一种混凝土早期变形检测装置及其检测方法与流程

本发明属土木工程技术领域，具体涉及一种混凝土早期变形检测装置及其检测方法。

背景技术：

混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形，主要包括弹性变形、塑性变形、收缩、膨胀和温度变形等。新拌混凝土是一种对温度敏感的材料，在浇筑后的最初几个小时或几天内混凝土的性能受到温度影响较大。夏季混凝土表面易发生高温失水，产生塑性开裂，冬季混凝土最容易受到冻害、产生冻胀变形。目前各种工况下一些化学外加剂掺入到混凝土中，如膨胀剂、减缩剂、早强剂、防冻剂等，都会影响混凝土的早期变形特征，研究早龄期混凝土在不同环境下下的体积变化特征，有助于我们选用外加剂、改进配合比以及设计合理的养护措施。

目前，常温下混凝土早期变形的检测方法相对十分成熟，主要有埋入应变计、电容测微仪法、采用立式千分表和非接触位移传感器的阶段式自收缩测试方法、非接触式位移传感器测试法、环形约束试验法、板式约束试验法、体积法、浮力法，传感器的种类包括千分表、电涡流位移传感器、激光位移传感器、振弦计、应变片等。而高温、负温下混凝土早期受冻变形的测试方法相对较少。专利“201711021515.x一种用于水泥混凝土早期冻胀变形的测试装置及方法”，利用混凝土冻结所产生的体积膨胀量导致浮力的变化，监测混凝土早期冻胀量，评价冻害损伤程度，实时监测混凝土受冻体积的变形。专利“201711021542.7一种用于不同温度下水泥混凝土冻胀变形的测试装置及方法”，利用混凝土冻胀而被挤压出的冷冻液质量，计算出任意时刻时混凝土因受冻而产生的体积膨胀率及最大膨胀量。上述两种方法都是利用置于冷冻液中的混凝土冻胀导致浮力的变化获得混凝土的冻胀变形，由于混凝土在负温下其冻胀量是较小的，少量的混凝土排出液体体积变化量及浮力的变化给上述测试方法的精度造成显著影响，如排出少量的液体会停留在导管内不能被计量，或者两个静滑轮上的静摩擦力都会抵消一部分浮力的变化，除非混凝土样品的初始体积很大，但是大的初始体积又会影响冷温度的传导，导致混凝土内部温度分布的不均匀性，影响试验精度。例如，普通混凝土的容重是2400kg/m³,其中拌合水的用量为180kg/m³，假定2升混凝土在低温下冻结，因为水要用于润湿原材料的各组分，水泥水化反应消耗部分水，且只有毛细孔中的水才可能受冻结冰，尽管水结冰体积膨胀9％，由于混凝土粗细骨料均对冰的形成有明显的约束作用，因此根据已有研究可知两升混凝土结冰最大膨胀量为2×0.4％＝0.008升＝8ml，实际上不同龄期的混凝土冻胀量还会明显低于该值，特别是当实时监测混凝土受冻体积的变形，监测精度上有较高要求。

目前主要难题为混凝土早期变形监测难度大、效率低、准确度差而导致混凝土施工质量控制难以保证，具体表现在混凝土早期变形特征的获取方式大多是通过观测液柱高度进行推导计算，液柱高度测量过程易因外界、人为条件影响而不准，导致计算结果不准确。目前缺少高效准确获取混凝土的早期变形特征的方法。特别是混凝土在低温环境下的体积膨胀量难以准确获得。

技术实现要素：

基于上述内容，本发明的目的是提供一种混凝土早期温度变形检测装置及其检测方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种混凝土早期变形检测装置，它包括容器、顶盖、弹性囊、细管体、压力传感器和塞头，所述容器内设置有弹性囊，弹性囊内设置有混凝土，容器和弹性囊之间填充有介质液体，所述容器的上端为敞口端，顶盖可拆卸连接在容器的敞口端处，细管体竖直设置在顶盖上，细管体的下端与容器的内部相连通，细管体的上端可拆卸连接有塞头，压力传感器的探头插设在介质液体内。

作为优选方案：塞头为圆柱体，塞头上加工有孔，细管体通过塞头上的孔与外界相连通。

作为优选方案：介质液体配合设置有第一温度传感器，第一温度传感器的探头穿过顶盖设置在介质液体中，混凝土配合设置有第二温度传感器，第二温度传感器的探头穿过弹性囊设置在混凝土中。

