一种拉拔式评价混凝土早期受冻性能的方法技术

一种拉拔式评价混凝土早期受冻性能的方法。冬期施工中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，难以准确掌握在冬期施工负温环境下混凝土的力学性能，导致冬期施工进度受到影响，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，导致工程质量存在隐患的几率大大增加。本发明专利技术是在混凝土工程中选取相邻的混凝土区域I和混凝土区域II，获取混凝土区域I至无冰状态的温升时间Δt，根据温升时间Δt对混凝土区域I进行加热，对加热后的混凝土区域I和未加热的混凝土区域II分别进行拉拔测试，通过拉拔力值对比，评价混凝土早期受冻性能。本发明专利技术用于评价混凝土的受冻性能。

【技术实现步骤摘要】
一种拉拔式评价混凝土早期受冻性能的方法
本专利技术属于混凝土检测领域，具体涉及一种拉拔力评价混凝土早期受冻性能的方法。
技术介绍
在我国，东北西北华北等大部分地区冬期漫长且严寒。冬期的低温天气会对混凝土工程造成一定的损伤，尤其是冬期施工的混凝土，水化速率减慢且极易受冻结冰。受冻结冰后的混凝土孔隙率增大，密实度降低，结冰压力破坏水化产物结构，混凝土力学性能显著下降。由于混凝土表面与负温环境直接接触，表层混凝土降温最快，混凝土温度由外层向内层逐渐降低，混凝土内部未水化的水分将由于向冷端迁移而易在表层聚集成冰，受冻结冰为混凝土带来的附加强度，虽然此时表层混凝土的受冻损伤甚于内部混凝土，但是难以检测冬期混凝土在负温下其表层受冻情况，难以准确评价混凝土的强度发展，对冬期施工中混凝土工程质量监测与评价存在着滞后和误差，使冬期施工进度受到影响，施工质量控制难以保证，导致工程质量存在隐患的几率大大增加。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种拉拔力评价混凝土早期受冻性能的方法，以解决由于冬期施工中混凝土结冰、表层混凝土的受冻损伤甚于内部混凝土，难以及时准确评价负温混凝土早期受冻损伤情况，导致冬期施工工程质量差的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种拉拔式评价混凝土早期受冻性能的方法，包括：在混凝土工程中选取相邻的混凝土区域I和混凝土区域II，获取混凝土区域I至无冰状态的温升时间Δt，根据温升时间Δt对混凝土区域I进行加热，对加热后的混凝土区域I和未加热的混凝土区域II分别进行拉拔测试，通过拉拔力值对比，评价混凝土早期受冻性能。作为优选方案：在混凝土工程浇筑时，在混凝土区域I内预埋多个第一锚杆，在混凝土区域II内预埋多个第二锚杆，在混凝土区域I和混凝土区域II以外的区域预埋温度传感器作为温度测点，温度传感器与温度记录仪相连接，记录混凝土内的温度Ti和该温度下对应的时长为Δti。作为优选方案：混凝土区域I中第一锚杆所在区域为被加热区域，确定被加热区域的面积，加热深度取60mm，从而获得混凝土区域Ⅰ中被加热混凝土的体积V。作为优选方案：当获取混凝土区域I至无冰状态的温升时间Δt是通过公式推导计算得出时，计算过程为：标准养护28天混凝土的水化程度为100％，以此为基准确定混凝土区域I的水化程度α，计算过程如下：公式(1)中Ti为Δdi时间内的温度，d＝∑Δdi，d为混凝土进行测试时的龄期；根据混凝土区域I的水化程度α计算得到混凝土区域I的结冰量β，计算过程如下：β＝WV(1-α)(2)公式(2)中W为混凝土施工所用的配合比中每立方米混凝土的用水量，V为混凝土区域I中被加热混凝土的体积；混凝土区域I的加热时间Δt是根据混凝土区域I的水化程度α及其结冰量β计算得出，恒定功率发热装置的功率为90W，将混凝土区域I中恒定功率发热装置对应的被加热区域从环境温度TS加热至温度+5℃所需要的时间为Δt，其计算公式为：公式(3)中，加热前混凝土区域I的温度与环境温度均为TS，ρ混凝土区域I的密度，Z为混凝土工程在施工所用的配合比中每立方米混凝土的砂石总用量，c为第一锚杆的比热容，m为第一锚杆的质量，γ为校正系数，根据公式(1)～(3)，得到加热时间Δt。