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温度应力试验机与温度应力实验_林志海

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基于温度应力试验机的混凝土控裂技术研究现状

基于温度应力试验机的混凝土控裂技术研究现状
ｅ ａ１ａｉ ｎ ｎ ｉ ａｏ ｖ ｌ ｔｏ ｄ ｃ ｔｒ １
混 凝 土 早 期 裂 纹 对 结 构 的 耐久 性 、安 全 性 和
况 、环 境 状 况等 依 赖 性很 大 ｌ ， 因裂 缝 产 生 的无 ２ ＿
外 观 质 量 有 着 重 要 影 响 ，是 Ｔ 程 界 最 常 见 的难 题 之 一 。 造 成 混 凝 土 开 裂 的 因 素 众 多 ，相 互 影 响 ，
ｔ ｍｐｅ ａ ｕ ｅ ｔｅ ｓ ｔ ｓｉ ａ ｈ ｎ ，ｗｈ ｃ ｓｓ ｌ ｎ ｔ ｏ ｅ ｔｃ ｍ ａ ｋ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ －ｓｒ ｓ ｅ ｔｎｇ ｍ ｃ ｉ ｅ ｉ ｈ ｉ ｏ ｄ ｉ ｈｅ ｄ ｍ ｓｉ ｒ ｅ ．
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ ｔｍｐ ｒｔ ｒ － ｔｅ ｓｔｓｉｇ ｍａ ｈ ｎ ；ｃａ ｋ ｒｓｓａ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈ ｒｃｅ ｉｔ ａａ ｔｒ ｙ ｗ ｒ ： ｅ ｅ ａｕ ｅ ｓｒ ｓ ｅ ｔ ｃ ｉ ｅ ｒ ｃ ｅ ｉｔｎ ｅ ｔｃ ｎ ｌｇ ；ｃ ａａ ｔｒｓｉ ｐ ｒ ｍｅｅ； ｎ ｃ
解 决 问题 。 由此 可 见 ，如 何 选 择 控 裂 评 价 方 法 ， 确 定 合 理 的控 裂 性 评 价 指 标 ，获 得 材 料 较 真 实 的 开 裂参 数 ，是解 决 丁程 早期 开 裂 问题 的重 中之 重 。 目前 ， 国 内 最 常 使 用 的 混 凝 土 控 裂 评 价 方 法—— 圆环法 和平 板 法ｌ 不 完 善 ，其 中 圆环 法 得 ｌ ｌ 并 到 的数 据仅 限于 应变 值 ，力 学 性 能无 法 定 量 分析 ， 不能模拟 实际Ｔ程 的约束程 度和温度 发展历 程 。 平板 法 只 能 部分 地 、不 均 匀地 约束 混凝 土 收缩 变
（ 中交 四航 工 程研 究 院 有 限 公 司 ，广 东 广 州 ５ ０ ３ ） １２ ０

不同温度和应力状态下Ni-Ti形状记忆合金力学行为分析

不同温度和应力状态下Ni-Ti形状记忆合金力学行为分析

不同温度和应力状态下Ni-Ti形状记忆合金力学行为分析周宏霞;吕锁宁;李国柱【期刊名称】《海军航空工程学院学报》【年(卷),期】2007(022)006【摘要】为了研究Ni-Ti形状记忆合金在不同应力状态下的力学行为,文中通过分离式Hopkinson杆实验装置分别对不同Ni-Ti形状记忆合金试样进行了动态拉伸和压缩试验.实验温度从291~573 K.从不同应力状态和试验温度的试验结果分析中发现:Ni-Ti形状记忆合金的相变屈服应力和位错屈服应力均随着试验温度的增加而增加;此外,同一Ni-Ti形状记忆合金压缩状态下的相变屈服应力和位错屈服应力均明显高于其拉伸状态下的相变屈服极限和位错屈服极限;而且对于同一Ni-Ti形状记忆合金,变形后材料的逆相变起始温度比变形前材料逆相变的起始温度高,且应变率越高,逆相变起始温度增加的越快.【总页数】5页(P678-682)【作者】周宏霞;吕锁宁;李国柱【作者单位】西北工业大学无人机所,西安,710065;海军驻汉中地区航空军事代表室,陕西,汉中,723213;海军驻汉中地区航空军事代表室,陕西,汉中,723213【正文语种】中文【中图分类】TB381;TB302.3【相关文献】1.不同应变率下Ni-Ti形状记忆合金压缩力学行为分析 [J], 周宏霞;吕锁宁;李国柱;于进勇2.不同温度固溶处理后FeMnSiCrNi形状记忆合金的力学性能和断裂特征 [J], 李俊良;杜彦良;沈英明;宋恩强3.微小电流间接热驱动Ni-Ti形状记忆合金片的研究 [J], 卢莉蓉;王利;牛晓东;石春花4.功能梯度形状记忆合金圆筒受扭的力学行为分析 [J], 薛立军;穆浩志;李伟达;李建军5.Ni-Ti形状记忆合金的本构关系综述 [J], 孙全胜;孙忠淋;郭力强;付文凯;张江北因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

