一种评估冻融循环作用下混凝土抗冻性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种评估冻融循环作用下混凝土抗冻性能的方法，该方法基于材料在弹性变形阶段损伤不会增加的力学机理，通过在弹性变形范围的反复加载‑卸载试验消除试验误差，准确获得混凝土试件在不同冻融循环次数下的弹性模量，根据弹性模量的变化评估混凝土的抗冻性能。本发明专利技术解决现有的基于传统共振法测定的动弹性模量无法准确测定的问题，提出了一种准确测定弹性模量的方法，从而实现对融循环作用下混凝土抗冻性能的准确评估，简单易用，准确度高，弹性模量误差可以控制在1％以内，克服了现有混凝土抗冻性能评估中的用共振法测定动弹性模量误差较大(10％)的局限。

【技术实现步骤摘要】
一种评估冻融循环作用下混凝土抗冻性能的方法
本专利技术涉及混凝土材料/结构安全，特别涉及一种评估冻融循环作用下混凝土抗冻性能的方法。
技术介绍
当今混凝土由于其性价比高、施工方便及其较高的耐久性在土木水利工程中得到了广泛的使用。在严寒及冻融环境中使用时，混凝土的力学性能会降低甚至影响结构安全。因此，工程中经常用冻融循环次数来评价混凝土抗冻性。目前常用的是测定不同冻融循环次数下的混凝土动弹性模量值，当动弹性模量值大于初始动弹性模量值60％时达到的最大冻融循环次数作为混凝土的抗冻性指标。但是，现有的用共振法测定动弹性模量的方法误差较大，对同一个试件测试多次，试验误差经常超过10％，无法满足准确性要求。ZL201611028647.0提出了一种混凝土抗冻性的评价方法，提出了一个考虑冻融循环次数和冻融循环时间共同影响的评价模型，但仍然基于传统共振法测定的动弹性模量进行构建，其动弹性模量的准确性仍然无法提高。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有的基于传统共振法测定的动弹性模量无法准确测定，提出了一种准确测定弹性模量的方法，从而实现对融循环作用下混凝土抗冻性能的准确评估。技术方案：本专利技术提出一种评估冻融循环作用下混凝土抗冻性能的方法，基于材料在弹性变形阶段损伤不会增加的力学机理，通过在弹性变形范围的反复加载-卸载试验消除试验误差，准确获得混凝土试件在不同冻融循环次数下的弹性模量，根据弹性模量的变化评估混凝土的抗冻性能，包括以下步骤：(1)将混凝土试件进行压缩试验，根据获得的应力-应变曲线确定混凝土的弹性应变极限应力值σe及弹性模量E0；(2)将混凝土试件放入冻融循环装置中，进行50次冻融循环实验；(3)对试件进行加载-卸载试验，以匀速加载方式施加a1％σe，紧接着匀速卸载至b1％σe，记录a1％σe卸载至b1％σe时的应变改变值△ε1，记(a1-b1)％σe＝△σe1，则弹性模量E1可以预测为△σe1/△ε1；(4)荷载从b1％σe加载到a2％σe，紧接着匀速卸载至b2％σe，记录a2％σe卸载至b2％σe时的应变改变值△ε2，记(a2-b2)％σe＝△σe2，则弹性模量E2可以预测为△σe2/△ε2，当本步骤获得的弹性模量与上步骤获得的弹性模量相差小于1％时，判定冻融循环作用下的弹性模量E冻融循环次数为上步骤获得的弹性模量与本步骤获得的弹性模量的平均值；若本步骤获得的弹性模量与上步骤获得的弹性模量相差大于1％，则上步骤的弹性模量值用本步骤获得的弹性模量值代替，并重复步骤4；(5)E冻融循环次数值大于60％E0时，判定混凝土未达到极限抗冻能力，则将试件继续放入冻融循环装置中，再增加50次冻融循环实验，并重复步骤3至步骤5；(6)若E冻融循环次数值小于等于60％E0时，判定混凝土达到极限抗冻能力，记录冻融循环次数，评估完成。进一步地，所述混凝土试件的尺寸为100mm*100mm*400mm。进一步地，所述混凝土试件在20℃、95％湿度条件下养护后进行冻融循环实验。进一步地，在每次冻融循环冷冻过程中混凝土试件中心应在2小时内应达到-18±2℃，并保持该温度至融化之前；融化过程中混凝土试件中心温度在2小时内应达到5±2℃，间隔10分钟后进入到下一次冻融循环。进一步地，加载-卸载试验中的荷载范围在90％弹性应变极限应力值σe内，使得试件在试验中不产生新的损伤。进一步地，一定冻融循环次数时，最后两次加载-卸载试验中测试获得的弹性模量值相差小于1％，保证试验结果的精确度。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：(1)基于材料在弹性变形阶段损伤不会增加的力学机理，提供一种准确测定弹性模量的方法，实现对冻融循环作用下混凝土抗冻性能的准确评估；(2)有效地解决了现有的基于传统共振法测定的动弹性模量无法准确测定。附图说明图1本专利技术方法的流程框图。具体实施方式：为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。