T 0577—2020 水泥混凝土線膨脹系數(shù)試驗(yàn)方法（光杠桿法） 

1 目的、適用范圍和引用標(biāo)準(zhǔn)

本方法規(guī)定了光杠桿法測(cè)試水泥混凝土線膨脹系數(shù)的試驗(yàn)方法。本試驗(yàn)用于測(cè)定水泥混凝土線膨脹系數(shù)。

引用標(biāo)準(zhǔn)：

水泥混凝土試件制作與硬化水泥混凝土現(xiàn)場(chǎng)取樣方法 （T 0551）

2 儀具與材料

2.1 自動(dòng)恒溫水箱：水箱溫度可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，精度不小于 1℃。水箱容積可視一次試驗(yàn)試樣的個(gè)數(shù)而定，并帶有攪拌器，箱內(nèi)水面應(yīng)沒(méi)過(guò)試樣頂面 50mm 以上。

2.2 量測(cè)儀器：

圖 T 0577-1 光杠桿、鏡、尺系統(tǒng)

（1） 光杠桿、鏡、尺系統(tǒng)：如圖 T0577-1 所示，光杠桿前后腳之間的距離不大于 20mm；

（2） 長(zhǎng)桿溫度計(jì)：測(cè)溫范圍 0~100℃，分度值不小于 1℃；

（3） 內(nèi)埋式溫度傳感器：測(cè)溫范圍 0~100℃，分度值不小于 1℃；

（4） 溫度采集儀：應(yīng)與溫度傳感器配套。

2.3 石英玻璃棒：直徑約為 10mm，長(zhǎng)度約為 100mm，用于傳遞試樣膨脹量。

2.4 試樣、儀器固定架：如圖 T0577-2 所示，由殷鋼制作的試樣固定架，下部伸入恒溫水箱內(nèi)，用于穩(wěn)定試樣、避免箱內(nèi)水流對(duì)其擾動(dòng)，上部架立于恒溫箱邊緣，同時(shí)為光杠桿提供工作平臺(tái)。

 a）單試樣架                             b）雙試樣架圖

T 0577-2 試樣架

3 試驗(yàn)步驟

3.1 應(yīng)按 T 0551 的規(guī)定進(jìn)行試樣的制作和養(yǎng)護(hù)。制作試樣時(shí)，將內(nèi)埋式溫度傳感器預(yù)置于試樣中心，每組試樣為 2 個(gè)。

3.2 將至少養(yǎng)護(hù) 28d 的試樣豎直放入恒溫水箱中的固定架內(nèi)，使用少量膠水將石英玻璃棒豎直固定于試樣上表面。

3.3 連接溫度傳感器和溫度采集儀。

3.4 安裝光杠桿、鏡、尺系統(tǒng)，將光杠桿后腳置于石英玻璃棒中心；調(diào)整鏡、尺系統(tǒng)， 使其處于工作位置，且游標(biāo)卡尺與反射鏡面的間距B 不小于 5m；調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡，使主尺示數(shù)清晰。

3.5 向恒溫水箱內(nèi)注水，水面應(yīng)沒(méi)過(guò)試件頂面 50mm。

3.6 打開(kāi)溫控開(kāi)關(guān)，設(shè)置恒溫水箱的初始溫度為 10℃。為使箱內(nèi)的水溫均勻，須開(kāi)動(dòng)攪拌器。

3.7 控制水溫使其恒定，即相隔 1h 溫差不得超過(guò) 0.1℃。不斷記錄溫度采集儀和長(zhǎng)桿溫度計(jì)示數(shù)，當(dāng)試件中心溫度與水溫一致時(shí)，微調(diào)望遠(yuǎn)鏡，使主尺示數(shù)清晰，并移動(dòng)游標(biāo)尺， 使游標(biāo)尺的零刻度線移至“十”字線上側(cè)，記錄游標(biāo)卡尺示數(shù)為h1 ，精確至 0.01mm。

3.8 調(diào)整恒溫水箱的溫度控制器至終止溫度 50℃，恒溫后，當(dāng)試件中心溫度與水溫一致時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)尺，使游標(biāo)尺的零刻度線移至“十”字線上側(cè)，記錄游標(biāo)卡尺示數(shù)為h2 ，精確至 0.01mm。

4 結(jié)果計(jì)算

4.1 試樣的膨脹量，按式（T 0577-1）計(jì)算：

          （T 0577-1）

 式中： DL ——試樣膨脹量（m）；

Dx ——游標(biāo)卡尺的前后示數(shù)差（m）；

B ——游標(biāo)卡尺與反射鏡面的間距（m）；

b ——光杠桿前、后腳的間距（m）。

游標(biāo)卡尺的前后示數(shù)差，按式（T0577-2）計(jì)算：

                                 Dx=h2 -h1        （T 0577-2）

  式中：

                   h1  ——水溫恒定為 10℃時(shí)游標(biāo)卡尺的示數(shù)（m）；

               h2 ——水溫恒定為 50℃時(shí)游標(biāo)卡尺的示數(shù)（m）。

4.2 混凝土的線膨脹系數(shù)，按式（T0577-3）計(jì)算：

（T0577-3）

  式中： a ——混凝土線膨脹系數(shù)(1.0×10 ^-6/℃)；

      DT ——試驗(yàn)終止溫度與初始溫度之差，取 40℃。

取兩個(gè)試件測(cè)值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果精確至 1.0×10 ^-6/℃。

5 試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：

（1） 原材料的品種、規(guī)格和產(chǎn)地；

（2） 儀器設(shè)備的名稱、型號(hào)及編號(hào)；

（3） 環(huán)境溫度和濕度；

（4） 光杠桿、鏡、尺系統(tǒng)的試驗(yàn)參數(shù)Dx 、 B 和b 。

（5） 試驗(yàn)初始溫度、終止溫度對(duì)應(yīng)的游標(biāo)卡尺示數(shù) h1  、h2 ；

（6） 混凝土線膨脹系數(shù)a ；

（7） 要說(shuō)明的其他內(nèi)容。

條文說(shuō)明：

隨著高強(qiáng)混凝土的廣泛應(yīng)用，混凝土早期開(kāi)裂問(wèn)題日益突出，影響混凝土開(kāi)裂性能的主要原因在于其自收縮和熱膨脹引起的混凝土早期體積不穩(wěn)定性?；炷恋臒崤蛎浵禂?shù)是混凝土熱膨脹性能的重要表征參數(shù)，也是混凝土早期開(kāi)裂敏感性分析的重要參數(shù)。《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40—2011） 對(duì)普通混凝土路面中溫度翹曲應(yīng)力的計(jì)算和連續(xù)配筋混凝土路面中平均裂縫間距、配筋率的計(jì)算均明確提出了混凝土熱膨脹系數(shù)的要求。

現(xiàn)有技術(shù)采用電阻應(yīng)變計(jì)采集由恒溫水浴引起的混凝土塊熱變形，進(jìn)而計(jì)算混凝土的熱膨脹系數(shù)，由于電阻應(yīng)變計(jì)可靠性不高，且精度往往不能達(dá)到 10^-6/℃，得到的混凝土熱膨脹系數(shù)不精確。本方法通過(guò)控制溫控試驗(yàn)箱內(nèi)部液體的溫度來(lái)控制其中放置的待測(cè)混凝土塊的溫度，可以保證待測(cè)混凝土塊的受熱均勻， 同時(shí)采用光杠桿放大待測(cè)混凝土試塊熱變形尺寸，使望遠(yuǎn)鏡尺寸測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的待測(cè)混凝土試塊的變形更精確，從而得到精確的混凝土熱膨脹系數(shù)。