温度应力试验机在混凝土裂缝测试中的应用_王迎春

温度应力试验机在混凝土裂缝测试中的应用_王迎春

( 长江水利委员会 长江科学院 , 湖北 武汉 430010) 摘要 : 混凝土中普遍 存在可见和不可见裂缝 , 准确分析和 评价其开裂 趋势 , 是采取措施 有效减少或 避免开 裂的 前提 。 主要介绍了棱柱体式约束试验方法的研究进展 , 并重点分 析了温度 应力试验机 在混凝土早 期开裂 测试 技术上的应用 。 温度 应力试验机可以同时进行单轴约束 试验和自由 变形试验 , 能准确 地测量混 凝土的 早期 变形 、 拉伸弹性模量 和徐变松弛 , 以及不同约束程度下的应力发展 , 可准确分析和评价混凝土的开裂趋势 。 关 键 词 : 混凝土 ; 收缩开裂 ; 测试技术 ; 温度应力试验机 中图分类号 : TV 43 文献标识码 : A
基金项目 : 水利部 948 项目 ( 200606); 国家自然科学重点项目 ( 50539010) 作者简介 : 王迎春 , 男 , 长江水利委员会长江科学院材料所副总工程师 ; 水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心 , 硕士 , 高级工程师 。
第 7期
王迎春等 : 温度应力试验机在混凝土裂缝测试中的应用
2 . 1 平板式、 环式约束试验的缺陷
平板式限制收缩开裂 试验方 法中试 件为平板 状 , 试件的 变 形受到底部或者两端钢模板或钢架的约束。平板法具有简单 易 操作的特点 , 能迅速、 有 效 地研 究混 凝土 和砂 浆的 塑性 干缩 性 能。但是它只能部分地、 不均匀地约束混凝土的收缩变形 , 且 实 验结果对 试件尺寸、 材料特 性、 配 筋情况、 环境状 况等的依赖 性
2 . 2 棱柱体式约束试验的发展
20 世纪 60 年代 , 德国 慕尼 黑技 术大 学建 筑材 料和 构件 检 测研究所的 Springenschm id[ 6] 根据道路和水工工程建设的需要 , 研制了一套开裂试验构架 以研究 混凝土 的开裂趋 势 , 称之为 第 1 代单轴约束试验装 置 , 并且 由 R ILEM - TC119 制 定了 开裂 试 验架的推荐性标准。试验方法中最初所用的开裂试验框架由 通 过两根纵向钢筋相连的两 块钢横 头组成 , 纵向 钢筋由 热膨胀 系 数很低的钢材制成。该试 验构架 的控制 约束程 度问题 在 80 年

适用于高温超导电缆的温度与应力监测装置和方法

适用于高温超导电缆的温度与应力监测装置和方法

专利名称：适用于高温超导电缆的温度与应力监测装置和方法专利类型：发明专利
发明人：李柱永,吕莹莹,王明阳,盛杰,洪智勇,金之俭,焦婷,郑健,谢伟,杨建平,魏本刚,李红雷
申请号：CN202111240667.5
申请日：20211025
公开号：CN113970381A
公开日：
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种适用于高温超导电缆的温度与应力监测装置和方法，包括：高温超导电缆、光缆、真空光纤贯穿法兰、拉曼散射原理的分布式光纤传感设备和布里渊散射原理的分布式光纤传感设备；所述光缆由多根光纤制成，缠绕在高温超导电缆的表面，并穿过真空光纤贯穿法兰同时与拉曼散射原理的分布式光纤传感设备和布里渊散射原理的分布式光纤传感设备连接，得到高温超导电缆的温度与应力分布信息。

