專利名稱：一種混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工程結構試驗測量技術領域，尤其是指一種混凝土結構收縮變形的監(jiān)
測裝置和方法。
背景技術：
在工業(yè)與民用建筑領域，對于一些重要的大型混凝土結構或大型預應力混凝土結構(例如，核電站安全殼、道路橋梁、大型工業(yè)廠房等)，一般都需要在該混凝土結構的整個壽期內對該結構的受力狀況進行跟蹤監(jiān)測，從而確保該混凝土結構的正常運行和使用。
隨著時間的推移，實際應用環(huán)境中的各種混凝土結構除了因為受到外部應力而產生變形之外，還會因為混凝土結構的收縮而產生收縮變形，即混凝土結構在空氣中硬結時，將由于逐漸散熱和硬化過程而使得該混凝土結構的體積縮小，從而產生收縮變形。當上述收縮變形所產生的收縮應力超過混凝土的極限抗拉強度時，將會在該混凝土結構中產生收縮裂縫，從而影響該混凝土結構的安全性。因此，為了保證混凝土結構的安全性，需要對混凝土結構內部的收縮變形進行跟蹤監(jiān)測。 在現有技術中，一般多采用規(guī)范中的經驗數據來預測混凝土結構內部的收縮應力，或者是通過棱柱體標準試件來對混凝土結構內部的收縮應力進行檢測。然而，導致混凝土結構產生收縮變形的影響因素有很多種，除混凝土結構自身的原材料、配合比、期齡之外，該混凝土結構的使用環(huán)境溫度、濕度等都是決定該混凝土結構收縮程度的重要條件，不同的混凝土結構內部所產生的收縮變形并不一致，所以實際應用環(huán)境中的混凝土結構內部的收縮應力一般也很難與規(guī)范中的經驗數據一致；另外，除了收縮變形外，大型的混凝土結構一般還會因為受到外部應力而產生受力變形，因此，在使用棱柱體標準試件進行檢測時，其檢測結果中除了收縮變形之外，還將包括該混凝土結構受到外部應力而產生的受力變形，由此導致對上述收縮變形和受力變形難以進行區(qū)分，從而無法對混凝土內部的收縮變形進行精確的監(jiān)測。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝
置和方法，從而對混凝土內部的收縮變形進行精確地監(jiān)測。 為達到上述目的，本發(fā)明實施例中的技術方案是這樣實現的 —種混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置，該裝置包括金屬桶、松軟層和應變計；其中， 所述金屬桶的開口面的邊緣具有向外的水平翻邊；且在使用狀態(tài)時，所述金屬桶的腔體內、外均灌有混凝土 ；所述金屬桶用于替代該金屬桶的腔體中的混凝土承受相應的荷載； 所述松軟層，貼附于所述金屬桶的內表面，用于將所述金屬桶內的混凝土與所述金屬桶隔離；
所述應變計，位于所述金屬桶的腔體中的混凝土內，用于監(jiān)測混凝土結構的收縮變形；從所述應變計的一端引出的一根引線伸出于所述待監(jiān)測的混凝土結構之外，用于讀取所述應變計的讀數。 —種混凝土結構收縮變形的監(jiān)測方法，該方法包括 將內表面貼附有松軟層、且開口面的邊緣具有向外的水平翻邊的金屬桶豎直向上埋設于待監(jiān)測的混凝土結構中；向所述金屬桶的腔體中澆筑混凝土； 在向所述金屬桶的腔體中澆筑混凝土時，將應變計設置于所述金屬桶的腔體中的混凝土內，并從所述應變計的一端引出一根引線伸出于所述待監(jiān)測的混凝土結構之外，用于獲取所述應變計的讀數； 在完成混凝土的澆筑后，根據所述應變計的讀數，監(jiān)測混凝土結構收縮變形。
綜上可知，本發(fā)明的實施例中提供了一種混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置和方法。由于上述裝置被埋設在待監(jiān)測的混凝土結構的內部，可實時監(jiān)測該待監(jiān)測的混凝土結構收縮變形的數據；且該裝置中的金屬桶以及松軟層承載了所述腔體內的混凝土所受的各種外部應力，使得金屬桶所圍成的腔體中的混凝土結構處于零應力狀態(tài)，因此所述應變計所監(jiān)測的混凝土結構的變形僅為收縮變形，而并不包含受力變形。因此，通過使用上述的裝置和方法，可對大型混凝土結構在整個壽期內收縮變形的情況進行實時而精確地監(jiān)測，從而可對工程結構進行可靠的安全評估。


圖1為本發(fā)明實施例中一種混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置的示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例中另一種混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置的示意圖。
