混凝土回弹仪原理

混凝土回弹仪是用一弹簧驱动弹击锤并通过弹击杆弹击混凝土表面所产生的瞬时弹性变形的恢复力，使弹击锤带动指针弹回并指示出弹回的距离。以回弹值(弹回的距离与冲击前弹击锤至弹击杆的距离之比，按百分比计算)作为混凝土抗压强度相关的指标之一,来推定混凝土 的抗压强度。它是用于无损检测结构或构件混凝土抗压强度的一种仪器。由于回弹仪轻便、灵活、价廉、不需电源、易掌握，非常适合现场建筑工地使用，加之相应的回弹仪检定规程及回弹法检测混凝土抗压强度技术规程的制定、实施，保证了它的检测精度，目前已在我国各行业得到广泛应用。其标准能量为 2.207J,示值系统为指针直读式的中型回弾仪，它的技术性能及主要参数均符合国家计量检定规程《混凝土回弾仪》(JJG817—2011)的规定。[img=,400,724]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209021514203991_7255_5568994_3.jpg!w690x1250.jpg[/img][b]一、产品特点[/b]1、使用轻便、数值稳定、操作灵活、价廉、不需电源、易掌握；2、挂钩设计由点接触改进为面接触从而保证弹击零点起跳，改进挂钩及压簧设计使弹击更轻 松、一触即发，是适合现场无损检测的首选仪器；3、在原有基础上对前盖、尾盖及标尺增加了多重密封系统，使机芯各部件在长时 间使用后更耐污染从而保养周期大幅延长；3、弹击杆采用特殊工艺加工保证了垂直度，使其 360 度旋转弹击亦能够保证回弹数值的稳定。[b]二、产品参数[/b][img=,400,758]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209021514199040_4510_5568994_3.jpg!w690x1309.jpg[/img][b]三、常规保养方法应符合下列要求：[/b]（1）使弹击锤脱钩后取出机芯，然后卸下弹击杆（取出里面的缓冲压簧）和三联件（弹击锤、 弹击拉簧和拉簧座）；（2）用汽油清洗机芯各零部件，特别是中心导杆，弹击锤和弹击杆的内孔与冲击面。清洗后 在中心导杆上薄薄地涂上一层钟表油，其它零部件均不得涂油；（3）清理机壳内壁，卸下刻度尺，检查指针磨擦力，应为 0.5～0.8N；（4）不得旋转尾盖上已定位紧固的调零螺丝；（5）不得自制或更换零部件；（6）保养后应按要求进行率定试验，率定值应为 80±2。[img=,400,558]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/09/202209021514203512_4838_5568994_3.jpg!w690x964.jpg[/img][color=#333333]【英徕铂】英徕铂ENLAB，物性检测仪器品牌，为国内市场提供数百种物性检测仪器，为科研工作者提供检测仪器解决方案与服务[/color]

本文为smallstrong 原创作品，本作者是该作品唯一合法使用者，该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现的，均属侵权违法行为。说说历史：混凝土是目前土建施工，尤其是高层住宅建筑的主要施工材料。据说混凝土早在古代就被聪明的希腊人使用，当时的主要建筑材料是石材。但石材的可取材地区十分稀少，搬运困难，而且品质不一。后来人们发现将水泥（主要成分是硅酸盐）、砂石混合后能够形成具有一定强度的并且十分具有可塑性的形状类似石材的物体，而且最关键的是混凝土为水硬性材料，说通俗点，适合在湿度较大的环境中提升强度，或者干脆在水中，它的强度也能不断增长。当时广大建筑师对此十分长草。混凝土的中文简称为“砼”，分解开即为“人工石”，即为人造石材。但是问题又来了，混凝土和石材的特性很相似，抗压强度很好，但是抗剪切和抗拉的强度却只有其抗压强度的约十分之一。因此造成了梁以及楼板等有剪应力和拉应力参与受力的构件设计极为放不开，跨度十分之小。因此我们现在看到的古罗马神庙宫殿建筑，基本都是一个模式，虽然可能只需要极少数柱子即可承受屋面的重量，但是还是不得不缩短梁的跨度，加大梁的高度，搞的一个大型建筑立柱成林。屋顶也是尽量的盖成穹顶，加大水平角以减少对柱子的横向推力。十分浪费材料。后来这个问题被一个法国园艺师莫尼埃解决了。从花的根部包裹土壤的现象中获得灵感，将钢筋包裹进混凝土当中，从此成了钢筋混凝土的发明人。当然这也许是杜撰，就和凯库勒发现苯环结构式一样。无论怎样，钢筋混凝土的发明是有十分严谨的科学成分的。之所以这两种东西能够完美结合，是因为以下原因：1、 相近的线膨胀系数，保证两者能够“同进退”。2、 良好的粘结性，想要钢筋帮助混凝土承受拉力和剪力，需要做好钢筋的工作。在钢筋身上加上“肋条”，或者让钢筋轻度锈蚀，用钢筋调直机一拉，松脆的锈蚀立刻掉落，在钢筋表面流下无数的小坑洞。3、 混凝土中碱性的环境能够保护钢筋不锈蚀。钢筋混凝土的弱点：知道了钢筋混凝土结合的原因，也不免分析出混凝土的弱点。1、 钢筋不给力：钢筋若锈蚀严重，或者干脆能够承受的力度不够，自然整个构件会破坏；2、 混凝土不争气——氯化腐蚀、硫酸盐腐蚀和碱骨料反应：众所周知，铁块放在盐水中比放在清水中腐蚀的快。