CN110455704B - 一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法及*** - Google Patents

一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法及***。该检测方法包括：获取多个试样；多个试样包括实验组以及对照组；将每一个试样划分为多个声测面；对各试样的声测面进行初始声速测试，得到初始声速；对实验组进行硫酸盐干湿循环侵蚀实验；对完成侵蚀实验的实验组进行多次声速测试，得到实验声速；对对照组进行清水干湿循环实验；对完成清水干湿循环实验的对照组进行多次声速测试，得到对照声速；根据初始声速、实验声速以及对照声速计算各声测面的材料损伤参数；根据损伤参数判断各声测面的损伤程度，完成对混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能的检测。本发明利用超声波无损检测技术，实现了混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能的连续重复检测。

Description

一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法及***
技术领域
本发明涉及混凝土材料领域，特别是涉及一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法及***。
背景技术
国内外现有的行业技术标准中，现行的方法对混凝土的抗侵蚀性的检测主要依据侵蚀过程后材料强度或变形程度(膨胀率)，这类方法虽然操作简便结果直观，但其试验结果一来不具有重复性，不利于消除试件个体的影响，二来单一的参数指标，无法反映侵蚀过程中，混凝土材料配比、内部结构对于侵蚀过程的影响，无法对侵蚀条件下混凝土结构损伤差异形成正确认识，导致对其抗侵蚀性能的不准确评价。
发明内容
本发明的目的是提供一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法及***，利用超声波无损检测技术，实现混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能的连续重复检测。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法，所述检测方法包括：
获取多个试样；多个所述试样包括实验组以及对照组；所述对照组至少包括一个所述试样；
将每一个所述试样等间隔的划分为多个声测面；
对各所述试样的声测面进行初始声速测试，得到初始声速；
对所述实验组进行硫酸盐干湿循环侵蚀实验；
对完成侵蚀实验的实验组进行多次声速测试，得到实验声速；
对所述对照组进行清水干湿循环实验；
对完成清水干湿循环实验的对照组进行多次声速测试，得到对照声速；
根据所述初始声速、所述实验声速以及所述对照声速计算各所述声测面的材料损伤参数；
根据所述损伤参数判断各所述声测面的损伤程度；
根据各所述声测面的损伤程度检测混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能。
可选的，所述对各所述试样的声测面进行初始声速测试，得到初始声速，具体包括：
在各所述声测面上标注多个测试点；各所述测试点间隔20°；
沿顺时针方向，通过换能器对所述声测面进行初始声速测试；所述换能器中心正对所述测试点。
可选的，所述根据所述损伤参数判断各所述声测面的损伤程度，具体包括：
获取最大损伤参数以及最小损伤参数；
根据所述最大损伤参数以及所述最小损伤参数，计算损伤极差；
根据所述损伤极差确定损伤参数区间；
根据所述损伤参数区间判断各所述声测面的损伤程度。
可选的，在将每一个所述试样等间隔的划分为多个声测面之前还包括：
对所述试样进行清洁和干燥。
可选的，在对各所述试样的声测面进行初始声速测试之前还包括：
将耦合剂均匀涂抹在所述声测面上。
可选的，所述根据各所述声测面的损伤程度检测混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能，具体包括：
根据各所述声测面的损伤程度，确定各试样的损伤程度；
根据各试样的损伤程度确定混凝土材料的损伤程度，完成对混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能的检测。
本发明还提供了一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测***，所述检测***包括：
获取模块，用于获取多个试样；多个所述试样包括实验组以及对照组；所述对照组至少包括一个所述试样；
划分模块，用于将每一个所述试样等间隔的划分为多个声测面；
第一测试模块，用于对各所述试样的声测面进行初始声速测试，得到初始声速；
第一实验模块，用于对所述实验组进行硫酸盐干湿循环侵蚀实验；
第二测试模块，用于对完成侵蚀实验的实验组进行多次声速测试，得到实验声速；
第二实验模块，用于对所述对照组进行清水干湿循环实验；
第三测试模块，用于对完成清水干湿循环实验的对照组进行多次声速测试，得到对照声速；
计算模块，用于根据所述初始声速、所述实验声速以及所述对照声速计算各所述声测面的材料损伤参数；
判断模块，用于根据所述损伤参数判断各所述声测面的损伤程度。
检测模块。用于根据各所述声测面的损伤程度检测混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能。
