性裂缝是混凝土在塑性阶段形成的裂缝，是早期裂缝的重要组成部分。裂缝的存在既影响混凝土结构的使用性能，又为外部的水分及侵蚀介质提供进入混凝土内部的通道，从而直接影响混凝土的力学性能和耐久性能。

近年来，我们学者对混凝土开裂机理、影响因素、控制措施和抗裂测试方法等进行了大量的研究。混凝土的抗裂测试方法作为研究混凝土抗裂性的重要手段，国内外学者进行了深入的研究，针对混凝土塑性开裂主要提出了平板抗裂试验方法。然而，国内大部分学者发明的用于检测混凝土塑性开裂的试验装置，其构造复杂、占用空间庞大，不便于试验操作，进行平板法试验时，给试件提供风源仍选择风扇或改造的风扇，而此风源风速不稳定且达不到标准要求，吹出的风向杂乱无章且不能平行于试件表面，往往会造成各个试验部位结果不同而影响试验结果，重复性差，得到的结果不能正确评价混凝土塑性开裂性能，同时温湿度控制比较单一且不恒定，不能很好模拟不同养护条件下的混凝土开裂情况，且针对混凝土的整个开裂过程不能有效监测，初裂时间无法获得。

因此，如何提供一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱及试验方法，能够适用于混凝土塑性开裂试验，在环境试验箱中进行风速、环境温温度和环境温湿度的控制，模拟不同环境条件测试混凝土早期开裂情况，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱及试验方法，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱，包括：

箱体，所述箱体上转动连接有密封箱门；所述箱体内通过两个垂直所述箱体底板布置的第一隔板依次分隔为第一腔室、第二腔室和第三腔室；所述第二腔室内通过垂直于两个所述第一隔板的第二隔板分隔为多个试验舱；

U型管道，所述U型管道的数量为多个，所述U型管道设在所述第一腔室与所述第三腔室内，多个所述U型管道的开口端垂直于所述第一隔板固定连接，并与所述试验舱连通形成密闭的循环风道；

环境控制系统，所述环境控制系统包括微波加湿器、翅片除湿机、恒温水箱及轴流风机；所述微波加湿器固定在所述第三腔室的顶部；所述翅片除湿机固定在所述第三腔室中部并与所述微波加湿器串联；所述恒温水箱固定在所述第三腔室底部并与所述翅片除湿机串联；所述轴流风机的出风口与所述U型管道的底部连通；

裂缝检测系统，所述裂缝检测系统与所述第二腔室连通用于检测所述混凝土裂缝的发展情况；

操作柜，所述操作柜设在所述箱体外用于操控所述环境控制系统与所述裂缝检测系统。

上述技术方案的有益效果是，试验箱能够模拟常规混凝土标养室内的环境温度，试验舱与环境控制系统设备分开，能够保证试验箱内环境温度的稳定性；在使用时，将混凝土试件放置在试验舱内，采用微波加湿器、翅片除湿机和恒温水箱的协调配合以保证试验箱内部环境的温湿度恒定，轴流风机通过U型管道的循环作用，将风力和保持在一定湿度的空气吹入试验舱内，混凝土试件在试验舱内处于稳定的温湿度环境下进行养护，裂缝检测系统能够自动识别混凝土初裂时间并记录，能够对混凝土养护过程中的开裂进行有效的监测。

优选的，在上述一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱中，所述试验舱内包括滑轨、试模和盖板；所述滑轨数量为多根，多根所述滑轨分别对称固定在对应所述第二腔室的所述箱体的底板上方和所述第二隔板的上板面；所述试模与所述滑轨滑动连接，所述盖板平行所述第二隔板方向固定在所述试模的上方；其中，所述试模与所述盖板之间形成混凝土裂缝发展室并与多个所述U型管道的开口端连通。

上述技术方案的有益效果是，混凝土试块放置在试模上，装有混凝土试块的试模通过滑轨能够轻松滑入试验舱内，减少了试验人员的劳动强度，避免了人工搬运试件的繁琐。

优选的，在上述一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱中，所述盖板为有机玻璃盖板。

优选的，在上述一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱中，所述裂缝检测系统包括光源、摄像机和裂缝采集器；所述光源的数量为多个，多个所述光源分别对称固定在对应所述第二腔室所述箱体的顶板内侧和所述第二隔板的下板面；所述摄像机固定在相邻两个所述光源之间；所述裂缝采集器设在所述箱体的外部并与多个所述摄像机通过导线连接。

上述技术方案的有益效果是，光源为摄像机提供所需要的光环境，摄像机通过有机玻璃盖板能够拍摄混凝土试块的裂缝发展情况，通过裂缝采集器的对拍摄的照片进行收集和分析和记录，得到混凝土养护时间内裂缝的发展情况；同时，有机玻璃盖板能够使得轴流风机吹出的风沿U型管道在裂缝发展室内循环流动，防止风外溢，保证裂缝发展室内的风力等级。