另外，水泥是碱性的，可以保护钢筋，但是碱含量过大时也能与砂石中一些二氧化硅等活性成分反映，这种反应的产物通常不具有太大强度，而且膨胀系数超大，能将混凝土涨开。同样，硫酸盐也会对混凝土造成同样的影响。3、 碳化：二氧化碳和碱是能够反应的，正如可乐能够除水碱一样。混凝土凝固后是有一定的毛细孔的，经过长期的碳化反应，一旦保护钢筋的混凝土碱性环境丧失，钢筋也面临被腐蚀的窘境。混凝土的亲戚：混凝土本身就是十分复杂的个体，它的亲戚自然也少不了。上文已述，混凝土主要是由水、水泥、砂石等组成，这里砂石被称为骨料。顾名思义，骨料即承受强度的主要物体。骨料讲究“粒径”选择，并不是越硬越大的石头就好，要讲究级配。我们想让混凝土达到的理想效果是：大石头的缝隙里主要是小石头，小石头缝隙里是小石子，小石子缝隙里是大沙粒，大沙粒缝隙里是小沙粒，其他地方填充细细的水泥以构成统一的整体。其次，水和水泥也是一对矛盾体，水灰比也是影响混凝土强度很重要的一项，水少了太稠，水多了强度低。故使用现场严禁往罐车中加水，否则可能引起严重的质量事故。例如北京市大兴区旧宫三角地明锐湾项目，就是由于私自加水而导致拆除部分结构重新浇筑，造成了极大的不良后果。上述两项加起来就是所谓的“配合比”了。商品混凝土厂家每批混凝土都要有符合规范规定的配合比要求，根据工程的要求来满足各种不同使用功能。混凝土的亲戚众多，被叫做各种外加剂和掺合料，根据不同的环境和使用功能，外加剂和掺合料的类型也五花八门，主要功能有几点：1、 加快混凝土早期增长：主要适用于冬季施工或拆模快的情况2、 延缓混凝土过快增长：夏天气温高，长距离运输防止混凝土过稠3、 减少水的用量增加流动性：防止混凝土过稠打灰不易堵塞4、 减少毛细孔增强防水性能：防水加强5、 加强混凝土防冻性能：防冻抗裂6、 防止各种不利反映：防止碱骨料反应等其他一系列不利反应。施工现场关于混凝土的实验主要有以下几个方面：1、 原材料：1.1 水泥：细度、标准稠度用水量、凝结时间、安定性、强度1.2 砂：细度模数、级配区域、含泥量、泥块含量、表观密度、堆积密度、碱活性指标1.3 碎（卵）石：级配情况、级配结果、最大粒径、含泥量、泥块含量、针、片状颗粒含量、压碎指标值、表观密度、堆积密度、碱活性指标1.4 掺合料：细度、需水量比、吸铵值、[/font

加气混凝土用铝粉的应用与制备（1.哈尔滨东轻金属粉业有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150060；2.济南大学颗粒测试研究所山东济南 250022）摘要：用干式球磨法生产加气混凝土用铝粉。根据加气混凝土的生产工艺，确定其对铝粉的性能要求。在加气混凝土用铝粉的生产工艺中，通过实践及数据分析，确定最佳工艺参数：原料铝粉粒度 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305271048_441747_388_3.jpg=630~280 μm；助磨剂加入量在 3.0%；铝粉磨内滞留时间为 16.6~19h。关键词：加气混凝土；铝粉；松装密度；粒度存；分散性差、粒度分布不均匀，生产出的加气混凝中图分类号： TF123.7 文献标识码： B文章编号： 1008-5548(2006)03-0045-03 Application and Preparation of Aluminum PowderApplied in Lightweight Concrete SONGXiao-hui1,RENZhong-jing2 (1.HarbinDongqingMetalPowderIndustryCo.Ltd,Harbin150060;2.InstitrteofParticleMeasurement,JinanUniversity,Jinan 250022, China) Abstract:The aluminum powder applied in light weight concrete was produced in mill by dry grinding.The aluminum powder’s performance was decided by the light weight concrete technology. The aluminum powder’s performance were controlled by the material’s particle size, grinding aid’s additions and grinding time.The practice and data were analyzed. The technical parameters were optimized,which was that material’s particle size was http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305271048_441747_388_3.jpg=630~280 μm, adding 3.0% grinding aid, grinding time was from 16.6h to 19h. Key words: light weight concrete；aluminum powder；bulk density； particle size为了顺应世界对资源保护的要求，我国加强了土地使用的监督，限制红砖的生产，加大对环保建材推广和应用。