可选的，所述第一测试模块，具体包括：
标注单元，用于在各所述声测面上标注多个测试点；各所述测试点间隔20°；
测试单元，用于沿顺时针方向，通过换能器对所述声测面进行初始声速测试；所述换能器中心正对所述测试点。
可选的，所述判断模块，具体包括：
获取单元，用于获取最大损伤参数以及最小损伤参数；
计算单元，用于根据所述最大损伤参数以及所述最小损伤参数，计算损伤极差；
确定单元，用于根据所述损伤极差确定损伤参数区间；
判断单元，用于根据所述损伤参数区间判断各所述声测面的损伤程度。
可选的，还包括：
处理模块，用于在将每一个所述试样等间隔的划分为多个声测面之前对所述试样进行清洁和干燥。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明利用超声波无损检测技术，可以实现对混凝土结构侵蚀过程中的连续重复检测，所采取的多断面径向测试方法，基本覆盖了检测试件全部范围，除能定量化混凝土在硫酸盐侵蚀环境下的损害情况，还能通过多点测试的方法，反映混凝土内部结构不同的损伤状态，对于调整混凝土级配，改善混凝土性能也有一定指导作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法的流程图；
图2为本发明实施例试样声测面的划分示意图；
图3为本发明实施例测试点的标注示意图；
图4为本发明实施例混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测***的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法及***，利用超声波无损检测技术，实现混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能的连续重复检测。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法包括：
步骤101：获取多个试样；多个所述试样包括实验组以及对照组；所述对照组至少包括一个所述试样。
步骤102：将每一个所述试样等间隔的划分为多个声测面。
步骤103：对各所述试样的声测面进行初始声速测试，得到初始声速。
在各所述声测面上标注多个测试点；各所述测试点间隔20°；
沿顺时针方向，通过换能器对所述声测面进行初始声速测试；所述换能器中心正对所述测试点。
步骤104：对所述实验组进行硫酸盐干湿循环侵蚀实验。
步骤105：对完成侵蚀实验的实验组进行多次声速测试，得到实验声速。
步骤106：对所述对照组进行清水干湿循环实验。
步骤107：对完成清水干湿循环实验的对照组进行多次声速测试，得到对照声速。
步骤108：根据所述初始声速、所述实验声速以及所述对照声速计算各所述声测面的材料损伤参数。
步骤109：根据所述损伤参数判断各所述声测面的损伤程度。具体的：
获取最大损伤参数以及最小损伤参数；
根据所述最大损伤参数以及所述最小损伤参数，计算损伤极差；
根据所述损伤极差确定损伤参数区间；
根据所述损伤参数区间判断各所述声测面的损伤程度。
步骤1010：根据各所述声测面的损伤程度检测混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能。具体的
根据各所述声测面的损伤程度，确定各试样的损伤程度；
根据各试样的损伤程度确定混凝土材料的损伤程度，完成对混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能的检测。
在步骤102之前还包括：
对所述试样进行清洁和干燥。
在步骤103之前还包括：
将耦合剂均匀涂抹在所述声测面上；保证超声换能器能与试样表面紧密贴合。耦合剂为黄油或者凡士林。
具体实施例：
步骤1：根据试验需求，对某设计抗硫酸盐侵蚀强度等级为KS15的混凝土配比进行试验，制作直径为10cm，高为10cm的圆柱体试样四个，并按前按《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002进行标准养护。
步骤2：在试样于28d龄期的前2d，将测试混凝土试样从养护室取出，清洁混凝土表面水分污物，并在80℃烘箱中干燥48h取出并冷却到室温，保证混凝土干燥及表面清洁。
步骤3：如图2所示，将四个试样编号为S1，S2，S3，S4按图2所示对试样声测点进行布置，其布置按照从试样底端往上，以2cm等间隔布置4个声测面H1，H2，H3，H4；如图3所示，选取H1面试样上某一位置作为H1声测面测量起点M1 1，并以顺时针方向，按20°角等间隔于侧面周向布置测点M1 2，M1 3，…，M1 18；在其他声测面的同一垂直位置标注测面起点M2 1，M3 1，M4 1，并以与H1面同样规则布置H2，H3，H4余下测点，并以马克笔标注。
步骤4：标注完成后，对S1，S2，S3，S4逐个初始声速测试，测试使用高精度非金属超声仪，在测试前，应使用黄油或凡士林作为耦合剂均匀涂满测试面，按H1，H2，H3，H4声测面逐层进行声速测试，测试时，需将换能器中心与测点正对，从Mi 1开始测试，以顺时针方向测量声波完整穿过试样的波形，发射换能器从Mi 1顺时针方向逐个测点向Mi 9移动，接收换能器同时从Mi 10顺时针方向逐个测点向Mi 18移动，两换能器每移动一次位置，相应的进行一次测试，并计算测试声速，将测试所得的初始声速依次记为Vi,0 1，…，Vi,0 9(其中i为测试面编号，上标为发射换能器测点位置编号，作为测线编号)初始测试完成后，需用湿毛巾清理掉表面残余的耦合剂。