优选的，在上述一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱中，所述微波加湿器震荡频率为2.4Mhz，加湿量为300ml/h～500ml/h。微波加湿器采用高频的震荡，再通过雾化片的高频震动使得加湿器中的水被抛离水面产生飘逸的水雾，以达到对空气加湿的目的。

优选的，在上述一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱中，所述恒温水箱的控温范围在10℃～50℃之间，精度为0.1℃。恒温水箱能够调节试验箱内的温度环境，使环境温度保持恒定和可控。

优选的，在上述一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱中，所述轴流风机的风速范围在0m/s～10m/s之间，精度为0.1m/s。利用轴流风机提供风压，通过U型管道将作用在混凝土表面上的风速均匀可控。

优选的，在上述一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱中，所述试模为采用5#～8#角钢焊接而成的方形试模；为控制混凝土在养护过程中由于体积收缩而产生裂缝，在所述试模的底板上固定有多根平行于风向的裂缝诱导器，用于释放混凝土内的拉应力。通过钢试模，能够增加试模的周转次数，较传统的硬塑材质的混凝土试模，使用寿命更长。

优选的，在上述一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱中，所述箱体的外周填充有保温层，所述箱体的外壁涂覆彩色氟碳涂料，所述箱体的内壁喷涂黑色哑光漆。保证试验箱内混凝土养护所需要的环境温度、湿度保持在温度范围内，防止试验箱内的环境温度与外界进行交换从而影响混凝土初裂结果和混凝土抗裂性能试验结果。

本发明还公开了一种混凝土早期抗裂性能的试验方法，采用上述技术方案中的混凝土早期抗裂性能环境试验箱进行试验，还配备了用于运输所述试模的小推车和用于提升所述试模的提升机，包括以下步骤：

S1、通过操作柜控制微波加湿器、翅片除湿机、恒温水箱和轴流风机，使环境试验箱内部达到混凝土养护所需的温湿度及风速，并使其恒定；

S2、混凝土生产完毕后，将混凝土装入试模中，并振捣均匀；

S3、通过小推车将装好混凝土的试模运输到提升机处，提升机将试模提升到与滑轨相适应的高度，试模通过滑轨滑入混凝土裂缝发展室内，关闭密封箱门，对混凝土进行养护；

S4、开启裂缝采集器，裂缝采集器控制摄像机对混凝土的外周进行拍照，裂缝采集器对照片进行收集和分析，进而得出混凝土初裂时间和养护时间内的裂缝发展情况。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱及试验方法，通过提升机和滑轨将装有混凝土试件的试模轻松的送入试验箱内，减少了试验人员的劳动强度；U型管道的设置，能够保证混凝土表面风速均匀循环；通过微波加湿器和轴流风机的作用使混凝土表面保持足够的湿润；微波加湿器和翅片除湿机的作用能够使裂缝发展室内的湿度保持在恒定的范围；恒温水箱为试验过程提供温度的温度环境；裂缝采集器能够记录混凝土初裂时间和养护过程中裂缝的发展情况。本发明提供的试验箱能够在试验箱中进行风速、环境温度和环境湿度的控制，模拟不同环境条件测试混凝土早期开裂情况，对整个混凝土的开裂过程进行有效的监控，得到混凝土早期养护过程中的初裂时间，试验人员可以参考初裂时间对混凝土的性能进行调整，保证建设工程结构物的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的试验箱剖视图；

图2为本发明提供的混凝土试模提升示意图；

图3为本发明提供的小推车结构示意图。

其中：

1-密封箱门；

2-箱体；

21-第一腔室；22-第二腔室；221-第二隔板；23-第三腔室；24-第一隔板；

3-微波加湿器；4-翅片除湿机；5-恒温水箱；6-轴流风机；7-U型管道；8-滑轨；9-试模；10-盖板；11-摄像机；12-光源；13-操作柜；14-裂缝采集器；15-提升机；16-小推车。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见附图1，本发明实施例公开了一种混凝土早期抗裂性能环境试验箱，包括：

箱体2，箱体2上转动连接有密封箱门1；箱体2内通过两个垂直箱体2底板布置的第一隔板24依次分隔为第一腔室21、第二腔室22和第三腔室23；在第二腔室22内通过垂直于两个第一隔板24的第二隔板221分隔为多个试验舱；

U型管道7，U型管道7的数量为多个，多个U型管道7设在第一腔室21与第二腔室22内，多个U型管道7的开口端垂直于两个第一隔板24固定连接，并与试验舱连通形成密闭的循环风道；