加气混凝土材料作为新型环保建材，得到了较快的发展。随着加气混凝土材料应用范围的扩大，其对铝粉性能的要求也越来越严格。20世纪 90年代，我国从国外引进了亲水性铝粉的加工工艺。经过 10多年的改进，铝粉在加气混泥土材料中的使用已经很成熟。近年来，新的发气材料----亲水铝膏开始发展起来。由于铝膏生产用湿墨工艺，避免了粉尘飞扬，一部分厂家认为其安全性好，从而改用铝膏生产，但铝膏的稳定性差，无法长期保存；分散性差、粒度分布不均匀，生产出的假期混凝土砖气泡不均匀，易开裂，强度不高；固体份差别较大，配料不准确，导致发气高度不一，强度差异较大；由于铝膏的流动性差，无粉体工业用人工加料，无法达到工业化大生产的要求。干法生产的铝粉，由于加工工艺连续，可保证质量稳定；粒度分布可控，可根据不同配方进行相应调整；流动性好，易于分散，可用于工业化大生产；安全性上，经十几年来不断改进，得到了很好的控制。1铝粉在加气混凝土中的应用1.1铝粉在加气混凝土中的作用机理铝作为活泼的两性金属，能够与酸、碱反应放出氢气。铝粉能够作为加气混凝土的发气剂，就应用了铝在碱性溶液中反应的化学过程。其化学反应式如下：Al+OH-+H2O=Al(OH)3+H2 ↑混凝土的浇注料浆主要由水泥、砂子、石灰和水组成，属于碱性环境。在料浆中投入铝粉后与磨细生石灰或与水泥水化生成的氢氧化钙作用，结果在料浆中生成氢气泡，随着作用加剧，气泡压力上升，并传给具有一定塑粘性强度的料浆，当气体压力超过料浆的塑性极限时，料浆开始变形，也就是发气 。在混凝土固化后，其内部形成蜂窝状结构，就形成了轻质的加气

[color=#990000]摘要：本文编译自美国交通部联邦公路管理局的技术简报，该技术简报描述了混凝土的热膨胀系数（CTE），其在混凝土路面行为中的作用，以及如何确定混凝土路面设计和分析目的的建议。讨论了“力学-经验路面设计指南”中混凝土路面性能预测模型的敏感性。描述了用于确定或估算CTE的实验室测试和其他方法，并总结了来自“长期路面性能”对路面部分的岩心所进行CTE的实验室测试结果，提供实用的指导路线来确定或估算CTE，并在设计和建造混凝土路面时考虑CTE对混凝土板对温度变化响应的影响。[/color][color=#990000]关键词：热膨胀系数,混凝土测试,混凝土公路设计,力学-经验路面设计指南[/color][color=#990000][/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][color=#990000]1. 引言[/color][/b]　　混凝土在温度升高时膨胀，在温度降低时收缩。衡量温度变化对混凝土体积变化的影响称为混凝土的热膨胀系数（CTE），定义为温度变化一度时单位长度变化量。混凝土路面混合物的CTE取决于骨料类型和饱和度。　　由于粗骨料占混凝土体积的大部分，因此对混凝土CTE影响最大的因素是粗骨料的CTE。混凝土路面施工中常用的粗骨料类型中石英的CTE最高，其他常用粗骨料类型的CTE在很大程度上取决于其石英含量。根据所用骨料类型，混凝土CTE的典型值如表8-1所示。[align=center][color=#990000]表8-1 混凝土骨料类型的热膨胀系数（CTE）（LTPP标准日期版本25.0）[/color][/align][align=center][img=混凝土骨料类型的热膨胀系数,800,448]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903251803468244_6004_3384_3.png!w900x505.jpg[/img][/align]备注1. 在LTPP标准数据25.0版本（2011年1月）中共提供了2991个CTE数据，由于骨料类型没有定义或主要骨料类型只提供了一个样品，其中628个数据无法使用，另外11个CTE异常数据并未包含在此数据表中。 粗骨料对CTE值的影响最大，但细骨料也是一个影响因素。天然砂通常含有高二氧化硅（高CTE），而制造的碎石灰石细骨料的CTE则较低。　　水泥浆的CTE对水分含量非常敏感，但由于粗骨料的影响减弱使得混凝土的CTE较低（Powers和Brownyard，1947；Yeon等人，2009）。混凝土的CTE在相对湿度约70%时最高，当混凝土完全饱和时CTE会降低20~25%（美国陆军COE 1981）。[b][color=#990000]2. CTE如何影响混凝土路面行为变化[/color][/b]　　混凝土响应温度变化时在体积上的改变是混凝土路面多种行为的起因，混凝土路面中每天和季节性温度循环变化导致衔接和裂缝的循环打开和关闭。为了使横向开裂最小化，使用具有高CTE的混凝土构造的连接路面可能需要比具有较低CTE的混凝土路面更短的接缝间距，这将增加初始建造的成本。　　在白天，当混凝土路面的顶部比路面的底部更热时，混凝土将在路面的顶部膨胀而不是在底部。如果不限制这种不同的变形（通过横向接头处的销钉、纵向接头处的连杆或两者，以及路面自身的重量），则路面将向下卷曲。另一方面，如果沿着路面边缘限制路面的白天向下卷曲，结果将造成混凝土和销钉之间的支撑应力更高。　　