本发明基于分布式光纤传感技术，将光缆敷设于超导电缆表面，从而实现高温超导电缆多信号监测。

申请人：上海交通大学,国网上海市电力公司
地址：200240 上海市闵行区东川路800号
国籍：CN
代理机构：上海汉声知识产权代理有限公司
代理人：胡晶
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温度与应力耦合作用下高强钢海水腐蚀行为研究

温度与应力耦合作用下高强钢海水腐蚀行为研究

装备环境工程第21卷第4期·116·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2024年4月温度与应力耦合作用下高强钢海水腐蚀行为研究孙佳钰1,2，彭文山2*（1.中国石油乌鲁木齐石化公司研究院，乌鲁木齐 830019；2.中国船舶集团有限公司第七二五研究所 海洋腐蚀与防护全国重点实验室，山东 青岛 266237）摘要：目的保证船舶设备安全，明确船用Ni-Cr-Mo-V高强钢在不同海水温度中的服役状态变化。

方法在实验室模拟环境中，通过四点弯曲装置向Ni-Cr-Mo-V高强钢施加不同应力，并结合电化学测试、腐蚀形貌和产物分析，研究温度与应力耦合对Ni-Cr-Mo-V高强钢在不同温度海水环境中腐蚀行为的影响及规律。

结果温度升高会加快Ni-Cr-Mo-V高强钢腐蚀产物的生成，但是在较高温度海水中，会使高强钢由点蚀转变为均匀腐蚀，因此较高温度海水中对高强钢施加外加应力未发现点蚀坑加深。

较高温度海水相对于低温海水条件下，高强钢腐蚀产物层中的Cr、Ni含量增加，低温海水中施加应力致使腐蚀产物层中的Cr、Ni 含量降低，而较高温度海水中施加应力对腐蚀产物成分的影响不大。

温度对Ni-Cr-Mo-V高强钢的腐蚀作用明显强于外加应力对其的腐蚀作用。

结论在不同温度海水中，较高的温度使得Ni-Cr-Mo-V高强钢的耐蚀性能降低，但是相对于低温海水中，较高温度海水条件下施加应力对Ni-Cr-Mo-V高强钢腐蚀的影响较小，因此对于高强钢在海水中的腐蚀，温度对高强钢的影响明显大于应力的影响。

关键词：模拟海洋环境；温度；高强钢；应力；腐蚀形貌；点蚀深度中图分类号：TG172.5 文献标志码：A 文章编号：1672-9242(2024)04-0116-10DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2024.04.014Seawater Corrosion Behavior of High-strength Steel under theCoupling Effect of Temperature and StressSUN Jiayu1,2, PENG Wenshan2*(1. Research Institute, CNPC Urumqi Petrochemical Company, Urumqi 830019, China; 2. National Key Laboratory ofMarine Corrosion and Protection, Luoyang Ship Material Research Institute, Shandong Qingdao 266237, China)ABSTRACT: The work aims to clarify the service state of marine Ni-Cr-Mo-V high-strength steel at different seawater tem-perature, in order to ensure the safety of ship equipment. In the laboratory simulation environment, different stresses were ap-plied to Ni-Cr-Mo-V high-strength steel by four-point bending device. Combined with electrochemical test, corrosion morphol-ogy and product analysis, the effect of temperature and stress coupling on the corrosion behavior of Ni-Cr-Mo-V high-strength steel in seawater environment at different temperature was studied. The increase of temperature accelerated the formation of收稿日期：2024-01-05；修订日期：2024-03-05Received：2024-01-05；Revised：2024-03-05引文格式：孙佳钰, 彭文山. 温度与应力耦合作用下高强钢海水腐蚀行为研究[J]. 装备环境工程, 2024, 21(4): 116-125.SUN Jiayu, PENG Wenshan. Seawater Corrosion Behavior of High-strength Steel under the Coupling Effect of Temperature and Stress[J]. Equipment Environmental Engineering, 2024, 21(4): 116-125.*通信作者（Corresponding author）第21卷第4期孙佳钰，等：温度与应力耦合作用下高强钢海水腐蚀行为研究·117·corrosion products of Ni-Cr-Mo-V high-strength steel, but in high temperature seawater, the pitting corrosion of high-strength steel was reduced to uniform corrosion, so no increasingly serious pitting corrosion was found when external stress was applied to high-strength steel in seawater at high temperature. The content of Cr and Ni in the corrosion product layer of high-strength steel increased in high temperature seawater compared with low temperature seawater. The stress applied in low temperature seawater caused the content of Cr and Ni in the corrosion product layer to decrease, while the stress applied in high temperature seawater had little effect on the composition of corrosion products. The corrosion effect of temperature on Ni-Cr-Mo-V high-strength steel was obviously stronger than that of applied stress. In seawater at different temperature, high temperature re-duces the corrosion resistance of Ni-Cr-Mo-V high-strength steel. However, compared with low temperature seawater, the stress applied in higher temperature seawater has little effect on the corrosion of Ni-Cr-Mo-V high-strength steel. Therefore, for the corrosion of high-strength steel in seawater, the effect of temperature on high-strength steel is obviously greater than that of stress.KEY WORDS: simulated marine environment; temperature; high-strength steel; stress; corrosion morphology; pit depth21世纪是步入海洋经济的新时代，海洋中拥有丰富的燃料、矿产、锰结核以及天然气水合物等资源[1]。