制备的强度等级为C30的混凝土，水泥为P.O42.5等级，河砂细度为2.5，天然碎石粒径为5-20mm，每立方米混凝土中的水、水泥、砂、石的用量为150kg、296kg、670kg和1225kg，实测强度为42.9MPa，满足强度要求。制备100mm*100mm*400mm的混凝土试件。根据应力-应变曲线，确定混凝土的弹性应变极限应力值σe＝37.2MPa，初始弹性模量E0＝21.4GPa。如图1，步骤1.将混凝土试件放入冻融循环装置中，根据快冻法规范进行50次冻融循环实验。步骤2.对试件进行加载-卸载试验，以匀速加载方式施加至10％弹性应变极限应力(3.72MPa)，紧接着匀速卸载至5％弹性应变极限应力(1.86MPa)，记录3.72MPa卸载至1.86MPa时的应变改变值△ε1(0.0001386)，则弹性模量E1可以预测为(3.72-1.86)MPa/0.0001386，为13.4GPa。步骤3.对试件进行加载-卸载试验，以匀速加载方式施加至15％弹性应变极限应力(5.58MPa)，紧接着匀速卸载至10％弹性应变极限应力(3.72MPa)，记录5.58MPa卸载至3.72MPa时的应变改变值△ε2(0.0000959)，则弹性模量E2可以预测为(5.58-3.72)MPa/0.0000959，为19.4GPa。步骤4.弹性模量E1和弹性模量E2性模相差超过1％，则弹性模量E1值被弹性模量E2性取代，为22.4GPa；弹性模量E2性的值通过后续加载-卸载试验测定。步骤5.对试件进行加载-卸载试验，以匀速加载方式施加至20％弹性应变极限应力(7.44MPa)，紧接着匀速卸载至15％弹性应变极限应力(5.58MPa)，记录5.58MPa卸载至5.58MPa时的应变改变值△ε2(0.0000882)，则弹性模量E2可以预测为(5.58-5.58)MPa/0.0000882，为21.1GPa。步骤6.弹性模量E1和弹性模量E2性模相差超过1％，则弹性模量E1值被弹性模量E2性取代，为21.1GPa；弹性模量E2性的值通过后续加载-卸载试验测定。步骤7.对试件进行加载-卸载试验，以匀速加载方式施加至25％弹性应变极限应力(9.30MPa)，紧接着匀速卸载至20％弹性应变极限应力(7.74MPa)，记录9.30MPa卸载至7.74MPa时的应变改变值△ε2(0.0000873)，则弹性模量E2可以预测为(9.30-7.74)MPa/0.0000873，为21.3GPa。步骤8.弹性模量E1和弹性模量E2性模相差不超过1％，则50次冻融循环的混凝土弹性模量E50取为弹性模量E1和弹性模量E2平均值，为21.2GPa。50次冻融循环的混凝土弹性模量E50大于60％初始弹性模量E0，混凝土还没有达到极限抗冻能力。步骤9.将试件继续放入冻融循环装置中，再增加50次冻融循环实验。步骤10.对试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评估冻融循环作用下混凝土抗冻性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将混凝土试件进行压缩试验，根据获得的应力-应变曲线确定混凝土的弹性应变极限应力值σ

【技术特征摘要】
1.一种评估冻融循环作用下混凝土抗冻性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将混凝土试件进行压缩试验，根据获得的应力-应变曲线确定混凝土的弹性应变极限应力值σe及弹性模量E0；
(2)将混凝土试件放入冻融循环装置中，进行50次冻融循环实验；
(3)对试件进行加载-卸载试验，以匀速加载方式施加a1％σe，紧接着匀速卸载至b1％σe，记录a1％σe卸载至b1％σe时的应变改变值△ε1，记(a1-b1)％σe＝△σe1，则弹性模量E1可以预测为△σe1/△ε1；
(4)荷载从b1％σe加载到a2％σe，紧接着匀速卸载至b2％σe，记录a2％σe卸载至b2％σe时的应变改变值△ε2，记(a2-b2)％σe＝△σe2，则弹性模量E2可以预测为△σe2/△ε2，当本步骤获得的弹性模量与上步骤获得的弹性模量相差小于1％时，判定冻融循环作用下的弹性模量E冻融循环次数为上步骤获得的弹性模量与本步骤获得的弹性模量的平均值；若本步骤获得的弹性模量与上步骤获得的弹性模量相差大于1％，则上步骤的弹性模量值用本步骤获得的弹性模量值代替，并重复步骤4；
(5)E冻融循环次数值大于60％E0时，判定混凝土未达到极限抗冻能力，则将试件继续放入冻融循环装置中，再增加50次冻融循环实验，并重复步骤(3)至步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张研，邹锦宇，倪旭晖，陈达，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32