同样，在夜间，当混凝土路面顶部冷比路面底部更冷时，混凝土将在路面顶部收缩而不是在底部收缩。如果这种差异变形不受限制（通过横向接头处的销钉，纵向接头处的连杆或两者），则路面将向上卷曲。另一方面，如果沿着路面边缘限制路面的夜间向上卷曲，则结果将是混凝土和销钉之间的支撑应力更高。　　如果路面下方的基层足够柔软，则路面可以向上或向下卷曲，并且仍然与路面中间的基层和沿其边缘保持完全接触，如果路面平坦且与基层完全接触，则由交通车辆载荷引起的应力将不会差别很大。然而，如果路面下方的基层足够坚硬，且当路面响应深度方向温度梯度而向上或向下卷曲时，一部分路面会卷曲而不与基层接触，由交通车辆载荷对路面引起的应力将大于路面平坦且与基层完全接触时的情况。这种向上卷曲在夜间尤其是一个问题，当路面边缘和拐角处的支撑减少将导致交通车辆荷载下边缘和拐角处的应力增加。　　混凝土的CTE对连续钢筋混凝土路面（CRCP）的性能也有影响。CRCP中的钢含量设计为可以达到相当均匀的裂缝间距，并且是在约1~2米范围内。裂缝间距太短可能会增加冲孔的可能性，裂缝间隔过长可能会增加钢材断裂的可能性。如果混凝土的CTE高于钢设计中的假定（或隐含值），则可能无法实现所希望的裂缝间距和均匀性。因此，在设计阶段确定混凝土CTE（基于过去的经验或新测试）、调整设计以达到所需的性能水平并要求在施工期间验证CTE值就变得非常重要。[color=#990000][b]3. 热膨胀系数测试方法[/b][/color]　　确定混凝土CTE的AASHTO测试方法是T 336-11。该实验室测试包括测量直径为10 mm的饱和混凝土芯材或圆柱体的长度变化，同时温度从10℃升至50℃然后将温度降低到10℃。混凝土样品和测量装置完全浸泡在水浴中以在测试期间保持混凝土的饱和度，虽然100%饱和度混凝土的CTE不如水分含量稍低时CTE，但实验室测试是在饱和样品上进行以便控制水分含量。来自两家供应商的CTE测试设备和安装在CTE测试设备中的混凝土样品如图8-1所示。[align=center][img=测试设备测量混凝土的CTE,900,298]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/03/201903251806355253_264_3384_3.png!w900x298.jpg[/img][/align][color=#990000][/color][align=center][color=#990000]图8-1 在FHWA混凝土实验室使用的测试设备测量混凝土的CTE[/color][/align]　　在进行膨胀（加热）和收缩（冷却）段期间的测量时，需要对测量进行调整以考虑温度变化对测试设备本身的影响，通过计算两个测试段中每度温度变化的样品长度变化，并除以样品长度得到混凝土的CTE。必要时重复测试过程，直到在膨胀段和收缩段测试的CTE值相差在每度每百万分之0.3之内。然后将混凝土的CTE计算值确定为获得的两个连续CTE值的平均值，一个来自测试的膨胀段，一个来自测试的收缩段。　　美国陆军工程兵团有一个类似的测试方法来确定混凝土的CTE（美国陆军COE 1981），该测试方法CRD-C 39-81指出测试在5~60℃的温度范围内进行。工程兵团测试方法指出，当混凝土试样的长度变化仅在两个温度点之间进行测量时，应报告单个CTE值，但是当在一系列不同温度下进行长度变化测量时，应给出CTE与温度的关系曲线，并应说明不同温度区间的CTE计算值。[b][color=#990000]4. 力学-经验公路设计指南推荐的测定热膨胀系数[/color][/b]　　对于1级设计：此级别需要输入最高精度且被认为适用于最重要项目。力学-经验路面设计指南（MEPDG）建议对混凝土样品进行实验室测试以确定CTE（AASHTO 2008）。　　许多国家已开始使用其典型骨料来描述其典型的普通水泥混凝土混合物，并将这些CTE值存储在数据库中。他们将根据项目位置将这些值用作CTE输入。通过定义，这些值不是1级输入，但它们是比2级或3级输入更真实的输入。　　对于2级设计：此级别被认为适用于常规、实际项目。MEPDG建议将混凝土CTE估算为骨料和水泥浆的CTE值的平均值，相对于它们在混合物中的体积比例。　　对于3级设计：此级别是需要输入精度最低的级别。MEPDG允许使用典型的CTE值。要使用的值应该是要在项目中使用的骨料类型制作的混凝土的典型值。表 81提供了从“长期路面性能（LTPP）”项目中实验室对芯材测试获得的混凝土CTE范围，应该注意的是，这些值是基于来自美国和加拿大的骨料。根据矿物的不同，这些CTE值可能在不同地区有显著差异。　　MEPDG（ARA-ERES 2004）基于未校正的LTPP CTE数据和其他来源（Mindess和Young 1981 Kosmatka等2002 Jahangirnejad等2008 ）还提供了不同类型骨料典型混凝土CTE信息。[b][color=#990000]5. CTE如何影响MEPDG的性能预测[/color][/b]　　MEPDG将CTE确定为混凝土材料关键响应计算所需的输入参数之一，混凝土的CTE值对路面开裂的预测具有显著影响，并且在较小程度上对MEPDG的连接断裂具有影响（Malella等人，2005）。