作为优选方案：细管体为玻璃管，细管体的内径为8～12mm。

作为优选方案：压力传感器的探头与顶盖的下端面处于同一平面上，细管体的下端与顶盖的下端面处于同一平面上。

作为优选方案：顶盖上设置有若干个销爪组件，顶盖通过若干个销爪组件与容器的外壁可拆卸连接，顶盖上加工有两个注液口，每个注液口处设置有一个阀门。

利用具体实施方式一、二或三所述的一种混凝土早期变形检测装置实现的检测方法，该检测方法为混凝土受温度和材料组成影响发生变形，使细管体中介质液体的高度发生变化，通过压力传感器的探头监测到细管体液柱高度所产生的压强，利用压力传感器监测到的压强计算细管体液柱高度的变化，从而获得混凝土体积的变化量的过程。

作为优选方案：当容器处于低温环境下且介质液体为冷冻液时，该检测过程如下步骤：

步骤一：获取介质液体温度体积变形系数α：测量细管体的内径r，计算内径的横截面积s＝πr²，根据混凝土变形试验要求测试的低温环境温度，选择冰点低于负温环境温度的冷冻液，在顶盖上依次安装压力传感器和细管体，在常温条件下将容器注满冷冻液，加盖顶盖，通过顶盖上的注液口往容器内进一步注入冷冻液，使细管体内产生液柱，通过压力传感器记录细管体处于常温状态的压力值p0；

记录加入冷冻液的总质量ml0，根据常温冷冻液的密度计算加入冷冻液的初始体积vl0，将检测装置置于负温环境中，冷冻液的体积随着降温δt减小，再次通过压力传感器获取冷冻液处于冷缩状态的压力值p1，δpl＝p1-p0，冷冻液的温度体积变形系数计算公式α＝δpls/(ρgvl0×δt)；

步骤二：混凝土的准备工作：在20℃的温度环境下，模拟实际施工条件，将新拌的混凝土装入弹性囊中，确保混凝土与弹性囊的内壁相贴紧，称取装入弹性囊内混凝土的重量m0，根据混凝土的容重计算出混凝土的初始体积v0；

步骤三：打开顶盖，将容器内的冷冻液排空，将装有混凝土的弹性囊放入容器中，在容器中再次注入冷冻液，直至弹性囊全部处于冷冻液中为止，加盖顶盖，从注液口内继续注入冷冻液，使细管体内产生液柱，记录此时冷冻液的总质量ml1，冷冻液的总体积vl1，通过压力传感器记录初始压力值pc0，根据pc0＝ρghc0，计算得出细管体内产生液柱高度hc0，结合细管体的内径的横截面积s，计算得到细管体内初始液柱体积vc0＝s·hc0；

步骤四：将检测装置置于-30～0℃的温度环境中，随着温度的下降，混凝土依次经历冷缩和结冰膨胀的过程，随着冷冻液液面先降后升的变化，压力传感器测量得到压力值也随之变化，经过8～16小时后，当环境温度t1恒定且细管体液柱面停止运动处于静止状态时，即从压力传感器监测最大压力值pt1，冷冻液的密度为ρt1，混凝土体积变化量的计算过程为：

常温20℃下冷却液的密度：ρ0＝ml1/vl1

常温20℃下细管体内冷冻液液柱的高度和体积：hc0＝pc0/ρ0g；vc0＝shc0

温度t1时冷却液的体积：vlt1＝vl1×(1+αδt)

温度t1时冷冻液的密度：ρt1＝ml1/vlt1

温度t1时细管体内冷冻液液柱的高度和体积：

ht1＝pt1/ρt1g；vt1＝sht1

温度t1时细管体内液柱体积的变化：δvp＝vt1–vc0

温度t1时冷冻液的体积的变化：δvlt1＝vl1×αδt

温度t1时混凝土体积的变化δv＝δvp–δvlt1

计算获得混凝土的体积变化量δv后，最终计算得到混凝土冻胀的体积变化率δv/v0。

作为优选方案：当检测装置置于0～+50℃中任一恒定温度环境中时，介质液体为体积热膨胀系数小的水，利用水作为介质液体的检测过程如下：

步骤一：混凝土的准备工作：在正恒温的温度环境中，模拟实际施工条件，将新拌的混凝土装入弹性囊中，确保混凝土与弹性囊的内壁相贴紧，称取装入弹性囊内混凝土的重量m0，根据混凝土的容重计算出混凝土的初始体积v0；