温度应力试验机与温度应力实验_林志海

温度应力试验机与温度应力实验_林志海
温度应力试验机与温度应力实验
林志海，覃维祖 （万科企业股份有限公司，清华大学）
[摘要]： 温度应力试验机是将混凝土材料与其在结构表现相互桥接、联系起来的现今唯一的试验设备。 其他试验与仪器则都是把这两者分离的， 即要么是测试材料在实验室里处于新拌或硬化状态且变形不受约 束的性能， 要么是混凝土业已硬化的构件的力学与其他性能测试。 而事实上混凝土自半液半固的塑形状态 向弹塑性转化过程，其温度变化、变形以及所形成的内应力，对其后抵抗外荷载，以及各种收缩变形受约 束产生的应力积累、微裂缝延伸、扩展，很有可能导致混凝土的宏观开裂，都具有重要或决定性作用，在 很大程度上影响混凝土结构耐久性。 因此， 温度应力试验机以及相关实验方法把混凝土材料与结构行为的 表现联系起来的这种效能应该引起混凝土结构相关的设计、研究、生产与应用部门的广泛重视。 [关键词]：温度应力试验机，约束应力，温度变形，温度应力，结构性能
15
图 7 温度应力模拟实验设备原理图
图 8 温度应力模拟实验设备实验结果
图 9 单轴收缩约束设备
图 10 单轴自由收缩仪
变形进行对比，其相差的部分即为徐变，如图 4 所示。在后来的很多年里有不少科研人员 采用了该方法用于早期徐变研究。需要指出的是，由于复位累计变形曲线受设备的刚度的 影响，在不同设备上获得的结果不能直接相互比较。
大的轴向力；二是试件的截面尺寸增加到 76×76 mm，可对混凝土进行实验。在这台设备 上做了较多的早期徐变评价研究。 由于采用与 Kovler 一样的评价方法， 早期徐变的实验结 果并不准确。
2.6 可变约束试验机
2002 年 Maruyama 基于 Breugel 的 TSTM 研制出可变约会试验机， 原理图如图 11 所示。 在该设备上的研究主要集中在高强混凝土、膨胀混凝土和早期徐变评价。在这台设备上早 期徐变的评价方法源于 Kovler 的方法，但是有很大的不同。其方法是：在每次试件的变形 达到复位限值以前，轴向约束力保持恒定，然后直接测量在恒定荷载下试件的徐变变形， 把这些两次复位变形之间的细小徐变变形累计起来， 即为早期徐变变形， 过程如图 12 所示。 可是，由于受传感器精度的限制，对细小徐变的测量的误差很大，因此未能得出较为精确

几种环境应力试验的失效模式探讨

几种环境应力试验的失效模式探讨庄少红1高温应力1.1高温应力基本参数高温应力的基本参数主要有2个：（1）上限温度(T U);（2）时间(T)。

此外，还有一个要考虑的参数：环境温度（T e），因为真正影响恒定高温效果的变量是上限温度(T U)与室内环境温度（T e）之差，即温度改变幅度（R）（R= T U- T e).1.2高温应力特性分析高温试验会使产品产生高温老化，热积聚、迁移以及蔓延的效应，是一种静态工艺或工序，这种方法是通过提供额外的热作用，让产品在规定的高温下连续不断地工作，使热蔓延，将产品潜在缺陷加速变成故障，并以故障的形式暴露出来。

