CN109507400B - 一种利用成熟度评价混凝土早期受冻性能的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用成熟度评价混凝土早期受冻性能的方法。由于冬季施工混凝土结冰，从而难以正确掌握混凝土的力学性能，导致冬季施工进度受到影响，施工质量控制难以保证的问题。本发明为建立混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，在混凝土工程现场预埋温度测试仪器采集温度数据，至测试龄期时进行受冻损伤程度检测，获取实际贯入深度，根据温度的发展计算混凝土工程在该龄期内对应的成熟度，将计算得出的成熟度比对混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，获取标养贯入深度，比较标养贯入深度和实际贯入深度，评价混凝土早期受冻性能。本发明用于评价冬期施工的混凝土。
Description
技术领域
本发明属于混凝土检测领域，具体涉及一种贯入深度评价混凝土早期受冻性能的方法。
背景技术
当室外日平均气温连续5天稳定低于5℃的施工过程称为冬季施工。冬季气温下降，不少地区温度在0℃之下，土壤、混凝土、砂浆等所含的水分冻结，建筑材料容易脆裂，给建筑施工带来许多困难。尤其是冬季施工的混凝土，混凝土因受低温的影响而力学性能下降，特别是负温受冻结冰，由于结冰给混凝土带来附加强度，难以正确掌握在冬季施工负温环境下混凝土的力学性能，导致冬季施工进度受到影响，施工质量控制难以保证。对现场混凝土强度发展不能及时准确反馈，工程质量存在隐患的几率大大提升了，但目前缺乏对早期受冻混凝土的受冻评价方法，导致冬季施工难度大且隐患大，缺少对混凝土受冻情况准确且快速的获取手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种贯入深度评价混凝土早期受冻性能的方法，以解决由于冬季施工混凝土结冰，从而难以正确掌握混凝土的力学性能，导致冬季施工进度受到影响，施工质量控制难以保证的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种利用成熟度评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：包括：
建立标准养护条件下混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，确定待评价混凝土工程，在混凝土工程中预埋温度传感器进行温度数据采集，当混凝土工程中的混凝土养护至测试龄期时同时进行受冻损伤程度检测和成熟度计算，通过受冻损伤程度检测获取实际贯入深度，根据温度测试仪提供温度数据计算混凝土工程在测试龄期内对应的成熟度，将计算得出的成熟度比对混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，获取该成熟度值对应的标养贯入深度，比较标养贯入深度和实际贯入深度，评价混凝土早期受冻性能。
作为优选方案：混凝土贯入深度与成熟度关系曲线的建立过程为：在标准养护条件下，对和混凝土工程配合比一致的多个混凝土试块进行养护，当达到测试龄期时进行贯入深度测试，在每个混凝土试块上确定多个测点，获取与混凝土工程处于同一龄期下的混凝土贯入深度的代表值，计算成熟度，建立混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，计算成熟度的公式如下：
M＝∑(T+15)×Δt
公式中，M为成熟度；T为在时间段Δt内混凝土试块的平均温度，将混凝土贯入深度的代表值和计算得到成熟度值放入直角坐标系中，建立混凝土贯入深度与成熟度关系曲线。
作为优选方案：在建立标养养护条件下混凝土贯入深度与成熟度关系曲线而进行的贯入深度测试中，每个成熟度测点个数的取值范围为15～20个。
作为优选方案：相邻测点之间间距的取值范围为30～40mm，每个测点到其所在试件边缘的直线距离为30～40mm。
作为优选方案：混凝土养护至一定龄期时进行受冻损伤程度检测过程为：利用混凝土强度检测仪配合射钉法对混凝土工程进行贯入深度测试，测试龄期内贯入深度测试的测点个数的取值范围为15～20个。
作为优选方案：根据温度的发展计算混凝土工程在该龄期内对应的成熟度为现场混凝土工程的成熟度，在标准养护混凝土贯入深度与成熟度关系曲线上找出混凝土工程成熟度值，该成熟度对应的贯入深度为标养贯入深度，比较标养贯入深度和实际贯入深度，标养贯入深度和实际贯入深度之间差值越大，表示混凝土工程的受冻程度越高，标养贯入深度和实际贯入深度之间差值越小，表示混凝土工程的受冻程度越低。