作为优选方案：分别对混凝土区域I和混凝土区域II进行拉拔测试，将恒定功率发热装置设置在混凝土区域I处的被加热区域，将恒定功率发热装置的加热时间设置为温升时间Δt，启动恒定功率发热装置至Δt时停止加热，此时混凝土区域I中被加热区域处于无冰状态，撤去恒定功率发热装置，在第一锚杆上安装测力组件，测量第一锚杆被完全拔出时所受最大拉拔力，记录最大拉拔力值为第一拉拔力值，以此类推，拉拔混凝土区域II的第二锚杆，记录该第二锚杆的最大拉拔力值为第二拉拔力值，对比第一拉拔力值和第二拉拔力值，得出定量评价混凝土早期受冻性能的结果，第二拉拔力值与第一拉拔力值的比值越大，表示混凝土结冰带来的附加阻力越大，即混凝土工程受冻结冰情况越严重。作为优选方案：测力组件包括转换接头、拉杆、液压油缸、垫片、螺母、送油管、泄压阀、手动泵和承压环，当利用恒定功率发热装置对混凝土区域I处的被加热区域加热至无冰状态时，撤去恒定功率发热装置，将转换接头拧紧在第一锚杆上，并将拉杆拧紧在转换接头上，将承压环穿过拉杆后平放在被加热区域上，液压油缸穿过拉杆放在承压环上，将垫片穿过拉杆并用螺母固定好，手动泵通过送油管与液压油缸相连接，顺时针旋转泄压阀并拧紧，打开手动泵上的智能压力数值显示器，进入力值测量状态后将仪表清零，匀速下压手动泵，使液压油缸升起直到把拉杆完全拔出时，记录最大拉拔力值为第一拉拔力值，测量完成，取出拉杆，逆时针旋转泄压阀，液压油缸复位，该第一锚杆的拉拔测试完成，重复上述过程，拉拔混凝土区域II的第二锚杆，记录该第二锚杆的最大拉拔力值为第二拉拔力值，对比第一拉拔力值和第二拉拔力值，得出定量评价混凝土早期受冻性能的结果，第二拉拔力值与第一拉拔力值的比值越大，表示混凝土结冰带来的附加阻力越大，即混凝土工程受冻结冰情况越严重，当第二拉拔力值与第一拉拔力值的比值为1时，表示混凝土工程无损伤。作为优选方案：将第一拉拔力值与拉拔力和抗压强度关系曲线进行对比，给出现场混凝土早期抗压强度。作为优选方案：在混凝土区域I内进行拉拔测试的测点个数为3～5个；在混凝土区域II内进行拉拔测试的测点个数为3～5个。作为优选方案：混凝土区域I内进行拉拔测试的测试时间小于5min，第一锚杆与温度传感器之间水平距离的最小值为500mm，第二锚杆与温度传感器之间水平距离的最小值为500mm，温度传感器到混凝土工程表面之间的直线距离为60mm。作为优选方案：当获取混凝土区域I至无冰状态的温升时间Δt是通过计算机模拟计算得出时，其计算过程为：根据混凝土工程在施工时的实际配合比，用MATLAB建立骨料模型，即将混凝土区域I作为由粗骨料，水和砂浆投放生成的三维骨料模型，将温度传感器获取的环境温度TS输入ANSYS中进行三维骨料模型的温升模拟，得到利用有限元瞬态温度场分析建立加热条件下的混凝土温升曲线，从而获取混凝土区域I至无冰状态的温升时间Δt。本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：1、本方法操作步骤科学合理且获取的评价数据可靠，能够及时评价混凝土受冻性能，对冬期施工的混凝土强度发展能够及时准确反馈，从而保证冬期混凝土施工质量。2、本专利技术提出的混凝土加热时间的获取方法为公式推导计算或依靠计算机程序建模计算，两种计算方式科学合理且计算结果可靠，获取加热时间的方式灵活多种，根据实际情况进行选取即可，本专利技术的获取方法能够实现冬期施工现场混凝土的各个测点和不同龄期的混凝土升至正温所需加热时间的测算，为加热过程提供合理有效的操作准则，是能够有效评价混凝土早期受冻性能的重要步骤。3、针对目前没有试验方法可以检测混凝土结冰时的强度发展，本专利技术可通过建立抗压强度和拉拔力的关系，绘制混凝土抗压强度和拉拔力的关系曲线图，可根据试验所测的拉拔力从图像中直接获得混凝土强度。4、本方法不仅能够定量评价混凝土的损伤程度，还能够定量评价混凝土的抗压强度，通过获取的第一拉拔力值和第二拉拔力值对比得到损伤程度，从而实现受冻损伤程度的评价。通过第一拉拔力值与混凝土拉拔力与抗压强度关系曲线对比，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拉拔式评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：包括：在混凝土工程(1)中选取相邻的混凝土区域I和混凝土区域II，获取混凝土区域I至无冰状态的温升时间Δt，根据温升时间Δt对混凝土区域I进行加热，对加热后的混凝土区域I和未加热的混凝土区域II分别进行拉拔测试，通过拉拔力值对比，评价混凝土早期受冻性能。