1.3高温应力诱发失效的机理及敏感元件1.3.1高温使金属材料表面加速氧化，其中温度和时间将影响故障缺陷的大小，其敏感元件如电镀件、合金等；1.3.2高温使导磁体的磁性能发生变化，其敏感元件如电阻（造成电阻率增大）等；1.3.3高温使抗拉强度劣化、绝缘材料绝缘性能损坏、抗电强度降低，导致热击穿，使线圈短路或开路，其敏感元件如塑料、树脂等；1.3.4高温使产品防酸、防碱性能下降，导致材料机械强度降低，受力容易产生损坏；1.3.5高温使电迁移，即温度变化会影响电流，其敏感元件如铜、铝（特别是集成电路中的铝引线）等；1.3.6高温使得润滑剂流失或者润滑性降低，造成机械磨损加剧，其敏感元件如机械结构的转动件（轴承和旋转轴）等；1.3.7高温使产品特性、参数发生明显变化，其敏感元件如晶体管、电阻、电容及变压器等；1.3.8高温下不同膨胀系数的材料的膨胀情况不同，会造成元件松动、尺寸改变、开焊、虚焊、假焊、氧化、软化、融化、密封失效等缺陷，敏其感元件如塑料等；1.3.9高温使材料变色、发黄（白色的材料）、发白（黑色的材料）、发白（黑色的材料）、脆化、粉化，其敏感的元件如塑料等。

2温度循环应力2.1温度循环应力基本参数温度循环应力的基本参数主要有6个：1)上限温度T U;2)下限温度T L；3）温度变化速率V；4）上限温度保温时间t u;5)下限温度保温时间t L;6)循环次数N。

可靠性应力试验与应用

·660·可靠性应力试验与应用衣明华摘 要：应力试验可靠性最重要的试验之一，它能够激发和发现故障，通过设计改进，从而通过产品的可靠性。

也可以通过试验消除产品早期故障多发期的故障，以达到产品快速进入故障稳定期和低成本运行的目的。

关键词：可靠性；应力试验；应用可靠性应力试验，是通过施加不同的应力，来检验产品可靠性的方法。

施加的应力，可以是温度、湿度、盐雾度、大气压力（海拔高度）、振动等机械、化学应力，也可以是电压、电流等电应力，最常用的是温度和振动。

1 可靠性应力试验的方法可靠性应力试验就是在试验样品上施加所要求的应力类型，如：温度、湿度、振动等，然后进行功能测试，来发现应力变化所激发的产品故障。

我们下面以温度和振动为例来说明试验的具体方法。

1.1 温度应力试验1.1.1 温度应力试验过程温度应力试验过程是以步进的方式进行的。

温度步进应力试验一般先做低温再做高温，步进增量通常定用10℃。

为了使电子器件达到更高的温度，可能的情况下应该将塑料壳体等零部件拿开，以便不发生材料相变。

温度步进应力应该从常温+20℃开始，最低温度和最高温度应根据产品特性和试验的目标来确定。

图1 温度减小阶段·661·温度保持时间必须足够长，以确保温度完全稳定，并且设备及其器件被“浸透”，通常是根据样品热电偶的响应确定样品温度是否稳定，而后保持5到15分钟。

元器件的热量可用作最短或最长温度保持时间的工程判断。

功能测试应在温度稳定之后立即进行，也可以在整个温度应力上都进行。

图2 温度上升阶段1.1.2 温度工作极限连续施加温度步进应力，直到在某个温度等级上样品停止工作，将温度调至室温（+20℃）并保持15分钟，若样品恢复正常工作，则确定该温度为产品的温度工作极限。