作为优选方案：温度传感器配合设置有温度记录仪，温度传感器与温度记录仪相连接。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
1、本发明通过建立标准养护条件下混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，并结合贯入深度测试方法，评价早期混凝土的受冻程度以及冬期施工中混凝土的早期强度，从而为冬期施工中混凝土的受冻程度进行准确且及时的评价。
2、本发明能够快速检测冬季混凝土负温受冻损伤程度，科学确定拆模时间和养护方案，是保证混凝土工程质量的重要技术手段。
3、本发明操作难度低，步骤简单，相对于预养大量同条件养护试件的测试方法而言，省时省力。
4、本发明操作灵活且适用范围广泛，能够在混凝土工程中多个部位设置测点，以测试混凝土工程中不同部位的受冻状态。本发明还适用于混凝土各个阶段的受冻测试，尤其适用于早期，因为早期混凝土水化程度低，混凝土抗冻害能力较差，结冰量较大，受冻前后贯入深度变化较大，易于分析比较。且早期混凝土较容易射入测钉。
5、本发明用于混凝土受冻结冰的微破损检测，本发明对冬期施工中混凝土冻害的防治工作具有指导意义。
附图说明
图1是本发明建立的混凝土贯入深度与成熟度关系曲线示意图。
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，包括：
确定待评价混凝土工程，在混凝土工程中预埋温度传感器进行温度数据采集，确定测试龄期并根据测试龄期建立标准养护条件下混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，测试龄期为一定的时间段，具体指的是从混凝土工程浇注成型后的一段时间，根据具体需要进行具体设定即可，通常时间段设置范围选取在混凝土工程成型后的一个月内，即混凝土的早期阶段，当混凝土工程中的混凝土养护至测试龄期时同时进行受冻损伤程度检测和成熟度计算，通过受冻损伤程度检测获取实际贯入深度，根据温度测试仪器提供温度数据计算混凝土工程在测试龄期内对应的成熟度，将计算得出的成熟度比对混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，获取标养贯入深度，比较标养贯入深度和实际贯入深度，评价混凝土早期受冻性能。
由于混凝土的抗压强度是养护温度T与硬化时间t乘积的单调函数。对于同一品种混凝土，不管成熟度是由怎样的温度和时间乘积得出，只要其成熟度相等，则混凝土的强度可认为是相同的。
进一步的，混凝土贯入深度与成熟度关系曲线的建立过程为：在标准养护条件下，对和混凝土工程配合比一致的多个混凝土试块进行养护，养护至一定龄期进行贯入深度测试，获取与混凝土工程处于同一龄期下的混凝土贯入深度的代表值，计算成熟度，建立混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，计算成熟度的公式如下：
M＝∑(T+15)×Δt
其中，M为成熟度；T为在时间段Δt内混凝土试块的平均温度，将混凝土贯入深度的代表值和计算得到成熟度值放入直角坐标系中，建立混凝土贯入深度与成熟度关系曲线。
进一步的，在建立混凝土贯入深度与成熟度关系曲线而进行的贯入深度测试中，每个试块上的测点为12个。
进一步的，每个试块的尺寸为150mm×150mm×300mm。
进一步的，相邻测点之间间距的取值范围为30～40mm，每个测点到其所在试件边缘的直线距离为30～40mm。
进一步的，利用混凝土强度检测仪配合射钉法对混凝土工程进行贯入深度测试，贯入深度测试的测试过程与现有技术相同。测试龄期内贯入深度测试的测点不少于15个。
进一步的，根据温度的发展计算混凝土工程在该龄期内对应的成熟度为现场混凝土工程的成熟度，在混凝土贯入深度与成熟度关系曲线上找出与混凝土贯入深度与成熟度关系曲线相同的成熟度，该成熟度对应的贯入深度为标养贯入深度，比较标养贯入深度和实际贯入深度，标养贯入深度和实际贯入深度之间差值越大，表示混凝土工程的受冻程度越高，标养贯入深度和实际贯入深度之间差值越小，表示混凝土工程的受冻程度越低。
进一步的，温度传感器配合设置有温度记录仪，温度传感器与温度记录仪相连接。温度传感器和温度记录仪均为现有产品，二者相互配合的工作过程与现有技术相同。
