1.一种混凝土约束应力成分分离方法,包括如下步骤:
1)制备对比用的混凝土试件;
11)制备混凝土试件模具和约束钢筋;取三个相同的混凝土模具,混凝土模具具有上端开口的内腔,在混凝土模具的内腔的两个端板上穿设约束钢筋,约束钢筋与端板之间仅存在支承力;所述的约束钢筋中部光圆,两端预制螺纹;应变片沿钢筋轴向粘贴于约束钢筋中部,应变片表面覆盖防水涂层,应变片连接数据采集仪;
其中,第一混凝土试件、第二混凝土试件中的约束钢筋都是普钢钢筋,第三混凝土试件中的约束钢筋是殷钢钢筋;所述的普钢钢筋和殷钢钢筋刚度相等,即E普钢钢筋×A普钢钢筋=E殷钢钢筋×A殷钢钢筋,其中E普钢钢筋和E殷钢钢筋分别表示普钢钢筋和殷钢钢筋的弹性模量,A普钢钢筋和A殷钢钢筋分别表示钢筋的截面面积;
12)浇筑混凝土,振捣密实,制备有钢筋约束的混凝土试件,将试件表面覆盖保鲜膜进行养护;
13)按照要求干燥开始的时间,将三个模具的侧板和端板拆除,第一混凝土试件、第三混凝土试件用铝箔纸进行包裹防止其水分散失,第二混凝土试件则完全暴露于设定的湿度环境中,将三个试件置于相同的环境温度中;
2)测量采集各混凝土试件钢筋的应变参数,计算混凝土约束应力;
第一混凝土试件、第二混凝土试件、第三混凝土试件中采集到的钢筋应变数据分别计为ε1、ε2和ε3,由于钢筋与混凝土同步变形,混凝土的约束力等于钢筋所受力。根据公式计算得三个混凝土试件的约束应力σ1、σ2和σ3。其中Es表示钢筋材料的弹性模量,As表示钢筋的截面面积,Ac表示混凝土的截面面积。
3)分离混凝土约束应力成分;
第一混凝土试件的约束应力σ1包含了约束状态下混凝土自收缩应力;第二混凝土试件的约束应力σ2包含了约束状态下混凝土自收缩应力和干燥收缩应力;第三混凝土试件的约束应力σ3包含了约束状态下混凝土自收缩应力和温度应力。因此可按照下述公式分离出约束状态下混凝土试件的自收缩应力σas、温度应力σT和干燥收缩应力σds:自收缩应力σas=σ1;
干燥收缩应力σds=σ2‑σ1;
温度应力σT=σ3‑σ1。
2.一种不同约束程度下的混凝土约束应力成分分离系统,其特征在于:包括第一混凝土试件、第二混凝土试件、第三混凝土试件,所述的三种混凝土试件均由一个相同的混凝土模具穿设钢筋后浇筑混凝土制成,混凝土模具由侧板和端板连接在底板上围合成上端开口的内腔,内腔的底部垫有特氟龙垫片,端板内侧设有珍珠棉片;两个端板的中心开孔且孔径直径略大于钢筋的直径;所述的钢筋中部光圆,两端预制螺纹;应变片沿钢筋轴向粘贴于钢筋中部,应变片表面覆盖防水涂层,应变片连接数据采集仪;
其中,第一混凝土试件、第二混凝土试件中的钢筋都是普钢钢筋,第三混凝土试件中的钢筋是殷钢钢筋;所述的普钢钢筋和殷钢钢筋刚度相等,即E普钢钢筋×A普钢钢筋=E殷钢钢筋×A殷钢钢筋,其中E普钢钢筋和E殷钢钢筋分别表示普钢钢筋和殷钢钢筋的弹性模量,A普钢钢筋和A殷钢钢筋分别表示钢筋的截面面积。
按照要求干燥开始的时间,将三个模具的侧板和端板拆除,第一混凝土试件、第三混凝土试件均包裹在能阻止水分蒸发的膜中,第二混凝土试件则完全暴露于设定的湿度环境中,三个试件置于相同的环境温度中。
数据采集仪连接一个计算装置,计算装置的计算过程如下:第一混凝土试件、第二混凝土试件、第三混凝土试件中采集到的钢筋应变数据分别计为ε1、ε2和ε3,由于钢筋与混凝土同步变形,混凝土的约束力等于钢筋所受力。根据公式计算得三个混凝土试件的约束应力σ1、σ2和σ3。其中Es表示钢筋材料的弹性模量,As表示钢筋的截面面积,Ac表示混凝土的截面面积。
再分离出约束状态下混凝土试件的自收缩应力σas、温度应力σT和干燥收缩应力σds:自收缩应力σas=σ1;
干燥收缩应力σds=σ2‑σ1;
温度应力σT=σ3‑σ1。
3.如权利要求2所述的一种不同约束程度下的混凝土约束应力成分分离系统,其特征在于:每个混凝土试件中的普钢钢钢筋或殷钢钢筋是一根或多根。
4.如权利要求2所述的一种不同约束程度下的混凝土约束应力成分分离系统,其特征‑6
在于:普钢钢筋线膨胀系数为(8‑12)×10 /℃,弹性模量E为180‑220GPa;殷钢钢筋线膨胀‑6
系数小于1.5×10 /℃,弹性模量E为120‑160GPa。
5.如权利要求2所述的一种不同约束程度下的混凝土约束应力成分分离系统,其特征在于:普钢约束混凝土试件和殷钢约束混凝土试件是单个或多个试件。