一旦确定了工作极限，就可以确定试验的温度范围。

如果是非破坏性试验，就必须在温度工作极限范围内进行试验，还要留出适当的余量（例如20%），以保证不对部件造成损坏。

约束试件温度应力试验


欧美大地 引领科技
西安 电话：(029)8833 7488 传真：(029)8833 7487 沈阳 电话：(024)2324 2365 传真：(024)2324 2359 武汉 电话：(027)8786 4202 传真：(027)8786 3386 深圳 电话：(0755)8234 4730 传真：(0755)8234 8570 福州 电话：(0591)8738 8113 传真：(0591)8738 8116 济南 电话：(0531)8179 5601 传真：(0531)8179 5600
300 Breaking
250
200
dT dS
S tre s s R e la x at ion
150
T ra ns ition Te m p . 100
50
0 - 2 -8 - 6 -4 - 2 -0
Te m p er at ure ( de g C )
测试
选定数据采样间隔，选择一条降温曲线。打开 TSRST 4 软件测试页，打开液氮，然后运行预冷程 序。一旦试件温度到达预冷温度，就开始TSRST 试 验。
除非试件断裂，否则试验运行时间取决于降温曲线 所 设 定 的 时 间 。 如 果 试 件 断 裂 ，TSRST 4软 件 将 停 止试验，并关闭液氮。
安装
用试件对中支架来定位备好的沥青混合料试件，试 件垂直地安装在模板的中心。用环氧树脂把试件两 端粘在两个模板上。把试件放入环境箱中，连接好 传感器，调节LVDT位移传感器。
结果
TSRST 4 软件控制试验，记录数据，绘制数据点 并生成类似下图的曲线图。
400
350
Thermally InducedStress(psi)
香港 电话：(00852)2392 8698 传真：(00852)2395 5655 广州 广州市广仁路1号广仁大厦16层 邮编：510030
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2．温度应力实验研究简介
2.1 温度应力试验机
图 1 Springenschmid 提出的温度应力试验机原理图
图 2 温度应力试验机实物图
图 3 Kovler 研制的单轴收缩约束试验设备
图 4 Kovler 提出的评价早期徐变方法
图 5 温度应力模拟实验设备原理图
图 6 温度应力模拟实验设备实验结果
图 13 国内第一台温度应力试验机
图 14 实验结果示例
图 15 东京大学温度应力试验机设计图
图 16 东京大学温度应力试验机实物图
图 17 侧模和底模分离机构示意图
图 18 侧模和底模分离过程示意图
的实验结果。
2.7 国内第一台温度应力试验机
2002 年本文作者基于 Springenschumid 的设备原型研制出国内第一台温度应力试验 机，如图 13 所示。该设备基本上达到了原型的各项性能指标，实验结果较好，如图 14 所 示，可对混凝土的开裂敏感性进行评价
3．温度应力实验研究方法
图 19 100%约束程度的模拟以及约束应力的测量
图 20 自由变形的模拟与测量
3.1 约束应力的测量
混凝土试件的两端由两个钳状夹头夹紧，可以对试件实际发生的变形进行控制。通过 变形测量系统可以测量试件的实际变形。在整个实验过程中当这个变形达到 0.5 微米，计 算机控制系统根据设定使位移控制系统运行起来， 把这个变形减小并保持在 0.5 微米以内， 如图 17 所示。可以认为，在这种状态下试件的约束程度为 100%。与此同时所测量出的应 力即为约束应力。
温度应力试验机与温度应力实验
林志海，覃维祖 （万科企业股份有限公司，清华大学）
[摘要]： 温度应力试验机是将混凝土材料与其在结构表现相互桥接、联系起来的现今唯一的试验设备。 其他试验与仪器则都是把这两者分离的， 即要么是测试材料在实验室里处于新拌或硬化状态且变形不受约 束的性能， 要么是混凝土业已硬化的构件的力学与其他性能测试。 而事实上混凝土自半液半固的塑形状态 向弹塑性转化过程，其温度变化、变形以及所形成的内应力，对其后抵抗外荷载，以及各种收缩变形受约 束产生的应力积累、微裂缝延伸、扩展，很有可能导致混凝土的宏观开裂，都具有重要或决定性作用，在 很大程度上影响混凝土结构耐久性。 因此， 温度应力试验机以及相关实验方法把混凝土材料与结构行为的 表现联系起来的这种效能应该引起混凝土结构相关的设计、研究、生产与应用部门的广泛重视。 [关键词]：温度应力试验机，约束应力，温度变形，温度应力，结构性能
