专利名称：一种混凝土结构收缩变形的监测装置和方法
技术领域：
本发明涉及工程结构试验测量技术领域，尤其是指一种混凝土结构收縮变形的监
测装置和方法。
背景技术：
在工业与民用建筑领域，对于一些重要的大型混凝土结构或大型预应力混凝土结构(例如，核电站安全壳、道路桥梁、大型工业厂房等)，一般都需要在该混凝土结构的整个寿期内对该结构的受力状况进行跟踪监测，从而确保该混凝土结构的正常运行和使用。
随着时间的推移，实际应用环境中的各种混凝土结构除了因为受到外部应力而产生变形之外，还会因为混凝土结构的收縮而产生收縮变形，即混凝土结构在空气中硬结时，将由于逐渐散热和硬化过程而使得该混凝土结构的体积縮小，从而产生收縮变形。当上述收縮变形所产生的收縮应力超过混凝土的极限抗拉强度时，将会在该混凝土结构中产生收縮裂缝，从而影响该混凝土结构的安全性。因此，为了保证混凝土结构的安全性，需要对混凝土结构内部的收縮变形进行跟踪监测。 在现有技术中，一般多采用规范中的经验数据来预测混凝土结构内部的收縮应力，或者是通过棱柱体标准试件来对混凝土结构内部的收縮应力进行检测。然而，导致混凝土结构产生收縮变形的影响因素有很多种，除混凝土结构自身的原材料、配合比、期龄之外，该混凝土结构的使用环境温度、湿度等都是决定该混凝土结构收縮程度的重要条件，不同的混凝土结构内部所产生的收縮变形并不一致，所以实际应用环境中的混凝土结构内部的收縮应力一般也很难与规范中的经验数据一致；另外，除了收縮变形外，大型的混凝土结构一般还会因为受到外部应力而产生受力变形，因此，在使用棱柱体标准试件进行检测时，其检测结果中除了收縮变形之外，还将包括该混凝土结构受到外部应力而产生的受力变形，由此导致对上述收縮变形和受力变形难以进行区分，从而无法对混凝土内部的收縮变形进行精确的监测。

发明内容
有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种混凝土结构收縮变形的监测装
置和方法，从而对混凝土内部的收縮变形进行精确地监测。 为达到上述目的，本发明实施例中的技术方案是这样实现的 —种混凝土结构收縮变形的监测装置，该装置包括金属桶、松软层和应变计；其中， 所述金属桶的开口面的边缘具有向外的水平翻边；且在使用状态时，所述金属桶的腔体内、外均灌有混凝土 ；所述金属桶用于替代该金属桶的腔体中的混凝土承受相应的荷载； 所述松软层，贴附于所述金属桶的内表面，用于将所述金属桶内的混凝土与所述金属桶隔离；
所述应变计，位于所述金属桶的腔体中的混凝土内，用于监测混凝土结构的收縮变形；从所述应变计的一端引出的一根引线伸出于所述待监测的混凝土结构之外，用于读取所述应变计的读数。 —种混凝土结构收縮变形的监测方法，该方法包括 将内表面贴附有松软层、且开口面的边缘具有向外的水平翻边的金属桶竖直向上埋设于待监测的混凝土结构中；向所述金属桶的腔体中浇筑混凝土； 在向所述金属桶的腔体中浇筑混凝土时，将应变计设置于所述金属桶的腔体中的混凝土内，并从所述应变计的一端引出一根引线伸出于所述待监测的混凝土结构之外，用于获取所述应变计的读数； 在完成混凝土的浇筑后，根据所述应变计的读数，监测混凝土结构收縮变形。
综上可知，本发明的实施例中提供了一种混凝土结构收縮变形的监测装置和方法。由于上述装置被埋设在待监测的混凝土结构的内部，可实时监测该待监测的混凝土结构收縮变形的数据；且该装置中的金属桶以及松软层承载了所述腔体内的混凝土所受的各种外部应力，使得金属桶所围成的腔体中的混凝土结构处于零应力状态，因此所述应变计所监测的混凝土结构的变形仅为收縮变形，而并不包含受力变形。因此，通过使用上述的装置和方法，可对大型混凝土结构在整个寿期内收縮变形的情况进行实时而精确地监测，从而可对工程结构进行可靠的安全评估。


图1为本发明实施例中一种混凝土结构收縮变形的监测装置的示意图。
图2为本发明实施例中另一种混凝土结构收縮变形的监测装置的示意图。
图3为本发明实施例中混凝土结构收縮变形的监测方法的流程图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。 图1和图2均为本发明实施例中混凝土结构收縮变形的监测装置的示意图。该混凝土结构收縮变形的监测装置应用于混凝土结构1中，即在使用时，需将该混凝土结构收縮变形的监测装置竖直向上埋设在待监测的混凝土结构1中。如图1和图2所示，本发明实施例中混凝土结构收縮变形的监测装置包括金属桶2、松软层3和应变计4。