圖3為本發(fā)明實施例中混凝土結構收縮變形的監(jiān)測方法的流程圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點表達得更加清楚明白，下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明再作進一步詳細的說明。 圖1和圖2均為本發(fā)明實施例中混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置的示意圖。該混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置應用于混凝土結構1中，即在使用時，需將該混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置豎直向上埋設在待監(jiān)測的混凝土結構1中。如圖1和圖2所示，本發(fā)明實施例中混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置包括金屬桶2、松軟層3和應變計4。
所述金屬桶2，具有一豎直向上的開口面；在該金屬桶2的開口面的邊緣具有向外的水平翻邊5，用于分擔所述開口面的邊緣對于混凝土結構的作用力，以免破壞整個待監(jiān)測的混凝土結構的完好性。該水平翻邊5可以是圓環(huán)狀的翻邊，且該水平翻邊5的厚度與金屬桶2的厚度相等。另外，所述金屬桶2可由鋼、鐵或合金等金屬制成，具有一定的剛度和厚度，從而可以用于替代該金屬桶2所圍成的腔體中的混凝土承受相應的荷載(例如，外部的各種應力)，保持整個待監(jiān)測的混凝土結構的完好性，因此，可根據具體應用環(huán)境預先確定所述金屬桶2的厚度、長度深度、底部外徑面積、開口面面積、水平翻邊5在水平方向的寬度以及制造所述金屬桶2的材料等。此外，所述金屬桶2的腔體可以是圓柱狀腔體(如圖1所示，具有該腔體形狀的金屬桶比較便于制造)、圓臺狀腔體(如圖2所示，具有該腔體形狀
4的金屬桶比較便于施工，例如，便于灌注混凝土等)或其它形狀的腔體，且在使用狀態(tài)時，在金屬桶2的腔體內、外均灌有混凝土。由于金屬桶2具有一開口面，使得所述腔體內、外的混凝土為一個整體，從而使得所述腔體內、外的混凝土在濕度、溫度上均保持一致，因此，只需對所述腔體內的混凝土結構的收縮變形進行監(jiān)測，即可獲知整個待監(jiān)測的混凝土結構的收縮變形。此外，所述金屬桶2可通過沖壓的方式一次制成，也可通過焊接的方式制成；可使用本領域中常用的制造方法完成所述金屬桶2的制造，具體的制造方法在此不再贅述。
所述松軟層3貼附于所述金屬桶2的內表面，用于將金屬桶2內的混凝土與金屬桶2隔離。該松軟層3可以由各種松軟材料(例如，泡沫塑料、油氈或密封膏等)制成。通過上述的金屬桶2和松軟層3，可使得金屬桶2內部的混凝土不受腔體外部的應力的影響，從而處于零應力狀態(tài)。另外，由于混凝土結果所產生的收縮形變一般都比較小，因此所述松軟層3的厚度可以遠小于所述金屬桶2的桶壁的厚度，且該松軟層3的厚度可根據實際應用情況而預先設定。此外，所述松軟層3可通過相應的粘接物或其它常用的粘接方式貼附于所述金屬桶2的內表面，具體的貼附方法在此不再贅述。 所述應變計4，位于(例如，豎直放置或水平放置)于上述金屬桶2圍成的腔體中的混凝土內，用于監(jiān)測混凝土結構的收縮變形。另外，從所述應變計4的一端引出的一根引線伸出于所述待監(jiān)測的混凝土結構之外(圖1和圖2中均未示出)，用于讀取所述應變計4的讀數，從而對整個待監(jiān)測的混凝土結構的收縮變形進行監(jiān)測，把混凝土結構的收縮變形從綜合變形中區(qū)分出來。 在本發(fā)明較佳的實施例中，在具體的應用場景下(例如，在某核電站的安全殼內)，可根據應用環(huán)境的特殊要求，將上述混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置埋設在待監(jiān)測的混凝土結構的低應力區(qū)域。在具體的實施例中，所述金屬桶的腔體為圓柱狀腔體，該金屬桶的外徑為114毫米(mm)、長度為330mm，松軟層為泡沫塑料制成。在實測過程中，上述混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置取得了良好的監(jiān)測效果。 圖3為本發(fā)明實施例中混凝土結構收縮變形的監(jiān)測方法的流程圖。如圖3所示，
本發(fā)明實施例中混凝土結構收縮變形的監(jiān)測方法包括如下所述的步驟 步驟301，將所述金屬桶豎直向上埋設于待監(jiān)測的混凝土結構中；向所述金屬桶
的腔體中澆筑混凝土。 具體來說，在本發(fā)明實施例中，可在進行混凝土澆筑之前，就將上述混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置中的金屬桶豎直向上埋設于待監(jiān)測的混凝土結構所在的區(qū)域中，然后進行混凝土澆筑，例如，向所述金屬桶的腔體中澆筑混凝土。 步驟302，在向所述金屬桶的腔體中澆筑混凝土時，將應變計設置于所述金屬桶的腔體中的混凝土內。 具體來說，在本發(fā)明實施例中，在向所述金屬桶的腔體中澆筑混凝土時，還需將上
述的應變計設置于所述金屬桶的腔體中的混凝土內。較佳的，當所述金屬桶的腔體中所澆
筑的混凝土體積達到所述金屬桶的腔體體積的二分之一時，將應變計設置于所述金屬桶的
腔體中的混凝土內；然后，完成所述金屬桶的腔體的混凝土的澆筑。最后，從所述應變計的
一端引出一根引線伸出于待監(jiān)測的混凝土結構之外，用于獲取該應變計的讀數。 此外，在進行混凝土澆筑之前，還可預先根據具體應用環(huán)境確定所述監(jiān)測混凝土