这两种危害都在MEPDG对路面不平整度预测中起着作用，较高的CTE值对应于更大的路面开裂预测量、更大的连接断裂和更大的路面不平整度。[b][color=#990000]6. CTE测试和MEPDG危害模型[/color][/b]　　JCP新的力学-经验路面设计指南（MEPDG）模型是使用LTPP数据库开发的，使用的LTPP数据参数之一是混凝土CTE。由于发现用于原始混凝土路面危害模型开发的混凝土CTE数据是错误的（Crawford等人2010），当时使用的是AASHTO TP 60-00（AASHTO 2005）测试方法，使用此方法导致CTE测量值偏高。对于用于校准CTE测试框架的304不锈钢校准样品，TP 60试验方法推荐值为17.3×10-6/℃，但根据ASTM E 228测定的304不锈钢试样的CTE为15.0×10-6/℃，使用这些错误的CTE数据对于混凝土而言造成实际使用的混凝土CTE相同比例的偏低。　　用于校准CTE测试框架的不锈钢校准样品CTE测试方法已在新的AASHTO T 336标准方法（AASHTO 2011； Tanesi等人2010）中得到颁布，使用新的测试方法测定的CTE值低于使用TP 60-00测试方法测定的CTE值。LTPP标准数据版本24.0及更高版本中的CTE值已经过校正，以符合T 336测试方法，并且是表8-1中报告的方法。　　截至2011年8月，混凝土路面危害模型已纳入最近发布的（2011年7月）DARWin-ME?软件（包含MEPDG版本1.1危害模型），此版本软件是基于使用TP 60-00测试方法确定的CTE值。因此，建议Darwin ME用户使用未经修正的CTE值，如AASHTO于2008年出版的“力学-经验路面设计指南：实践手册”（临时版）表11-5中所列数据，或使用根据TP 60-00测试方法确定的CTE数据。如果使用T 336标准确定可用的CTE数据，则应调整CTE值以与DARWin-ME一起使用，方法是将校准棒假定的CTE（17.3×10-6/℃）与ASTM E 228测量304不锈钢校准样品的CTE值之间的差值相加，差值约为1.5×10-6/℃。[b][color=#990000]7. 推荐[/color][/b]　　MEPDG提供了量化混凝土CTE对JCP和CRCP预测性能影响的机会，MEPDG对JCP路面裂缝的预测对所输入的CTE敏感，在较小程度上，MEPDG对连接断裂的预测也是如此。这两种危害都在MEPDG对路面不平整度的预测中起着作用。　　鉴于MEPDG的几个混凝土路面危害模型对混凝土CTE输入的敏感性，对于1级设计，应通过对具有相同骨料类型和混合设计以及应用在路面结构中的圆柱体样品进行测试来确定CTE（使用AASHTO T 336-11测试方法）。　　对于3级设计，应使用表8-1中提供的数据。这些数据是对LTPP混凝土路面的数百个芯材进行实验室测试后获得的平均CTE值，也是几个来源报告中的混凝土CTE的典型中间值。　　如上所述，重要的是如果使用DARWin-ME软件（包含MEPDG 1.1版危害模型），如果使用AASHTO T 336方法确定这些值，则应对CTE值进行调整，否则直接使用表8-1中的CTE值。　　[b][color=#990000]8. 参考文献[/color][/b]　　American Association of State Highway and Transportation Of?cials (AASHTO), “Standard Method of Test for Coef?cient of Thermal Expansion of Hydraulic Cement Concrete,” T 336-11, Washington, DC, 2011. 　　American Association of State Highway and Transportation Of?cials (AASHTO), Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide: A Manual of Practice, Interim Edition, Washington, DC, 2008, p. 120. 　　American Association of State Highway and Transportation Of?cials (AASHTO), “Standard Method of Test for Coef?cient of Thermal Expansion of Hydraulic Cement Concrete,” TP 60-00, Washington, DC, 2005. 　　ARA-ERES, Guide for Mechanistic-Empirical Design of New and Rehabilitated Pavement Structures, NCHRP Project 1-37a, Final Report, National Cooperative Highway Research Program, Transportation Research Board, Washington, DC, 2004. 　　