步骤二：打开顶盖，将装有混凝土的弹性囊放入容器中，在容器中注入水，直至弹性囊全部处于水中为止，加盖顶盖，从注液口内继续注入水，使细管体内产生液柱，通过压力传感器记录初始压力值pc0，根据pc0＝ρ水ghc0，计算得出细管体内产生液柱高度hc0，结合细管体的内径的横截面积s，计算得到细管体内初始液柱体积

vc0＝s·hc0；

步骤三：将检测装置置于正恒温的温度环境中，混凝土受材料组成的影响经历收缩或膨胀，液柱面随之降低或上升，压力传感器测量得到压力值也随之变化，经过8～72小时后，细管体液柱面停止运动处于静止状态时，即从压力传感器监测最大压力值pt1，混凝土体积变化量的计算过程为：

正恒温下细管体内水液柱的高度和体积：hc0＝pc0/ρ水g；vc0＝shc0

正恒温下细管体内水液柱的高度和体积：ht1＝pt1/ρt1g；vt1＝sht1

正恒温下细管体内液柱体积的变化：δvp＝vt1–vc0

正恒温下水的体积没有变化，细管体内液柱体积的变化即为混凝土体积的变化。

正恒温下混凝土体积的变化δv＝δvp

计算获得混凝土的体积变化量δv后，最终计算得到混凝土冻胀的体积变化率δv/v0。

作为优选方案：在混凝土的准备工作中，通过注射器从弹性囊中抽出多余空气，使混凝土与弹性囊的内壁之间形成全壁贴紧过程。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

1、本发明是利用压力传感器在冷冻液中压力的变化转为混凝土体积变化量的形式实现对混凝土早期变形变化的定量检测，检测过程更加简单直接，避免观测液柱高度而产生误差，获取结果更加准确可靠，为各种环境下施工中混凝土的使用提供准确参考数据。

2、本发明采用压力传感器，实现自动采集和记录，方便、快捷获得高精度混凝土早期体积变形的连续监测数据。通过容器、顶盖、弹性囊、细管体、压力传感器和上盖之间连接关系的设置，将压力传感器准确监测冷冻液的微小变化，转化为混凝土体积变形的变化量。本发明的测试的压力值能够精确到0.1pa，测量精度高。

3、本发明适用范围广泛，不仅能够实现全面监测混凝土在高温、负温环境下的混凝土早期变形过程，还能够评价不同化学外加剂对混凝土早期变形的影响，定量评价混凝土的早期变形的程度。

4、本发明中的装置结构合理，制作成本低。本发明中的方法操作步骤简单，难度低，省时省力，获取数值准确，提高后续计算的可靠性。

附图说明

图1是本发明中检测装置的主视结构剖面示意图。

图中，1-容器；2-顶盖；3-弹性囊；4-细管体；5-压力传感器；6-塞头；9-1-第一温度传感器；9-2-第二温度传感器；10-混凝土；11-介质液体；12-销爪组件；13-阀门。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括容器1、顶盖2、弹性囊3、细管体4、压力传感器5和塞头6，所述容器1内设置有弹性囊3，弹性囊3内设置有混凝土10，容器1和弹性囊3之间填充有介质液体11，所述容器1的上端为敞口端，顶盖2可拆卸连接在容器1的敞口端处，细管体4竖直设置在顶盖2上，细管体4的下端与容器1的内部相连通，细管体4的上端可拆卸连接有塞头6，压力传感器5的探头插设在介质液体11内。

进一步的，细管体4的下端与顶盖2螺纹连接，连接之处进行密封处理，细管体4由玻璃材料或透明的有机玻璃材料制成，细管体4内径的取值范围为8～12mm，细管体4内径的最佳取值为10mm，细管体4的长度的最佳取值为250mm。

进一步的，顶盖2上设置有若干个销爪组件12，顶盖2通过若干个销爪组件12与容器1的外壁可拆卸连接。顶盖2上加工有两个注液口，每个注液口处设置有一个阀门13。顶盖2的结构设置能够确保其与容器1密封连接。有利于提高检测过程的准确性。