步骤5：在初始试验完成后，将S1，S2，S3按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082-2009中混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法进行硫酸盐干湿循环侵蚀试验，同时设置S4为对照组，将试验中的Na2SO4侵蚀溶液替换为清水，与试验组进行相同的干湿循环试验过程，按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082-2009要求，进行15次干湿循环试验。
步骤6：从侵蚀试验开始，在第5次、第10次、第15次干湿循环的试样干燥冷却工作完成后，用与步骤4同样的操作依次分层对试样的超声波测试并计算声速。为表述方便，这里将第n次i测面测试所得的实验声速依次记为Vi,n 1，…，Vi,n 9。
注意该步骤中，在一次超声波测试完成后，于干湿循环过程执行前，应用湿布擦拭除掉试件表面耦合剂，并用侵蚀液(对照组)对试样进行清洗，以免耦合剂影响测试过程。
为表述方面，对照组S4测试数据以vi,n 1，…，vi,n 9表示。
步骤7：计算几个主要检测参数
定义测点材料损伤Di,n j以下式计算(标注中i表征测面编号，n次数编号，j为测线编号)
Figure BDA0002195544730000071
根据测试结果，计算并统计各测面的材料损伤参数。
下表是S1试样中的H1面测试结果，
Figure BDA0002195544730000072
Figure BDA0002195544730000081
该表中，测试声速结果单位为m/s。
步骤8：根据计算结果，绘制各测面的材料损伤参数变化时程曲线，并根据最终的损伤参数结果，划定损伤区域，当同测面的各测线损伤参数极差超过0.1时，按照损伤参数大小，将损伤参数区间三等分为重损伤区间，中度损伤区间及轻损伤区间，当同测面的各测线损伤参数极差超过0.03且小于0.1时，将损伤参数区间二等分为较重损伤区间与较轻损伤区间，当同测面的各测线损伤参数极差不足0.03时，判定该侧面损伤程度大致一致。
以S1的H1面为例，其最大损伤为0.1793，最小损伤为0.0907，损伤极差为0.0886，故将该测面损伤程度划分为较重损伤区和较轻损伤区，较轻损伤区的测线材料损伤参数区间为[0.0907，0.135]，较重损伤区的测线材料损伤参数区间为[0.135,0.1793]。
步骤9：那么根据划分结果，测线5、6、7位于较轻损伤区间，测线1、2、3、4、8、9位于较重损伤区间，以测线为区域中心轴线，按照测线计算所得的损伤参数所在区间，对各个测面的损伤区域范围进行划分。
通过结合各个测面的材料损伤程度与损伤区域分布，结合混凝土外观，确定混凝土的抗硫酸盐腐蚀特性与混凝土级配的合理程度。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明利用超声波无损检测技术，可以实现对混凝土结构侵蚀过程中的连续重复检测，所采取的多断面径向测试方法，基本覆盖了检测试件全部范围，除能定量化混凝土在硫酸盐侵蚀环境下的损害情况，还能通过多点测试的方法，反映混凝土内部结构不同的损伤状态，对于调整混凝土级配，改善混凝土性能也有一定指导作用。
如图4所示本发明还提供了一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测***，所述检测***包括：
获取模块401，用于获取多个试样；多个所述试样包括实验组以及对照组；所述对照组至少包括一个所述试样。
划分模块402，用于将每一个所述试样等间隔的划分为多个声测面。
第一测试模块403，用于对各所述试样的声测面进行初始声速测试，得到初始声速。
所述第一测试模块403，具体包括：
标注单元，用于在各所述声测面上标注多个测试点；各所述测试点间隔20°；
测试单元，用于沿顺时针方向，通过换能器对所述声测面进行初始声速测试；所述换能器中心正对所述测试点。
第一实验模块404，用于对所述实验组进行硫酸盐干湿循环侵蚀实验。
第二测试模块405，用于对完成侵蚀实验的实验组进行多次声速测试，得到实验声速。
第二实验模块406，用于对所述对照组进行清水干湿循环实验。
第三测试模块407，用于对完成清水干湿循环实验的对照组进行多次声速测试，得到对照声速。
计算模块408，用于根据所述初始声速、所述实验声速以及所述对照声速计算各所述声测面的材料损伤参数。
判断模块409，用于根据所述损伤参数判断各所述声测面的损伤程度，完成对混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能的检测。
所述判断模块409，具体包括：
获取单元，用于获取最大损伤参数以及最小损伤参数；
计算单元，用于根据所述最大损伤参数以及所述最小损伤参数，计算损伤极差；
确定单元，用于根据所述损伤极差确定损伤参数区间；
判断单元，用于根据所述损伤参数区间判断各所述声测面的损伤程度。
检测模块4010，用于根据各所述声测面的损伤程度检测混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能。具体包括：
试样的损伤程度确定单元，用于根据各所述声测面的损伤程度，确定各试样的损伤程度；
检测单元，用于根据各试样的损伤程度确定混凝土材料的损伤程度，完成对混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能的检测。