Crawford, G., J. Gudimettla, and J. Tanesi, “Inter- laboratory Study on Measuring Coef?cient of Thermal Expansion of Concrete,” presented at the Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington, DC, January 2010. 　　Jahangirnejad, S., N. Buch, and A. Kravchenko, “A Laboratory Investigation of the Effects of Aggregate Geology and Sample Age on the Coef?cient of Thermal Expansion of Portland Cement Concrete,” presented at the Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington DC, January 2008. 　　Kosmatka, S. H., B. Kerkhoff, and W. C. Panerese, Design and Control of Concrete Mixtures, Engineering Bulletin EB001, 14th ed., Portland Cement Association, Skokie, IL, 2002. 　　Malella, J., A. Abbas, T. Harman, C. Rao, R. Liu, and M. I. Darter, “Measurement and Signi?cance of the Coef?cient of Thermal Expansion of Concrete in Rigid Pavement Design,” Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 1919, 2005, pp. 38-46. 　　Mindess, S., and J. F. Young, Concrete, Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1981. 　　Powers, T. C., and T. L. Brownyard, “Studies of the Physical Properties of Hardened Cement Paste,” Proceedings of the American Concrete Institute, Vol. 43, 1947, p. 988. 　　Tanesi, J., G. L. Crawford, M. Nicolaescu, R. Meininger, and J. M. Gudimettla et al., “New AASHTO T336-09 Coef?cient of Thermal Expansion Test Method: How Will It Affect You?” in Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2164, pp. 52-57, 2010. 　　U.S. Army Corps of Engineers, “Test Method for Coef?cient of Linear Thermal Expansion of Concrete,” CRD-C 39-81, issued 1 June 1981.　　Yeon, J. H., S. Choi, and M. C. Won. “Effect of Relative Humidity on Coef?cient of Thermal Expansion of Hardened Cement Paste and Concrete,” Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, No. 2113, 2009, pp. 83-91.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[color=#cc0000]摘要：本文针对低温环境，介绍了目前国内外测量混凝土热膨胀系数的标准测试方法，着重介绍低温环境下混凝土热膨胀系数测量的最新中国国家标准测试方法，对国家标准方法提出了改进建议，并介绍符合国家标准测试方法的大尺寸多样品混凝土低温热膨胀仪。　　关键词：低温,混凝土,热膨胀系数,测试方法,膨胀仪[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][color=#cc0000][b]1. 引言[/b][/color]　　混凝土作为使用最广泛的建筑材料，它在室温和高温环境下的性能都得到了深入的研究。然而，在低温温度（即低于-165℃的温度）环境下混凝土的热物理性能尚未开展系统性研究。