結構收縮變形的裝置中的金屬桶2的厚度、深度、底部面積、開口面面積、水平翻邊5在水平方向的寬度或制造所述金屬桶2的材料等。 步驟303，在完成混凝土的澆筑后，根據所述應變計的讀數，監(jiān)測混凝土結構收縮變形。 具體來說，在本發(fā)明實施例中，可根據上述應變計的引線獲取該應變計的讀數，從而根據該應變計的讀數對待監(jiān)測的混凝土結構的收縮變形進行監(jiān)測。 由上可知，當使用本發(fā)明實施例所提供的上述混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置和方法時，由于該裝置被埋設在待監(jiān)測的混凝土結構的內部，可實時監(jiān)測該待監(jiān)測的混凝土結構的收縮變形；且該裝置中的金屬桶以及松軟層承載了所述腔體內的混凝土所受的各種外部應力，使得金屬桶所圍成的腔體中的混凝土結構處于零應力狀態(tài)，因此所述應變計所監(jiān)測的混凝土結構的變形僅為收縮變形，而并不包含受力變形。因此，通過使用上述的裝置和方法，可對大型混凝土結構在整個壽期內收縮變形的情況進行實時而精確地監(jiān)測，從而可對工程結構進行可靠的安全評估。 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
一種混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置，其特征在于，該裝置包括金屬桶、松軟層和應變計；其中，所述金屬桶的開口面的邊緣具有向外的水平翻邊；且在使用狀態(tài)時，所述金屬桶的腔體內、外均灌有混凝土；所述金屬桶用于替代該金屬桶的腔體中的混凝土承受相應的荷載；所述松軟層，貼附于所述金屬桶的內表面，用于將所述金屬桶內的混凝土與所述金屬桶隔離；所述應變計，位于所述金屬桶的腔體中的混凝土內，用于監(jiān)測混凝土結構的收縮變形；從所述應變計的一端引出的一根引線伸出于所述待監(jiān)測的混凝土結構之外，用于讀取所述應變計的讀數。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述金屬桶的材料為鋼、鐵或合金。
3. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述水平翻邊的厚度與金屬桶的桶壁的厚度相等。
4. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述金屬桶的腔體為圓柱狀腔體或圓臺狀腔體。
5. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述松軟層的材料為松軟材料。
6. 根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述松軟材料為泡沫塑料、油氈或密封
7. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述松軟層的厚度小于所述金屬桶的桶壁的厚度。
8. —種混凝土結構收縮變形的監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括將內表面貼附有松軟層、且開口面的邊緣具有向外的水平翻邊的金屬桶豎直向上埋設于待監(jiān)測的混凝土結構中；向所述金屬桶的腔體中澆筑混凝土；在向所述金屬桶的腔體中澆筑混凝土時，將應變計設置于所述金屬桶的腔體中的混凝土內，并從所述應變計的一端引出一根引線伸出于所述待監(jiān)測的混凝土結構之外，用于獲取所述應變計的讀數；在完成混凝土的澆筑后，根據所述應變計的讀數，監(jiān)測混凝土結構收縮變形。
9. 根據權利要求8所述的方法，其特征在于，該方法還包括根據具體應用環(huán)境確定所述金屬桶的厚度、深度、底部面積、開口面面積、所述水平翻邊在水平方向的寬度或制造所述金屬桶的材料。
10. 根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述在向所述金屬桶的腔體中澆筑混凝土時，將應變計設置于所述金屬桶的腔體中的混凝土內包括當所述金屬桶的腔體中所澆筑的混凝土體積達到所述金屬桶的腔體體積的二分之一時，將所述應變計設置于所述金屬桶的腔體中的混凝土內；然后，完成所述金屬桶的腔體的混凝土的澆筑。
全文摘要
本發(fā)明的實施例中公開了一種混凝土結構收縮變形的監(jiān)測裝置，該裝置包括金屬桶、松軟層和應變計。本發(fā)明的實施例中還公開了一種混凝土結構收縮變形的監(jiān)測方法。通過使用上述的裝置和方法，可對大型混凝土結構在整個壽期內收縮變形的情況進行實時而精確地監(jiān)測，從而可對工程結構進行可靠的安全評估。
文檔編號G01B21/32GK101750047SQ20081023936
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權日2008年12月11日
發(fā)明者張會東, 張際斌, 徐海翔, 林松濤, 王永煥 申請人:中冶建筑研究總院有限公司