所述金属桶2，具有一竖直向上的开口面；在该金属桶2的开口面的边缘具有向外的水平翻边5，用于分担所述开口面的边缘对于混凝土结构的作用力，以免破坏整个待监测的混凝土结构的完好性。该水平翻边5可以是圆环状的翻边，且该水平翻边5的厚度与金属桶2的厚度相等。另外，所述金属桶2可由钢、铁或合金等金属制成，具有一定的刚度和厚度，从而可以用于替代该金属桶2所围成的腔体中的混凝土承受相应的荷载(例如，外部的各种应力)，保持整个待监测的混凝土结构的完好性，因此，可根据具体应用环境预先确定所述金属桶2的厚度、长度深度、底部外径面积、开口面面积、水平翻边5在水平方向的宽度以及制造所述金属桶2的材料等。此外，所述金属桶2的腔体可以是圆柱状腔体(如图1所示，具有该腔体形状的金属桶比较便于制造)、圆台状腔体(如图2所示，具有该腔体形状
4的金属桶比较便于施工，例如，便于灌注混凝土等)或其它形状的腔体，且在使用状态时，在金属桶2的腔体内、外均灌有混凝土。由于金属桶2具有一开口面，使得所述腔体内、外的混凝土为一个整体，从而使得所述腔体内、外的混凝土在湿度、温度上均保持一致，因此，只需对所述腔体内的混凝土结构的收縮变形进行监测，即可获知整个待监测的混凝土结构的收縮变形。此外，所述金属桶2可通过冲压的方式一次制成，也可通过焊接的方式制成；可使用本领域中常用的制造方法完成所述金属桶2的制造，具体的制造方法在此不再赘述。
所述松软层3贴附于所述金属桶2的内表面，用于将金属桶2内的混凝土与金属桶2隔离。该松软层3可以由各种松软材料(例如，泡沫塑料、油毡或密封膏等)制成。通过上述的金属桶2和松软层3，可使得金属桶2内部的混凝土不受腔体外部的应力的影响，从而处于零应力状态。另外，由于混凝土结果所产生的收縮形变一般都比较小，因此所述松软层3的厚度可以远小于所述金属桶2的桶壁的厚度，且该松软层3的厚度可根据实际应用情况而预先设定。此外，所述松软层3可通过相应的粘接物或其它常用的粘接方式贴附于所述金属桶2的内表面，具体的贴附方法在此不再赘述。 所述应变计4，位于(例如，竖直放置或水平放置)于上述金属桶2围成的腔体中的混凝土内，用于监测混凝土结构的收縮变形。另外，从所述应变计4的一端引出的一根引线伸出于所述待监测的混凝土结构之外(图1和图2中均未示出)，用于读取所述应变计4的读数，从而对整个待监测的混凝土结构的收縮变形进行监测，把混凝土结构的收縮变形从综合变形中区分出来。 在本发明较佳的实施例中，在具体的应用场景下(例如，在某核电站的安全壳内)，可根据应用环境的特殊要求，将上述混凝土结构收縮变形的监测装置埋设在待监测的混凝土结构的低应力区域。在具体的实施例中，所述金属桶的腔体为圆柱状腔体，该金属桶的外径为114毫米(mm)、长度为330mm，松软层为泡沫塑料制成。在实测过程中，上述混凝土结构收縮变形的监测装置取得了良好的监测效果。 图3为本发明实施例中混凝土结构收縮变形的监测方法的流程图。如图3所示，
本发明实施例中混凝土结构收縮变形的监测方法包括如下所述的步骤 步骤301，将所述金属桶竖直向上埋设于待监测的混凝土结构中；向所述金属桶
的腔体中浇筑混凝土。 具体来说，在本发明实施例中，可在进行混凝土浇筑之前，就将上述混凝土结构收縮变形的监测装置中的金属桶竖直向上埋设于待监测的混凝土结构所在的区域中，然后进行混凝土浇筑，例如，向所述金属桶的腔体中浇筑混凝土。 步骤302，在向所述金属桶的腔体中浇筑混凝土时，将应变计设置于所述金属桶的腔体中的混凝土内。 具体来说，在本发明实施例中，在向所述金属桶的腔体中浇筑混凝土时，还需将上
述的应变计设置于所述金属桶的腔体中的混凝土内。较佳的，当所述金属桶的腔体中所浇
筑的混凝土体积达到所述金属桶的腔体体积的二分之一时，将应变计设置于所述金属桶的
腔体中的混凝土内；然后，完成所述金属桶的腔体的混凝土的浇筑。最后，从所述应变计的
一端引出一根引线伸出于待监测的混凝土结构之外，用于获取该应变计的读数。 此外，在进行混凝土浇筑之前，还可预先根据具体应用环境确定所述监测混凝土