目前大多数液化天然气（LNG）储罐都采用了混凝土结构形式展，利用混凝土进行LNG主要密封的罐体设计将是未来发展的趋势，这将大大降低罐体的建造成本。因此，为了提高混凝土结构LNG储罐的安全性和长期耐久性，必须从根本上了解混凝土冷却到低温时的行为，而这些了解低温环境下混凝土的努力将集中于控制由于其部件的热膨胀系数引起的热变形和损伤增长的机制，因此准确测量低温环境下混凝土热膨胀系数是液化天然气储罐设计和建造的前提。　　本文针对低温环境，将介绍目前国内外测量混凝土热膨胀系数（CTE）的标准测试方法，着重介绍低温环境下混凝土CTE测量的最新中国国家标准测试方法，对国家标准方法提出了改进建议，并介绍符合国家标准测试方法的大尺寸多样品混凝土低温热膨胀仪。[color=#cc0000][b]2. 国内外测试方法介绍[/b]2.1. 国内标准测试方法[/color]　　针对低温环境下的混凝土热膨胀系数测试，我国在2015年新制订了国家标准GB 51081-2015“低温环境混凝土应用技术规范”。　　在GB 51081中对低温环境混凝土热膨胀系数的样品规定了应符合现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081，试件应为边长100mm×100mm×300mm的棱柱体，每次检验应在相同条件下制作12个试件。　　对低温环境下混凝土热膨胀系数测试设备GB 51081给出了下列规定：　　（1）低温设备应有同时容纳不少于6个试件的有效空间，应满足常温至-197℃区间各种温度的施加，应具有自动控温和给出各种降温速率的功能，恒温器件的温度波动范围应在±0.5℃内。　　（2）微变形测量装置应满足各职能过低温下的测量要求，且测量精度不得低于0.001mm。[img=,690,342]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/04/201904012229434228_5404_3384_3.png!w690x342.jpg[/img][align=center][color=#cc0000]图2-1 低温混凝土热膨胀系数测试棱柱体样品示意图[/color][/align]　　在GB 51081中对低温环境混凝土热膨胀系数的具体测量方法给出了如下规定：　　（1）试件标准养护应达到设计龄期时取出，并应用湿布擦去表面水分后静置于室内自然环境中。应静置14天后进行时间外观检查和尺寸测量，并应将试件分成2组，每组6个试件。　　（2）应标识热膨胀系数检验棱柱体试件两端面的3个测量点位置（图2-1），并应在这3个测量位置测量棱柱体试件的长度。　　（3）检验低温时的低温环境混凝土热膨胀系数，第1组试件作用的温度值应为，第2组试件作用的温度值应为。　　（4）测量第1组6个试件3个测量位置处的棱柱体试件长度后，应将试件全部放于低温设备内，按不高于1℃/min速率降至，然后保持温度不变，且恒温器件的温度波动范围应在±0.5℃内。低温作用48小时后再测量试件3个测量位置处的棱柱体试件长度。　　（5）测量第2组6个试件3个测量位置处的棱柱体试件长度后，应将试件全部放于低温设备内，按与第1组试件相同的降温速率降至，然后保持温度不变，且恒温器件的温度波动范围应在±0.5℃内。低温作用48小时后再测量试件3个测量位置处的棱柱体试件长度。　　综上所述，针对低温环境下混凝土热膨胀系数测试设备，国标GB 51081只给出了测量温度范围、温度波动大小、样品尺寸、测量位置点和热膨胀变形测量精度的规定，并没有测试设备更详细的内容，这使得很难具体执行国标GB 51081并有效保证测量准确性。[color=#cc0000]2.2. 国外标准测试方法[/color]　　目前国际上并没有针对混凝土及其结构在低温环境下的热膨胀系数标准测试方法，对于液化天然气（LNG）储罐采用的混凝土及其结构，美国混凝土协会（ACI，American Concrete Institute）制订过相应的标准ACI 376（混凝土结构冷冻液化气体容器的设计和构造规范及说明），其中关于热膨胀系数测试所推荐的标准测试方法是改进后的CRD-C 39测试方法。　　国外在以往混凝土常温下的热膨胀系数测试中，大多采用的测试方法为ASTM C531、CRD-C 39、AASHTO T336和Protocol-P63，但这些方法在所测试的温度范围基本适用于常温条件下，并不能直接推广应用到低温环境。　　在ASTM C531中规定了需要在烘干条件下测量CTE，其中样品长度测量的温度范围为22.8~93.9℃，通过样品长度变化量除以温度变化量来得到CTE。而CRD-C 39中规定了将样品浸入水中48小时来达到饱和条件，然后在4.4~60℃温度范围内测量样品长度。在ASTM C531和CRD-C 39中，样品长度测量都是离线式测量方式，即将达到一定恒温时间的样品从恒温器中取出，并放置在样品长度测量的比较器上。由此可见，ASTM C531和CRD-C 39并不是连续测量热应变来得到热膨胀变化行为。　　AASHTO T336和Protocol-P63测试方法也规定了在饱和条件下测试CTE，测试温度范围为10~50℃。然而各种混凝土构件，特别是液化天然气（LNG）储罐采用的混凝土及其结构的实际应用温度会非常低，因此需要拓展测试温度范围以覆盖低温范围。　　