进一步的，容器1为金属桶形容器，所选用的材料为轻质铝合金材料，容器1的高度取值范围为12cm～16cm，容器1的直径取值范围为12cm～16cm。

进一步的，压力传感器5固定连接在顶盖2的下端面上，是现有常用的压力传感器，测量精度要求达到0.1pa。

进一步的，当容器1处于常温恒定环境温度下进行检测时，介质液体11为水；当容器1处于低温环境下进行检测时，介质液体11为冷冻液。冷冻液为低冰点的液体，如盐溶液、乙二醇或其他低冰点的液体，高温环境下选择低体积膨胀系数的液体，例如乙二醇、甘油或其他低体积膨胀系数的液体。

进一步的，弹性囊3为带弹性、薄的橡胶袋，其加工有开口，用于填入混凝土10，混凝土10填入袋内后，扎进开口，保证混凝土10密封在袋内。

进一步的，塞头6为木质圆柱体，塞头6沿其中心轴线处加工有孔，孔为细孔，内径为1～2毫米，细管体4通过孔与外界相连通。孔的设置既保证细管体4与外界大气连通，又能够防止细管体4内液体快速蒸发。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式中介质液体11配合设置有第一温度传感器9-1，第一温度传感器9-1的探头穿过顶盖2设置在介质液体11中，混凝土10配合设置有第二温度传感器9-2，第二温度传感器9-2的探头穿过弹性囊3设置在混凝土10中。第一温度传感器9-1用于实时测量介质液体11的温度，第二温度传感器9-2用于测量混凝土10的温度。

进一步的，顶盖2上加工有配合第一温度传感器9-1和第二温度传感器9-2的连接线路进口，进口内穿设第一温度传感器9-1和第二温度传感器9-2的连接线后进行密封处理。涂抹胶体或胶带缠绕进行密封即可。

具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式一或二的进一步限定，压力传感器5的探头与顶盖2的下端面处于同一平面上，细管体4的下端与顶盖2的下端面处于同一平面上，即压力传感器5的探头和细管体4的下端均与顶盖2的下端面相齐平，如此设置能够从结构上辅助检测结果的准确性。

具体实施方式四：结合图1示意的检测装置完成的检测方法为混凝土10受高温、膨胀剂等影响膨胀挤压介质液体11，使细管体4内介质液体11的液柱高度升高，通过压力传感器5的探头监测液柱高度产生的压强值的变化，从而通过压强值的变化换算得到液柱高度值的变化，进而计算获得混凝土10的体积变化量。

本实施方式中将介质液体11设置为某一初始高度，混凝土10受降温、减缩剂、自生收缩的影响，使细管体内介质液体11液柱高度降低，压力传感器5监测到该压力降低，该压力值就可用于计算获得混凝土10的收缩体积变化量，从而实现定量评价不同条件下混凝土10的早期变形过程。

具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式四的进一步限定，当容器1处于低温环境下时，介质液体11为冷冻液时，该检测过程如下步骤：

步骤一：获取介质液体11温度体积变形系数α：测量细管体4的内径r，计算内径的横截面积s＝πr²，根据混凝土变形试验要求的负温环境温度，选择冰点低于负温环境温度的冷冻液，在顶盖2上依次安装压力传感器5和细管体4，在常温条件下将容器1注满冷冻液，加盖顶盖2，通过顶盖2往容器1内进一步注入冷冻液，使细管体4内产生液柱，液柱高度为细管体4高度的一半，通过压力传感器5记录细管体4处于常温状态的压力值p0；

记录加入冷冻液的总质量ml0，根据常温冷冻液的密度即可计算加入冷冻液的初始体积vl0，将检测装置置于负温环境中，冷冻液的体积随着降温δt减小，再次通过压力传感器5获取冷冻液处于冷缩状态的压力值p1，δpl＝p1-p0，冷冻液的温度体积变形系数计算公式α＝δpls/(ρgvl0×δt)；

步骤二：混凝土10的准备工作：在20℃的温度环境下，模拟实际施工条件，将新拌的混凝土10装入弹性囊3中，确保混凝土10与弹性囊3的内壁相贴紧，称取装入弹性囊3内混凝土10的重量m0，根据混凝土10的容重计算出混凝土10的初始体积v0；

步骤三：打开顶盖2，将容器1内的冷冻液排空，将装有混凝土10的弹性囊3放入容器1中，在容器1中再次注入冷冻液，直至弹性囊3全部处于冷冻液中为止，加盖顶盖2，从注液口内继续注入冷冻液，使细管体4内产生液柱，记录此时冷冻液的总质量ml1，冷冻液的总质量vl1，通过压力传感器5记录初始压力值pc0，根据pc0＝ρghc0，计算得出细管体4内产生液柱高度hc0，结合细管体4的内径的横截面积s，计算得到细管体4内初始液柱体积vc0＝s·hc0；

