一种钢筋混凝土试件裂缝诱导与定量表征方法技术

本发明专利技术属于建筑工程技术领域，涉及一种钢筋混凝土试件裂缝诱导与定量表征方法，以获得不同宽度的单裂缝，并通过表面裂缝宽度和内部超声波速共同定量评价所获得的裂缝宽度水平，进一步用于裂缝宽度单因素作用下钢筋混凝土耐久性试验研究中。该方法包括以下步骤：S1、制备钢筋混凝土试件及养护；S2、布置裂缝宽度检测测点与超声波测试测点；S3、诱导劈裂荷载单裂缝；S4、对卸载后裂缝宽度进行检测及整理统计；S5、进行超声波测试及整理统计；S6、对裂缝特征参数进行综合评价。特征参数进行综合评价。特征参数进行综合评价。

【技术实现步骤摘要】
一种钢筋混凝土试件裂缝诱导与定量表征方法


[0001]本专利技术属于建筑工程
，涉及一种钢筋混凝土试件裂缝诱导与定量表征方法，主要用于裂缝对混凝土结构耐久性能影响的研究工作。

技术介绍

[0002]混凝土裂缝是导致钢筋混凝土结构耐久性和使用寿命降低的主要因素，因此研究裂缝对混凝土结构耐久性能的影响是非常有必要的。裂缝对钢筋混凝土结构腐蚀的影响取决于裂缝的宽度、深度、取向(相对于钢筋)等多种因素的影响，其中，裂缝宽度是最重要的影响因素之一，适用于研究裂缝宽度单因素下钢筋混凝土结构腐蚀的裂缝制作方法主要是预置裂缝法(即在混凝土浇筑前在内部放置薄钢片，成型后将钢片拔出所获得的裂缝)，预置裂缝法所得的裂缝宽度不会沿着深度发生变化。但预制裂缝法所得到的裂缝的粗糙度与实际裂缝并不相符，且所得到的裂缝宽度通常偏大。
[0003]另外，超声波在混凝土中传播时，裂缝或损伤会导致超声波速发生较大衰减，因此混凝土内部发生的结构性劣化可以通过超声波速的变化反映出来，而超声设备可以定量测量声时及声速，这使得超声设备在工程检测和科学试验研究中均得到广泛应用。
[0004]由此可知，有必要提供一种钢筋混凝土试件裂缝诱导与定量表征方法，以便于研究裂缝宽度单因素下裂缝对混凝土结构耐久性能的影响，并通过表面裂缝宽度和内部超声波速共同定量评价所获得的裂缝宽度水平，为进一步进行理论研究与数值模拟提供试验依据。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种钢筋混凝土试件裂缝诱导与定量表征方法，以获得不同宽度的单裂缝，并通过表面裂缝宽度和内部超声波速共同定量评价所获得的裂缝宽度水平，进一步用于裂缝宽度单因素作用下钢筋混凝土耐久性试验研究中。
[0006]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种钢筋混凝土试件裂缝诱导与定量表征方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0007]S1、制备钢筋混凝土试件及养护；
[0008]S2、布置裂缝宽度检测测点与超声波测试测点；
[0009]S3、诱导劈裂荷载单裂缝；
[0010]S4、对卸载后裂缝宽度进行检测及整理统计；
[0011]S5、进行超声波测试及整理统计；
[0012]S6、对裂缝特征参数进行综合评价。
[0013]进一步的，上述步骤S1包括以下步骤：
[0014]S11、设计并成型带肋钢筋于混凝土中心位置贯穿的立方体钢筋混凝土试件；
[0015]S12、对所述钢筋混凝土试件的六个面进行定义：定义成型面为正面，其对面为底
面，钢筋所穿过的两个面分别为X侧面和Y侧面，剩余两个与钢筋布置方向平行的面分别为第一加载面和第二加载面；
[0016]S13、在所述第一加载面和第二加载面上分别预制垂直于钢筋方向的V型缺口各一条，均位于中间位置；
[0017]S14、将所述钢筋混凝土试件置于标准养护条件下(温度20
±
2℃、相对湿度不低于90％)养护7天后，即可开始裂缝诱导工作。
[0018]进一步的，所述S2包括以下步骤：
[0019]S21、裂缝宽度测点布置，在劈裂加载之前，在正面和底面均沿着所制得的裂缝方向每隔10mm布置1个测点，每个侧面各10测点，其中边缘附近的两个测点分别距离左右边缘5mm；
[0020]S22、超声波测试测点布置，在X侧面与Y侧面分别布置4个测点，分别为A
x
、B
x
、C
x
、D
x
与A
y
、B
y
、C
y
、D
y
，每个侧面的4个测点成正方形图案均匀分布在钢筋周围，到钢筋的距离相等且不小于20mm。
[0021]进一步的，所述S3包括以下步骤：
[0022]S31、在加载设备的球形支座上部按照第一细光圆钢筋、钢筋混凝土试件、第二细光圆钢筋的顺序依次由下至上放置，其中两根光圆钢筋与两个加载面上的V型缺口相吻合；
[0023]S32、在第二细光圆钢筋未与加载设备上支座接触前，由于第一细光圆钢筋在混凝土下方支撑的作用，钢筋混凝土试件会发生侧倾，因此需要通过预加载来确保在正式劈裂加载过程中钢筋混凝土试件直立且不发生偏移；
[0024]S33、预加载完成后，对其进行正式劈裂加载工作，所采用的加载速率相对较慢，便于观察是否有裂缝出现及裂缝宽度发展情况，当观测到正面与底面所得到的目标裂缝宽度达到预期值附近时立即停止加载，并记录此时的荷载值；