进一步的，混凝土工程中测点的获取位置仅为实际施工的混凝土工程的表面上获取，混凝土试块上测点的设定位置多样，在混凝土试块的上端面、下端面或四周侧面上确定并获取。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括以下四个步骤，
步骤一：首先，冬季施工或者寒冷地区的混凝土工程，在混凝土施工时预埋温度传感器，并连接温度记录仪，实时记录混凝土内部温度，确定测试龄期。
步骤二：其次在标准养护条件下，根据测试龄期，建立混凝土贯入深度与成熟度关系曲线。
步骤三：当混凝土养护至测试龄期需要进行检测混凝土受冻损伤程度时，可先用贯入仪在混凝土表面射入钢钉测贯入深度，获得现场混凝土工程在测试龄期下的贯入深度，并根据温度传感器和温度记录仪相配合得到的温度的发展计算该龄期对应的成熟度。
步骤四：对比分析混凝土在相同成熟度时，标准养护条件下和施工现场贯入深度的差值，施工现场贯入深度越小，混凝土强度越高，但此时高强度是由于冰提供的附加冻结强度造成的，说明混凝土早期受冻程度越高，用二种养护条件下贯入深度之比，作为混凝土早期受冻的表征值。
步骤二中，建立混凝土贯入深度与成熟度关系曲线的具体过程如下：
在温度20℃±2℃，湿度不小于95％的环境下，选取三个试块进行养护，试块为与现场混凝土工程的混凝土的配合比一样的混凝土试块，其中每个试块的尺寸均为150mm×150mm×300mm。将这三个试块养护至可以脱模的情况下进行脱模，脱模后在标准条件下进行养护，同时进行贯入深度测试。贯入深度测试的测试过程与现有技术相同。其他未提及的内容与具体实施方式一相同。
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，标养下的混凝土试块在进行贯入深度测试时，从脱模到成型第一天内，每2h进行一次贯入深度测试。成型后第2天和第3天，每12h进行一次贯入深度测试。成型后第4天至第28天，每24h进行一次贯入深度测试。
具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，使用射钉法混凝土强度检测仪对混凝土进行贯入深度测试，测量值精确到0.01mm，每测点的间距不小于30mm，测点距试件边缘距离不小于30mm。在规定龄期进行贯入深度试验时，选择每个试件的四个非成型侧面进行贯入深度测试。每个龄期每个试件的每个侧面分别选三个点进行测量。即每个龄期贯入深度的测量点为每个试件12个，三个试件共计36个点。
具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式一、二、三或四的进一步限定，考虑到试验过程中部分测钉可能贯入到表面较为坚硬的碎石或者表面气孔的边缘，在处理数据时，将每个试件测得的12个数据中的最大点和最小点提出，计算剩余贯入深度的平均值作为该试件贯入深度代表值。将三个试件的贯入深度代表值取平均值，作为该龄期下混凝土贯入深度的代表值。
具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，建立标养试件的贯入深度-成熟度定标曲线。成熟度计算方法如下：
M＝∑(T+15)×Δt
其中，M为成熟度，单位：℃·h，T为在时间段Δt内混凝土平均温度。
具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式一或二的进一步限定，在施工时即对现场混凝土工程进行温度传感器的预埋。温度传感器预埋一个即可，温度传感器与温度记录仪相连，并实时记录混凝土的温度发展。当混凝土工程不同的部位有可能处于不同的温度下时，则应在这些部位均埋置温度传感器。
具体实施方式八：本实施方式为具体实施方式一或七的进一步限定，现场混凝土工程的贯入深度测试在混凝土表面进行，选择平整的区域进行测试，测试方法与数据处理方法与标养条件下的混凝土的方法相同。同样的，为防止测量结果的偶然性，对现场混凝土工程进行测试时，每个龄期的测点不应少于15个。剔除混凝土贯入深度最大值和最小值后，取平均值作为该龄期下混凝土的贯入深度D，单位为mm。
具体实施方式九：本实施方式为具体实施方式一、二、七或八的进一步限定，当对现场混凝土工程进行贯入深度测试后，根据测温数据和公式计算现场混凝土工程在测试龄期时混凝土的成熟度。
具体实施方式十：本实施方式为具体实施方式一或二的进一步限定，在标养混凝土贯入深度-成熟度定标曲线上，找到与现场混凝土工程在测试龄期相同成熟度的贯入深度，记为D0，单位为mm。对比D0和D的值，记α＝D0/D，当α值越大，代表现场混凝土贯入阻力越大，结冰越多，受冻越严重。