步骤四：将检测装置置于-30～0℃的温度环境中，介质液体11选用冷冻液，随着温度的下降，混凝土10依次经历冷缩和结冰膨胀的过程，随着冷冻液液面先降后升的变化，压力传感器5测量得到压力值也随之变化，经过8～16小时后，当环境温度t1恒定且细管体4液柱面停止运动处于静止状态时，即从压力传感器5监测最大压力值pt1，冷冻液的密度为ρt1，混凝土10体积变形量的计算过程为：

常温20℃下冷却液的密度：ρ0＝ml1/vl1。

常温20℃下细管体4内冷却液液柱的高度和体积：hc0＝pc0/ρ0g；vc0＝shc0

温度t1时冷却液的体积：vlt1＝vl1×(1+αδt)

温度t1时冷却液的密度：ρt1＝ml1/vlt1

温度t1时细管体4内冷却液液柱的高度和体积：

ht1＝pt1/ρt1g；vt1＝sht1

温度t1时细管体4内液柱体积的变化：δvp＝vt1–vc0

温度t1时冷却液的体积的变化：δvlt1＝vl1×αδt

温度t1时混凝土10体积的变化δv＝δvp–δvlt1

计算获得混凝土10的体积变化量δv后，最终计算得到混凝土10冻胀的体积变化率δv/v0。

具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式四的进一步限定，当检测装置置于0～+50℃中任一恒定温度环境中时，介质液体11为体积热膨胀系数小的水，检测过程如下：

步骤一：混凝土10的准备工作：在20℃的温度环境下，模拟实际施工条件，将新拌的混凝土10装入弹性囊3中，确保混凝土10与弹性囊3的内壁相贴紧，称取装入弹性囊3内混凝土10的重量m0，根据混凝土10的容重计算出混凝土10的初始体积v0；

步骤二：打开顶盖2，将装有混凝土10的弹性囊3放入容器1中，在容器1中注入水，直至弹性囊3全部处于水中为止，加盖顶盖2，从注液口内继续注入水，使细管体4内产生液柱，通过压力传感器5记录初始压力值pc0，根据pc0＝ρ水ghc0，计算得出细管体4内产生液柱高度hc0，结合细管体4的内径的横截面积s，计算得到细管体4内初始液柱体积vc0＝s·hc0；

步骤三：将检测装置置于恒温箱的环境中，维持正恒温的温度状态，混凝土10经历热胀的过程，随着水液面的上升，压力传感器5测量得到压力值也随之变化，经过8～72小时后，细管体4液柱面停止运动处于静止状态时，即从压力传感器5监测最大压力值pt1，混凝土10体积变化量的计算过程为：

正恒温下细管体4内水液柱的高度和体积：hc0＝pc0/ρ水g；vc0＝shc0

正恒温下细管体4内水液柱的高度和体积：ht1＝pt1/ρt1g；vt1＝sht1

正恒温下细管体4内液柱体积的变化：δvp＝vt1–vc0

正恒温下混凝土10体积的变化δv＝δvp

计算获得混凝土10的体积变化量δv后，最终计算得到混凝土10冻胀的体积变化率δv/v0。

上述过程为当环境温度为常温恒定不变时，介质液体11选择为水时的操作过程。当容器1处于高温环境且环境温度在正温范围0～50℃内变化时，介质液体11优先选择乙二醇、甘油或汽油，检测原理与负温环境下的检测原理相同。

具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式四、五或六的进一步限定，在混凝土10的准备工作中，通过注射器从弹性囊3中抽出多余空气，使混凝土10与弹性囊3的内壁之间形成全壁贴紧过程。

结合本发明的有益效果说明以下实施例：

实施例一：

本实施例的混凝土10配合比为普通混凝土，容重为2400kg/m³,拌合水的用量为200kg/m³，细骨料的用量720kg/m³，粗骨料的用量1080kg/m³，水灰比为0.5，在实验室常温条件下，将粗、细骨料、水泥称重，投入搅拌机内，初步搅拌2分钟后加水，继续搅拌3分钟，即可获得均匀的新拌混凝土10，检测其初始温度为20.0℃，本实施例中细管体4的外径14mm，内径10mm，横截面积s＝78.5mm²长度为250mm，容器1的内径150mm，高度为150mm。介质液体11为冷冻液，具体选用乙二醇，密度为1.15g/cm³，冰点为-12.9℃；

