水泥基材料膨胀/收缩应力测试方法

摘要

本发明涉及水泥基材料膨胀/收缩应力测试方法，采用水泥基材料膨胀/收缩应力测试装置，所述水泥基材料膨胀/收缩应力测试装置包括同轴设置且高度相同的内、外圆环、相互电连接的应变测试装置和数据采集装置，所述内、外圆环材质相同，所述应变测试装置包括多个测试应变片，所述测试应变片在外圆环外表面和内圆环内表面上沿周向均匀分布，每个测试应变片均与数据采集装置电连接，将水泥基材料浇筑在内、外圆环之间，测试内外圆环的应变，按式(I)计算水泥基材料内半径为r处的膨胀/收缩应力。本发明的主要优点如下：a.试验装置简单，操作简便，b.约束应力均匀，c.可实现自加水成型开始的测试，测试过程无需搬动试件，可以实现测试的连续、自动化。

主权项

1.一种水泥基材料膨胀应力测试方法，其特征在于，采用水泥基材料膨胀应力测试装置，所述水泥基材料膨胀应力测试装置包括同轴设置且高度相同的内、外圆环、相互电连接的应变测试装置和数据采集装置，所述内、外圆环材质相同，所述应变测试装置包括多个测试应变片，所述测试应变片在外圆环外表面和内圆环内表面上沿周向均匀分布，每个测试应变片均与数据采集装置电连接，将水泥基材料浇筑在内、外圆环之间，测试内外圆环的应变，按下式计算水泥基材料内半径为r处的膨胀应力：$\mathrm{\sigma c}=\frac{\frac{{R_3}^2}{r^2}+1}{\frac{{R_2}^2}{{R_3}^2}-1}{P}_1-\frac{\frac{{R_2}^2}{r^2}+1}{1-\frac{{R_2}^2}{{R_3}^2}}{P}_2---\left(I\right)$式（Ⅰ）中，R₁、R₂、R₃、R₄依次为内圆环的内、外半径、外圆环的内、外半径；P₁和P₂分别是作用在外环和内环上的应力，$P_1=-{ϵ}_I*\mathrm{Es}\frac{{R_2}^2-{R_1}^2}{{{2R}_2}^2}$$P_2=-{ϵ}_O*\mathrm{Es}\frac{{R_4}^2-{R_3}^2}{{{2R}_3}^2}$其中，ε_I为实测内圆环应变；ε_O为实测外圆环应变；E_S为圆环的弹性模量；上述内、外圆环的尺寸确定方法如下：a)内圆环的外半径R₂为50mm-200mm；b)外圆环的内半径R₃为R₂+t，其中t为所成型水泥基材料的厚度；c)内圆环内半径R₁根据所需要约束度，由约束度Ψ的计算公式推算得到$\psi =1-\frac{E_C^{\prime }}{E_S}·\frac{1}{\frac{E_C^{\prime }}{E_S}-\frac{1-{\left(\frac{R_1}{R_2}\right)}^2}{1-{\left(\frac{R_3}{R_2}\right)}^2}·\frac{[(1+v_C){\left(\frac{R_3}{R_2}\right)}^2+(1-v_C)]}{[(1+v_S){\left(\frac{R_1}{R_2}\right)}^2+(1-v_S)]}}---\left(\mathrm{II}\right)$其中E_S圆环的弹性模量；E_C’被测的水泥基材料的弹性模量；ν_S圆环的泊松比；ν_C被测的水泥基材料的泊松比；将已确定参数带入式（Ⅱ）即可得到R₁，d)外圆环壁厚（R₄–R₃）等于（R₂-R₁）～1.2×（R₂-R₁）；所述水泥基材料为水泥净浆或砂浆时，所述内圆环的高度h为25～40mm，所述水泥基材料为混凝土时，所述内圆环的高度h为混凝土中集料最大粒径的3倍以上；所述内、外圆环的材质为低碳钢或Invar钢。