本发明能够根据相同成熟度条件下标养混凝土和现场混凝土的比值来判定混凝土的受冻程度。
结合本发明的有益效果说明以下实施例：
实施例一：根据图1说明本实施例，对于C30混凝土，在标养条件下对混凝土试块在待测龄期进行了贯入深度的测试，建立标养条件下C30混凝土贯入深度-成熟度定标曲线。现场混凝土工程在常温下养护12h后放在-15℃的负温环境中养护12h，测试其贯入深度D0为了易于进行观察对比，本实施例的图1中定标曲线仅取从混凝土成型后的40h内的成熟度变化，即成熟度取到1400℃·h。
从图1中能够看到，定标曲线随着成熟度的增加贯入深度减小，说明随着混凝土水化的进行混凝土内部越来越密实，贯入阻力增大。当成熟度超过600℃·h贯入深度减小的速度减慢，说明此时水化速度变慢。
D点代表现场混凝土工程在成熟度为420℃·h时贯入深度为5.99mm。通过图像的对比发现，D点远低于定标曲线，α＝D0/D＝2.50，即冰提供的附加冻结强度使混凝土的贯入深度大大降低，该现场混凝土工程受冻结冰情况较严重。
Claims (5)
1.一种利用成熟度评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：包括：
建立标准养护条件下混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，确定待评价混凝土工程，在混凝土工程中预埋温度传感器进行温度数据采集，当混凝土工程中的混凝土养护至测试龄期时同时进行受冻损伤程度检测和成熟度计算，通过受冻损伤程度检测获取实际贯入深度，根据温度传感器提供温度数据计算混凝土工程在测试龄期内对应的成熟度，将计算得出的成熟度比对混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，获取该成熟度值对应的标养贯入深度，比较标养贯入深度和实际贯入深度，评价混凝土早期受冻性能；
标养贯入深度和实际贯入深度之间差值越大，表示混凝土工程的受冻程度越高，标养贯入深度和实际贯入深度之间差值越小，表示混凝土工程的受冻程度越低；
混凝土贯入深度与成熟度关系曲线的建立过程为：在标准养护条件下，对和混凝土工程配合比一致的多个混凝土试块进行养护，当达到测试龄期时进行贯入深度测试，在每个混凝土试块上确定多个测点，获取不同养护龄期下的混凝土贯入深度的代表值，根据温度和龄期计算成熟度，建立混凝土贯入深度与成熟度关系曲线，计算成熟度的公式如下：
公式中，M为成熟度；T为在时间段
内混凝土试块的平均温度，将混凝土贯入深度的代表值和计算得到成熟度值放入直角坐标系中，建立混凝土贯入深度与成熟度关系曲线；
在标养混凝土贯入深度-成熟度定标曲线上，找到与现场混凝土工程在测试龄期相同成熟度的贯入深度，记为D0，单位为mm，对比D0和D的值，记
，当
值越大，代表现场混凝土贯入阻力越大，结冰越多，受冻越严重。
2.根据权利要求1所述的一种利用成熟度评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：在建立标养养护条件下混凝土贯入深度与成熟度关系曲线而进行的贯入深度测试中，每个成熟度测点个数的取值范围为15~20个。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用成熟度评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：相邻测点之间间距的取值范围为30~40mm，每个测点到其所在试件边缘的直线距离为30~40mm。
4.根据权利要求3所述的一种利用成熟度评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：施工现场混凝土养护至一定龄期时进行受冻损伤程度检测过程为：利用混凝土强度检测仪配合射钉法对混凝土工程进行贯入深度测试，测试龄期内贯入深度测试的测点个数的取值范围为15~20个。
5.根据权利要求1所述的一种利用成熟度评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：温度传感器配合设置有温度记录仪，温度传感器与温度记录仪相连接。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
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