利用该检测装置进行检测时的具体操作过程如下：

步骤一：获取冷冻液温度体积变形系数α：根据混凝土变形试验要求的负温环境温度-10℃，选择冰点低于负温环境温度的冷冻液乙二醇，将常温条件下冷冻液注满容器1，在细管体4安装在顶盖2上，继续往容器1中注入冷冻液，细管体4内产生由冷冻液形成的液柱，通过压力传感器5记录细管体4受到的压力值p0＝1127pa，记录加入冷冻液的质量ml0＝3047.5g，根据乙二醇的密度即可计算加入冷冻液的初始体积vl0＝2650cm³；将检测装置置于负温环境中，由于冷冻液的热胀冷缩性质，冷冻液的体积随着降温δt减小，当δt＝20℃―(-10℃)＝30℃时，与细管体4固接的压力传感器的力值为p1＝442.2pa，压力传感器5获取冷冻液处于冷缩状态的压力值变化为δpl，

即δpl＝p1-p0＝684.8pa，冷冻液的温度体积变形系数计算公式α＝δpls/(ρgvl0×δt)＝0.0006/℃；

步骤二：新拌混凝土10在常温20℃下将其装入带弹性、薄的橡胶袋内，在袋口处，通过注射器设法抽出多余空气，使橡胶袋与混凝土10保持良好的接触，扎进袋口，保证混凝土10密封在橡胶袋内。称取装入橡胶袋内混凝土10的重量m0＝4.8kg，根据混凝土10的容重计算出混凝土10的初始体积v0，v0＝m0/2400＝2l＝2000cm³；

步骤三：打开顶盖2，将容器1内的冷冻液排空，将装有混凝土10的弹性囊3放入容器1中，在容器1中注入再次注入冷冻液，直至弹性囊3全部处于冷冻液中为止，加盖顶盖2，从注液口内继续注入冷冻液，使细管体4内产生液柱，记录此时冷冻液的总质量ml1＝763g，冷冻液的总体积vl1＝663.5cm³，通过压力传感器5记录初始压力值pc0＝2028.6pa，根据pc0＝ρghc0，计算得出细管体4内产生液柱高度

hc0＝18.0cm，结合细管体4的内径的横截面积s，计算得到细管体4内初始液柱体积vc0＝s·hc0＝14.13cm³；

步骤四：将检测装置置于-10℃的温度环境中，随着温度的下降，混凝土10依次经历冷缩和结冰膨胀的过程，随着冷冻液液面先降后升的变化，压力传感器5测量得到压力值也随之变化，经过8～16小时后，当环境温度t1＝-10℃恒定且细管体4液柱面停止运动处于静止状态时，即从压力传感器5监测最大压力值pt1＝739pa，冷冻液的密度为ρt1，混凝土10的体积变化量计算过程如下：

常温20℃下冷却液的密度ρ0：ρ0＝ml1/vl1＝1.15

温度-10℃时冷却液的体积vlt1：vlt1＝vl1×(1-αδt)＝663.5×(1-0.0006×30)＝651.56cm³

温度-10℃时冷却液的密度ρt1：ρt1＝ml1/vlt1＝763/651.56＝1.171g/cm³

温度-10℃时细管体4内冷却液液柱的高度ht1：

ht1＝pt1/ρt1g＝6.439cm

温度-10℃时细管体4内液柱体积vt1：

vt1＝sht1＝5.055cm³

温度-10℃时细管体4内液柱体积的变化δvp：

δvp＝vt1–vc0＝5.055-14.13＝-9.075cm³

温度-10℃时冷却液的体积的变化：δvlt1＝vl1×αδt＝663.5×0.0006×

30＝11.94cm³

温度-10℃时混凝土10体积的变化δv＝δvp―δvlt1＝-9.075+11.94＝2.865cm³

计算获得混凝土10的体积变化量δv后，最终计算得到混凝土10冻胀的体积变化率δv/v0＝2.865/2000＝0.143％。

δv/v0即为混凝土10的体积变化率，利用压力传感器连续记录该装置中介质液体11压力的变化，依照上述公式换算成混凝土10的体积变化量，建立混凝土温度(或者时间)与该温度时刻对应的混凝土10体积变化量的关系，能够全面监测评价混凝土10的早期变形过程，利用混凝土10体积变化量评价混凝土10的早期变形过程为现有技术。