该***还包括：
处理模块，用于在将每一个所述试样等间隔的划分为多个声测面之前对所述试样进行清洁和干燥。
涂抹模块，用于在对各所述试样的声测面进行初始声速测试之前将耦合剂均匀涂抹在所述声测面上；耦合剂为黄油或者凡士林。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
获取多个试样；多个所述试样包括实验组以及对照组；所述对照组至少包括一个所述试样；
将每一个所述试样等间隔的划分为多个声测面；
对各所述试样的声测面进行初始声速测试，得到初始速；
对所述实验组进行硫酸盐干湿循环侵蚀实验；
对完成侵蚀实验的实验组进行多次声速测试，得到实验速；
对所述对照组进行清水干湿循环实验；
对完成清水干湿循环实验的对照组进行多次声速测试，得到对照声速；
根据所述初始声速、所述实验声速以及所述对照声速计算各所述声测面的材料损伤参数；
根据所述损伤参数判断各所述声测面的损伤程度；
根据各所述声测面的损伤程度检测混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能；
根据所述损伤参数判断各所述声测面的损伤程度，具体包括：
获取最大损伤参数以及最小损伤参数；
根据所述最大损伤参数以及所述最小损伤参数，计算损伤极差；根据所述损伤极差确定损伤参数区间；
根据所述损伤参数区间判断各所述声测面的损伤程度。
2.根据权利要求1所述混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法，其特征在于，所述对各所述试样的声测面进行初始声速测试，得到初始声速，具体包括：
在各所述声测面上标注多个测试点；各所述测试点间隔20°；
沿顺时针方向，通过换能器对所述声测面进行初始声速测试；所述换能器中心正对所述测试点。
3.根据权利要求1所述混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法，其特征在于，在将每一个所述试样等间隔的划分为多个声测面之前还包括：
对所述试样进行清洁和干燥。
4.根据权利要求1所述混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法，其特征在于，在对各所述试样的声测面进行初始声速测试之前还包括：
将耦合剂均匀涂抹在所述声测面上。
5.根据权利要求1所述混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测方法，其特征在于，所述根据各所述声测面的损伤程度检测混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能，具体包括：
根据各所述声测面的损伤程度，确定各试样的损伤程度；
根据各试样的损伤程度确定混凝土材料的损伤程度，完成对混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能的检测。
6.一种混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测***，其特征在于，所述检测***包括：
获取模块，用于获取多个试样；多个所述试样包括实验组以及对照组；所述对照组至少包括一个所述试样；
划分模块，用于将每一个所述试样等间隔的划分为多个声测面；
第一测试模块，用于对各所述试样的声测面进行初始声速测试，得到初始声速；
第一实验模块，用于对所述实验组进行硫酸盐干湿循环侵蚀实验；
第二测试模块，用于对完成侵蚀实验的实验组进行多次声速测试，得到实验声速；
第二实验模块，用于对所述对照组进行清水干湿循环实验；
第三测试模块，用于对完成清水干湿循环实验的对照组进行多次声速测试，得到对照声速；
计算模块，用于根据所述初始声速、所述实验声速以及所述对照声速计算各所述声测面的材料损伤参数；
判断模块，用于根据所述损伤参数判断各所述声测面的损伤程度；
检测模块， 用于根据各所述声测面的损伤程度检测混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能。
7.根据权利要求6所述混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测***，其特征在于，所述第一测试模块，具体包括：
标注单元，用于在各所述声测面上标注多个测试点；各所述测试点间隔20°；
测试单元，用于沿顺时针方向，通过换能器对所述声测面进行初始声速测试；所述换能器中心正对所述测试点。
8.根据权利要求6所述混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测***，其特征在于，所述判断模块，具体包括：
获取单元，用于获取最大损伤参数以及最小损伤参数；
计算单元，用于根据所述最大损伤参数以及所述最小损伤参数，计算损伤极差；
确定单元，用于根据所述损伤极差确定损伤参数区间；
判断单元，用于根据所述损伤参数区间判断各所述声测面的损伤程度。
9.根据权利要求6所述混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能检测***，其特征在于，还包括：
处理模块，用于在将每一个所述试样等间隔的划分为多个声测面之前对所述试样进行清洁和干燥。
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