环境控制系统，环境控制系统包括微波加湿器3、翅片除湿机4、恒温水箱5及轴流风机6；微波加湿器3固定在第三腔室23的顶部；翅片除湿机4固定在第三腔室23中部并与微波加湿器3串联；恒温水箱5固定在第三腔室23底部并与翅片除湿机4串联；轴流风机6的出风口与U型管道7的底部连通；

裂缝检测系统，裂缝检测系统与第二腔室22连接用于检测混凝土裂缝的发展情况；

操作柜13，操作柜13设在箱体2外用于操控环境控制系统与裂缝检测系统。

试验舱内包括滑轨8、试模9和盖板10；滑轨8数量为多根，多根滑轨8分别对称固定在对应第二腔室22箱体2的底板上方和第二隔板221的上板面；试模9与滑轨8滑动连接，盖板10平行第二隔板221方向固定在试模9的上方；其中，试模9与盖板10之间形成混凝土裂缝发展室并与多个U型管道7的开口端连通。

裂缝检测系统包括光源12、摄像机11和裂缝采集器14；光源12的数量为多个，多个光源12分别对称固定在对应第二腔室22的箱体2的顶板内侧和第二隔板221的下板面；摄像机11固定在相邻两个光源12之间；裂缝采集器14设在箱体2的外部并与多个摄像机11通过导线连接。

为了进一步优化上述技术方案，微波加湿器3的加湿原理是采用高频的震荡，再通过雾化片的高频震动使得加湿器中的水被抛离水面产生飘逸的水雾，达到空气加湿的目的，其震荡频率为2.4Mhz，加湿量为300ml/h～500ml/h，翅片除湿机4日除湿量可达20L～30L，微波加湿器3和翅片除湿机4协同作用可保证箱体2内湿度在30％～80％。

为了进一步优化上述技术方案，恒温水箱5控温范围在10℃～50℃，以调控箱体2内的温度，精度为0.1℃。

为了进一步优化上述技术方案，轴流风机6风速可调控，风速范围在0m/s～10m/s，其调控精度为0.1m/s。

为了进一步优化上述技术方案，试模9为采用7.5#角钢焊接而成的方形，试模高为10.5cm，试模9的侧壁和底板厚度均为0.6cm，并通过螺栓紧固；试模9的底板上固定有多根平行于风向放置的裂缝诱导器，多根裂缝诱导器均通过5cm×5cm角钢、4cm×4cm角钢和0.5cm×5cm钢板焊接组成。裂缝诱导器的设置可以控制混凝土在养护过程中由于体积收缩而产生裂缝，释放混凝土养护过程中内部的拉应力，防止因混凝土体积收缩而开裂从而影响混凝土的抗裂性能。

为了进一步优化上述技术方案，箱体2的外周填充岩棉或聚氨酯保温材料作为保温层，箱体2的外壁涂覆彩色氟碳涂料，箱体2的内壁喷涂黑色哑光漆，保证箱体2内的试验环境的稳定。

在本实施例中，盖板10为有机玻璃盖板，摄像机位于盖板10上方70cm处，采用工业摄像头，能够清晰的对盖板内的混凝土试件进行拍照。

在本实施例中，光源12为白色5w LED灯，位于第二腔室22上下两个试验舱的顶部，置于与摄像机11相平行处的前后两侧，光源12与摄像机11之间的距离为29cm。

在本实施例中，操作柜对试验箱内的温度、湿度、风速和灯光等所有参数进行设定、控制及记录。

实施例2：

本实施例提供了一种混凝土早期抗裂性能的试验方法，采用实施例1中的试验箱进行试验；

参见附图2和3，本实施例在实施例1的基础上还配备了小推车16和提升机15，包括以下步骤：

S1、通过操作柜控制微波加湿器3、翅片除湿机4、恒温水箱5和轴流风机6，使环境试验箱内部达到混凝土养护所需的温度、湿度及风速，并使其保持恒定；

S2、混凝土生产完毕后，将混凝土装入试模9中，并振捣均匀；

S3、通过小推车16将装好混凝土的试模9运输到提升机15处，提升机15将试模9提升到与滑轨8相适应的高度，试模9通过滑轨8滑入混凝土裂缝发展室内，关闭密封箱门1，对混凝土进行养护；

S4、开启裂缝采集器14，裂缝采集器14控制摄像机11对混凝土的外周进行拍照，裂缝采集器14对照片进行收集和分析，进而得出混凝土初裂时间和养护时间内的裂缝发展情况。

采用本发明提供的试验箱进行混凝土早期抗裂性能试验，能够在试验箱中进行风速、环境温度和环境湿度的控制，模拟不同环境条件测试混凝土早期开裂情况。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。