结构收縮变形的装置中的金属桶2的厚度、深度、底部面积、开口面面积、水平翻边5在水平方向的宽度或制造所述金属桶2的材料等。 步骤303，在完成混凝土的浇筑后，根据所述应变计的读数，监测混凝土结构收縮变形。 具体来说，在本发明实施例中，可根据上述应变计的引线获取该应变计的读数，从而根据该应变计的读数对待监测的混凝土结构的收縮变形进行监测。 由上可知，当使用本发明实施例所提供的上述混凝土结构收縮变形的监测装置和方法时，由于该装置被埋设在待监测的混凝土结构的内部，可实时监测该待监测的混凝土结构的收縮变形；且该装置中的金属桶以及松软层承载了所述腔体内的混凝土所受的各种外部应力，使得金属桶所围成的腔体中的混凝土结构处于零应力状态，因此所述应变计所监测的混凝土结构的变形仅为收縮变形，而并不包含受力变形。因此，通过使用上述的装置和方法，可对大型混凝土结构在整个寿期内收縮变形的情况进行实时而精确地监测，从而可对工程结构进行可靠的安全评估。 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种混凝土结构收缩变形的监测装置，其特征在于，该装置包括金属桶、松软层和应变计；其中，所述金属桶的开口面的边缘具有向外的水平翻边；且在使用状态时，所述金属桶的腔体内、外均灌有混凝土；所述金属桶用于替代该金属桶的腔体中的混凝土承受相应的荷载；所述松软层，贴附于所述金属桶的内表面，用于将所述金属桶内的混凝土与所述金属桶隔离；所述应变计，位于所述金属桶的腔体中的混凝土内，用于监测混凝土结构的收缩变形；从所述应变计的一端引出的一根引线伸出于所述待监测的混凝土结构之外，用于读取所述应变计的读数。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属桶的材料为钢、铁或合金。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水平翻边的厚度与金属桶的桶壁的厚度相等。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属桶的腔体为圆柱状腔体或圆台状腔体。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述松软层的材料为松软材料。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述松软材料为泡沫塑料、油毡或密封
7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述松软层的厚度小于所述金属桶的桶壁的厚度。
8. —种混凝土结构收縮变形的监测方法，其特征在于，该方法包括将内表面贴附有松软层、且开口面的边缘具有向外的水平翻边的金属桶竖直向上埋设于待监测的混凝土结构中；向所述金属桶的腔体中浇筑混凝土；在向所述金属桶的腔体中浇筑混凝土时，将应变计设置于所述金属桶的腔体中的混凝土内，并从所述应变计的一端引出一根引线伸出于所述待监测的混凝土结构之外，用于获取所述应变计的读数；在完成混凝土的浇筑后，根据所述应变计的读数，监测混凝土结构收縮变形。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括根据具体应用环境确定所述金属桶的厚度、深度、底部面积、开口面面积、所述水平翻边在水平方向的宽度或制造所述金属桶的材料。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在向所述金属桶的腔体中浇筑混凝土时，将应变计设置于所述金属桶的腔体中的混凝土内包括当所述金属桶的腔体中所浇筑的混凝土体积达到所述金属桶的腔体体积的二分之一时，将所述应变计设置于所述金属桶的腔体中的混凝土内；然后，完成所述金属桶的腔体的混凝土的浇筑。
全文摘要
本发明的实施例中公开了一种混凝土结构收缩变形的监测装置，该装置包括金属桶、松软层和应变计。本发明的实施例中还公开了一种混凝土结构收缩变形的监测方法。通过使用上述的装置和方法，可对大型混凝土结构在整个寿期内收缩变形的情况进行实时而精确地监测，从而可对工程结构进行可靠的安全评估。
文档编号G01B21/32GK101750047SQ20081023936
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月11日 优先权日2008年12月11日
发明者张会东, 张际斌, 徐海翔, 林松涛, 王永焕 申请人:中冶建筑研究总院有限公司