21～24
。
2.8 东京大学的温度应力试验机
2004 年本文作者在东京大学研制出新的温度应力试验机，如图 15、图 16 所示。在以 往的约束设备中，试件与底模或者侧模都是接触的，因此在混凝土硬化阶段早期，模板的 摩擦力的影响较大，不利于约束应力的测量。在这台温度应力试验机上，侧模和底模可以 通过机械机构与试件脱离。另外，为了避免试件与底模脱离后在自重的影响下出现挠曲， 在试件的底部均匀分布三个滑动支点。在有效消除模板对试件的摩擦力后，使测量试件的 弹性模量成为可能。在下一节中将对如何使用温度应力试验机进行温度应力实验研究方法 进行介绍。
Springenschmid 于 20 世纪 80 年代提出了温度应力试验机 （TSTM， Temperature-stress testing machine）和温度应力试验方法，通过对混凝土试件的约束程度进行控制，研究各 种因素对约束应力的综合影响，来评价混凝土的开裂敏感性
13，14
。尽管之前也有人提出过
16
2.4 Breugel 温度应力试验机
1999 年 Breugel 以 Springenschmid 的 TSTM 原型制造了第二台 TSTM ，如图 7 所示。 两者在设计上有一些区别， Breugel 的 TSTM 采用了液压位移控制系统并取消了温度控制系 统。采用液压位移控制系统可以提供更大的轴向力，可用于带有钢筋的试件的研究。取消 温控系统是因为 Breugel 用数学模型的方式对温度活性的影响进行考虑。在该设备上产生 了不少成果，如钢筋对混凝土开裂的抑制机理、轻骨料可有效减小自生收缩等。
7
整体温度变形是呈膨胀的。自生收缩是混凝土水化反应及内部自干燥所引起的固有收缩 。 干燥收缩是混凝土内部未水化水分蒸发引起的毛细吸力所引起的体积收缩。这些收缩所叠 加起来的变形受到约束时，就会产生应力，收缩越大，拉应力也越大。 还有一个决定拉应力大小的因素是弹性模量。可以认为，当混凝土的弹性模量越大， 引起的约束应力也越大。虽然前面所说到了升温膨胀会比降温收缩大，但是由于混凝土的 弹性模量在硬化过程中从零发展到一定的数值，也就是在升温阶段的模量比降温阶段的模 量要小很多，因此对应单纯的温度变形所产生的应力是拉应力。再叠加上自生收缩和干燥 收缩的影响，混凝土在工程中表现出的材料特性呈现为容易开裂。 需要指出的是，混凝土还有一个重要的材料性质是应力松弛作用
作者简介：林志海，男，1975 年 3 月，资深专业经理，深圳市盐田区大梅沙环梅路 33 号，518083， 0755-25606666 转 81387。
缩、干燥收缩，在添加膨胀剂的情况下还有膨胀变形。由于混凝土的热膨胀系数在硬化阶 段由一个较大的数值降到一个较小的数值
1～6
，单纯的升温膨胀比降温收缩要大，混凝土的
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2.5 Lange 单轴收缩约束设备
2001 年 Altoubat 和 Lange 基于 Kovler 的设备原型设计了第二台单轴收缩约束设备 ， 如图 9、图 10 所示。这台设备上有两个改进，一是采用了液压位移控制系统，可以提供更
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图 11 可变约束试验机
图 12 约束实验中徐变的评价方法
1．问题的提出