【技术特征摘要】
1.一种拉拔式评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：包括：在混凝土工程(1)中选取相邻的混凝土区域I和混凝土区域II，获取混凝土区域I至无冰状态的温升时间Δt，根据温升时间Δt对混凝土区域I进行加热，对加热后的混凝土区域I和未加热的混凝土区域II分别进行拉拔测试，通过拉拔力值对比，评价混凝土早期受冻性能。2.根据权利要求1所述的一种拉拔式评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：在混凝土工程(1)浇筑时，在混凝土区域I内预埋多个第一锚杆(4)，在混凝土区域II内预埋多个第二锚杆，在混凝土区域I和混凝土区域II以外的区域预埋温度传感器(2)作为温度测点，温度传感器(2)与温度记录仪(3)相连接，记录混凝土内的温度Ti和该温度下对应的时长为Δti。3.根据权利要求2所述的一种拉拔式评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：混凝土区域I中第一锚杆(4)所在区域为被加热区域，确定被加热区域的面积，加热深度取60mm，从而获得混凝土区域Ⅰ中被加热混凝土的体积V。4.根据权利要求3所述的一种拉拔式评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：当获取混凝土区域I至无冰状态的温升时间Δt是通过公式推导计算得出时，计算过程为：标准养护28天混凝土的水化程度为100％，以此为基准确定混凝土区域I的水化程度α，计算过程如下：公式(1)中Ti为Δdi时间内的温度，d＝∑Δdi，d为混凝土进行测试时的龄期；根据混凝土区域I的水化程度α计算得到混凝土区域I的结冰量β，计算过程如下：β＝WV(1-α)(2)公式(2)中W为混凝土施工所用的配合比中每立方米混凝土的用水量，V为混凝土区域I中被加热混凝土的体积；混凝土区域I的加热时间Δt是根据混凝土区域I的水化程度α及其结冰量β计算得出，恒定功率发热装置(5)的功率为90W，将混凝土区域I中恒定功率发热装置(5)对应的被加热区域从环境温度TS加热至温度+5℃所需要的时间为Δt，其计算公式为：公式(3)中，加热前混凝土区域I的温度与环境温度均为TS，ρ混凝土区域I的密度，Z为混凝土工程(1)在施工所用的配合比中每立方米混凝土的砂石总用量，c为第一锚杆(4)的比热容，m为第一锚杆(4)的质量，γ为校正系数，根据公式(1)～(3)，得到加热时间Δt。5.根据权利要求4所述的一种拉拔式评价混凝土早期受冻性能的方法，其特征在于：分别对混凝土区域I和混凝土区域II进行拉拔测试，将恒定功率发热装置(5)设置在混凝土区域I处的被加热区域，将恒定功率发热装置(5)的加热时间设置为温升时间Δt，启动恒定功率发热装置(5)至Δt时停止加热，此时混凝土区域I中被加热区域处于无冰状态，撤去恒定功率发热装置(5)，在第一锚杆(4)上安装测力组件，测量第一锚杆(4)被完全拔出时所受最大拉拔力，记录最大拉拔力值为第一拉拔力值，以此类推，拉拔混凝土区域II的第二锚杆，记录该第二锚杆的最大拉拔力值为第二拉拔力值，对比第一拉拔力值和第二拉拔力值，得出定量评价混凝土早期受冻性能的结果，第二拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨英姿，桑源，赵祺，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23