因此，对于液化天然气（LNG）储罐采用的混凝土及其结构，其热膨胀系数的测试需要重点考虑两方面的因素，一是温度范围的拓展以满足低温测试要求，二是样品要保持一定的湿度然后在低温下进行热膨胀系数的测量。[b][color=#cc0000]3. GB 51081标准方法的改进建议[/color][/b]　　对于低温环境下的混凝土热膨胀系数测试，我国基本上基于AASHTO T336标准制订了GB 51081-2015“低温环境混凝土应用技术规范”。因此，AASHTO T336中存在的问题在低温环境下会被放大，从而严重影响测量的准确性。另外，要使得GB 51081标准方法真正能推广应用并保证CTE测试的准确性，GB 51081还需要进行重大改进，主要改进建议如下：　　（1）在AASHTO T336测试方法中，由于测试温度在10~50℃范围内，混凝土CTE测量装置中的辅助装置（如承台、导杆、支架等）的影响并不严重，这些辅助装置一般采用CTE较小的殷钢等材料制成就能满足要求。而按照GB 51081规定，低温环境下的最低温度要达到液氮温度（-197℃），在测试温度接近200℃这样大的温度变化范围内，CTE为1×10-6/K量级的殷钢材料的热胀冷缩影响将非常凸出。这就需要采用CTE更小的超低膨胀系数材料制作热膨胀仪的相应辅助装置，同时还需要进行热膨胀仪的基线校准来进一步降低热膨胀仪的系统误差。　　（2）在AASHTO T336测试方法中，由于测试温度在10~50℃范围内，样品温度变化并不会对LVDT探测器带来明显的影响。同样，低温环境下的CTE测试，低温环境就会对安装在室温环境下的LVDT探测器产生明显影响，特别是对探测器的支撑板和固定架的温度影响从而带来探测器自身位置的改变。因此，在测试方法中要规定出LVDT探测器及其相关装置的温度变化范围，这方面的影响往往是重要的测量误差源。　　（3）在GB 51081标准中缺乏校准样品相关条款，建议在GB 51081标准中增加与AASHTO T336类似的校准样品相关条款，即校准样品的CTE测定必须由第三方实验室测定，测试方法应采用ASTM E228或ASTM E289。此外，第三方实验室的CTE测定必须在与GB 51081相同的温度范围内进行，即低温要达到-197℃。[b][color=#cc0000]4. 低温环境混凝土热膨胀测定仪设计[/color][/b]　　为了实现低温环境下混凝土热膨胀系数测试，上海依阳实业有限公司专门设计了一种大尺寸多样品的低温混凝土热膨胀测定仪。混凝土低温膨胀仪一种测试混凝土块体低温下线膨胀系数的测试设备，测量方式为接触方式，整体结构如图4-1所示。此低温热膨胀仪依据测试标准为国家标准GB 51081-2015“低温环境混凝土应用技术规范”，测试温度范围为室温~196℃。[align=center][img=,690,397]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/04/201904012230310478_4454_3384_3.png!w690x397.jpg[/img][/align][color=#cc0000][/color][align=center]图4-1 低温混凝土热膨胀系数测定仪结构示意图[/align]　　此混凝土低温膨胀仪具有测试试样体积大、可多样品同时测量的特点，适合大批量样品的连续测量。　　混凝土低温膨胀仪由计算机进行自动控制和检测，自动进行样品温度的监控、自动进行样品变形量的监控以及自己进行测试结果计算。　　按照标准方法规定每个样品需测试三个位置点处的热变形。“低温腔体”采用侧开门结构，开启侧门安装或取出样品，使得被测样品处于“低温腔体”内进行升降温。[color=#cc0000][b]5. 参考文献[/b][/color]　　AASHTO TP60，Standard Test Coefficient of Thermal Expansion of Hydraulic Cement Concrete，In American Association of State Highway and Transportation Officials，Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing，Washington, DC, 2000.　　CRD-C 39-81，Standard Test Method for Coefficient of Linear Thermal Expansion of Concrete，US Corps OF ENGINEERS，1981. 　　ASTM C531-00，Standard Test Method for Linear Shrinkage and Coefficient of Thermal Expansion of Chemical-Resistant Mortars，Grouts，Monolithic Surfacings，and Polymer Concretes，ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012.[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]