混凝土的开裂问题一直是难以解决的问题，混凝土结构物由于开裂的发生而导致内部 钢筋锈蚀也大大影响了其耐久性。如果要实现钢筋混凝土结构物可以耐久使用，必须要首 先克服开裂问题。 可是，到目前为止，还很难说在实际工程中通过采用材料或者工程上的技术去有把握 地避免混凝土开裂的发生。这是因为混凝土固有的材料特性所决定的，即混凝土从浇筑到 凝固的过程当中，各种收缩总要受到约束而产生内部拉应力，这种拉应力通常会大于抗拉 强度，因此开裂很容易发生。 从提高混凝土抗裂性能的角度去避免开裂，需要从控制拉应力入手，因为抗拉强度难 以大幅度提高。与提高抗拉强度相比，控制拉应力会相对容易一些。决定拉应力的因素包 括：约束程度、变形、弹性模量。约束程度是指混凝土自浇筑开始所发生的自由变形受到 限制的程度，即受限制的自由变形与自由变形的百分比。约束程度越大，拉应力也越大。 由于产生开裂的原因既有材料自身的原因，也有结构设计、施工工艺的原因。为了界定开 裂产生的责任，可以定义当约束程度为 100%时混凝土是否有较好的抗裂性能，为材料是否 合格的标准。工程现场混凝土结构物各个部位的约束程度有可能小于或者大于 100%。如果 是后者，则是在外力的作用下是混凝土发生了额外的变形，这种情况可以认为是设计或者 施工的原因。从材料自身属性以及收缩变形受到约束的角度来看可以认为，约束程度在 100%时是最不利的情况。 另外一个决定拉应力大小的因素是变形，通常混凝土的变形种类有温度变形、自生收
2.2 单轴收缩约束设备
以色列的 Kovler 在 1994 年提出了单轴收缩约束试验设备 ，如图 3 所示。该设备的 试件的尺寸为 40×40×1500 mm，仅能对水泥浆体或水泥砂浆进行实验。由于没有配备温 度控制系统，只能进行常温条件下的实验。因此，该设备不能用于评价混凝土开裂敏感性。 Kovler 的贡献在于他进行了评价混凝土早期徐变的尝试。 该尝试的方法是把在约束实验中 获得的试件复位变形累计起来，形成复位累计变形曲线，然后与自由变形实验获得的自由
大的轴向力；二是试件的截面尺寸增加到 76×76 mm，可对混凝土进行实验。在这台设备 上做了较多的早期徐变评价研究。 由于采用与 Kovler 一样的评价方法， 早期徐变的实验结 果并不准确。
2.6 可变约束试验机
2002 年 Maruyama 基于 Breugel 的 TSTM 研制出可变约会试验机， 原理图如图 11 所示。 在该设备上的研究主要集中在高强混凝土、膨胀混凝土和早期徐变评价。在这台设备上早 期徐变的评价方法源于 Kovler 的方法，但是有很大的不同。其方法是：在每次试件的变形 达到复位限值以前，轴向约束力保持恒定，然后直接测量在恒定荷载下试件的徐变变形， 把这些两次复位变形之间的细小徐变变形累计起来， 即为早期徐变变形， 过程如图 12 所示。 可是，由于受传感器精度的限制，对细小徐变的测量的误差很大，因此未能得出较为精确
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，也就是所发生
的自由变形中，有一部分的变形会由于徐变的作用而使应力发生松弛，这部分变形就是徐 变变形，另一部分能产生应力的变形为弹性变形，当这部分变形受到约束，就会产生应力， 并且与弹性模量成正比。 为了克服开裂问题，就需要在最不利的约束程度条件下，对混凝土的变形、弹性模量 和徐变等因素进行深入的研究，掌握这些因素对应力的影响规律，从而找出通过控制某个 或某些因素来减小拉应力的方法来降低开裂的可能性。由于混凝土的约束应力是由上述众 多因素所综合决定的，仅研究其中的单个因素并不能有效找到该因素与约束应力的直接关 系。在工程当中，受环境温湿度条件的影响各种因素的变化是复杂的，根据各种因素从实 验室试验中获得的在固定条件下出现的变化规律，并不能准确分析出混凝土结构物内应力 的大小。另外，有一些因素是难以用实验方法测量，例如混凝土硬化阶段的热膨胀系数由 于不能可靠分离出温度变形和自生收缩变形而难以测量出来；自生收缩由于温度活性的影 响也不能有效测量。因此，如何综合考虑混凝土各种影响因素与约束应力之间的联系，并 进一步可靠评价、 分析混凝土在实际工程中的开裂敏感性， 成为缓解开裂发生的关键问题。2.3 温度应力模 Nhomakorabea实验设备
1998 年 Mizobuchi 提出了温度应力模拟实验设备，用于混凝土开裂敏感性的评价 。 该设备的试件尺寸为 150×150×1000 mm。原理图如图 5 所示，性能与 Springschmid 的温 度应力试验机相似。Mizobuchi 在该设备上对分别使用低热水泥、中热水泥、膨胀剂、减 缩剂、高炉矿渣的混凝土进行了实验，结果如图 6 所示。成果是证明了低、中热水泥在降 低混凝土在工程中的开裂风险有较好的效果。