[0025]S34、卸载并取出钢筋混凝土试件。
[0026]进一步的，所述S4包括以下步骤：
[0027]S41、按照裂缝宽度测点布置情况对正面和底面进行卸载后裂缝宽度测量和统计工作，每个测点均进行3次测试，取均值作为该测点的裂缝宽度测试值。
[0028]S42、按照如下表达式分别计算正面与底面的裂缝宽度平均值w
aveA
与w
aveB
，并计算比较w
aveA
与w
aveB
差值，确定两侧面裂缝宽度发展是否一致，
[0029][0030]式中，w
ave
为裂缝平均宽度，w
i
为各测点裂缝宽度值，k为测点个数。
[0031]S43、按照如下表达式分别确定正面与底面的最大裂缝宽度w
maxA
与w
maxB
，
[0032]w
max
＝max(w
i
)
[0033]式中：w
max
为裂缝最大宽度。
[0034]进一步的，所述S5包括以下步骤：
[0035]S51、钢筋混凝土试件的A、B两个表面经过打磨及表面除尘处理，同时为了减少声能损耗，使用凡士林作为耦合剂。
[0036]S52、按照超声波测试测点布置方案，采用对测法对钢筋混凝土试件跨裂缝进行超声声速测试，每个测点共进行3次测试，取平均值作为该测点的超声声速测试值v，单位：km/
s。
[0037]S53、通过4个测点的超声声速测试值比较，确定所获得裂缝宽度的均匀程度。
[0038]S54、建立裂缝宽度平均值与超声声速平均值对应关系，进而确定裂缝制作方案的合理性。
[0039]进一步的，所述S6包括以下步骤：
[0040]S61、整理并统计试验数据，主要包括持载过程中裂缝宽度分布情况、卸载后裂缝宽度分布情况、卸载后超声声速分布情况等。
[0041]S62、根据上述试验数据，整理并建立卸载前后裂缝宽度分布变化关系、裂缝宽度与超声声速对应关系等。
[0042]本专利技术的优点：
[0043]1.本专利技术采用细钢筋劈裂方式对钢筋混凝土试件进行加载并诱导获得裂缝宽度分布均匀的单裂缝，适用于裂缝宽度单因素下钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀及混凝土劣化等研究，在满足与实际工程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢筋混凝土试件裂缝诱导与定量表征方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备钢筋混凝土试件及养护；S2、布置裂缝宽度检测测点与超声波测试测点；S3、诱导劈裂荷载单裂缝；S4、对卸载后裂缝宽度进行检测及整理统计；S5、进行超声波测试及整理统计；S6、对裂缝特征参数进行综合评价。2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土试件裂缝诱导与定量表征方法，其特征在于：步骤S1包括以下步骤：S11、制作立方体钢筋混凝土试件，带肋钢筋贯穿于混凝土试件的中心；S12、对所述钢筋混凝土试件的六个面进行定义：定义成型面为正面，其对面为底面，钢筋所穿过的两个面分别为X侧面和Y侧面，剩余两个与钢筋布置方向平行的面分别为第一加载面和第二加载面；S13、在所述第一加载面和第二加载面上分别预制垂直于钢筋方向的V型缺口各一条，均位于两加载面中间位置；S14、将所述钢筋混凝土试件置于标准养护条件下养护7天。3.根据权利要求2所述的一种钢筋混凝土试件裂缝诱导与定量表征方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下步骤：S21、布置裂缝宽度测点，在劈裂加载之前，在正面和底面均沿着所制得的裂缝方向每隔10mm布置1个测点，每个侧面各10测点，其中边缘附近的两个测点分别距离左右边缘5mm；S22、布置超声波测试测点，在X侧面与Y侧面分别布置4个测点，分别为A
x
、B
x
、C
x
、D
x
与A
y
、B
y
、C
y
、D
y
，每个侧面的4个测点成正方形图案均匀分布在钢筋周围，到钢筋的距离相等且不小于20mm。4.根据权利要求3所述的一种钢筋混凝土试件裂缝诱导与定量表征方法，其特征在于：所述S3包括以下步骤：S31、在加载设备的球形支座上部按照第一细光圆钢筋、钢筋混凝土试件、第二细光圆钢筋的顺序依次由下至上放置，其中两根光圆钢筋与两个加载面上的V型缺口相吻合；S32、在第二细光圆钢筋未与加载设备上支座接触前，由于第一细光圆钢筋在混凝土下方支撑的作用，钢筋混凝土试件会发生侧倾，因此需要通过预加载来确保在正式劈裂加载过程中钢筋混凝土试件直立且不发生偏移；S33、预加载完成后，对其进行正式劈裂加载工作，所采用的加载速率相对较...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆新，高青宇，王建伟，孙艺嘉，聂庆科，李华伟，王国辉，王灿，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：