混凝土抗裂性能系统化检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种混凝土抗裂性能系统化检测方法，尤其涉及一种通过检测抗裂安全系数、收缩应变量、强度和弹性模量发展曲线、应力集中点及约束程度综合评判混凝土抗裂性能的系统化检测方法。所述检测方法包括检测混凝土温度应力参数判断混凝土的抗裂安全系数；检测混凝土收缩应变值判断混凝土的收缩应变量；检测混凝土成熟度建立强度和弹性模量发展曲线；中央处理器模拟计算出混凝土的应力集中点；检测混凝土实体模型的摩擦系数判断混凝土约束程度；根据上述步骤综合评判混凝土抗裂性能。通过上述系统化检测方法可有效检测混凝土的抗裂性能，提高的制造质量，使其符合高标准的海底施工环境的要求。
【专利说明】混凝土抗裂性能系统化检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混凝土抗裂性能系统化检测方法，尤其涉及一种通过检测抗裂安全系数、收缩应变量、强度和弹性模量发展曲线、应力集中点及约束程度综合评判混凝土抗裂性能的系统化检测方法。
【背景技术】
[0002]目前世界上海底混凝土隧道修建数量在逐年增加，规模在逐年扩大，预制混凝土隧道的难度在逐步加大。混凝土隧道结构受大截面、大体积、结构形式及施工工艺复杂等因素影响，容易因温度、收缩以及约束等原因在施工阶段就出现危害性裂缝；海中隧道工程的技术复杂、标准高等特点；为确保其隧道主体的使用寿命，在预制施工过程中必须采取合理有效的方法对混凝土抗裂性进行评价，优选出最为合理的配合比和施工工艺。
[0003]目前国内外对于隧道的裂缝控制技术研究主要集中在干坞法制作的混凝土隧道，而对于采用工厂法预制的混凝土隧道，混凝土隧道预制技术在国内尚属首例，无成熟的施工工艺经验可供借鉴，故认为有必要对工厂化预制的混凝土结构抗裂性评价方面开展研究。
[0004]之前在国内为对混凝土抗裂性研究和评价已有多方面成果，例如水运行业在2010年编订的《水运工程大体积混凝土温度裂缝控制技术规程》(JTJ202-2010)，该规程适用于水运工程永久性水工建筑物大体积混凝土温度裂缝控制设计与施工。从混凝土原材料选取、配合比设计、温控措施以及施工期温度监测等方面都做了详细的规定，对水运行业大体积混凝土开裂的主要原因一温度应力从源头做了控制。但对于预制混凝土隧道，其结构较传统水运行业中的墩台、墩柱、胸墙和沉箱等结构更为复杂，即包含了大体积混凝土，也包含了大截面、多拐角等特殊部位。混凝土开裂原因不但包含温度应力过大，还包含收缩过大、约束过大和强度发展特殊要求等多方面，因此仅采用《规程》中对温度应力控制就过于片面，需要采用更为全面的混凝土抗裂评价方法。
[0005]因此，需要利用现有控裂先进手段对混凝土抗裂性评价，进行程序化研究，编制一套行之有效的方法，从各个影响因素入手综合评价混凝土抗裂性。
[0006]针对以上不足，本发明急需提供一种新的混凝土抗裂性能系统化检测方法。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种混凝土抗裂性能系统化检测方法，该方法通过检测抗裂安全系数、收缩应变量、强度和弹性模量发展曲线、应力集中点及约束程度实现综合评判混凝土抗裂性能的目的。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种混凝土抗裂性能系统化检测方法，所述检测方法包括以下步骤:
[0009]S1、检测混凝土温度应力参数判断混凝土的抗裂安全系数；
[0010]S2、检测混凝土收缩应变值判断混凝土的收缩应变量；[0011]S3、检测混凝土成熟度建立强度和弹性模量发展曲线；
[0012]S4、中央处理器模拟计算出混凝土的应力集中点；
[0013]S5、检测混凝土实体模型的摩擦系数判断混凝土约束程度；
[0014]S6、根据上述步骤综合评判混凝土抗裂性能。
[0015]所述步骤SI中还包括以下步骤:
[0016]S11、将多份不同配比的混凝土制备成多份混凝土浆体；
[0017]S12、将各混凝土浆体分别浇筑至温度应力试验机中；
[0018]S13、控制温度应力试验机分别检测各混凝土浆体的温度应力参数；
[0019]S14、中央处理器根据各混凝土浆体的温度应力参数计算出各混凝土的温度应力值；
[0020]S15、中央处理器根据预设的实测拉应力值与各混凝土温度应力值进行对比，并计算出各混凝土的抗裂安全系数；
[0021]S16、筛选出符合抗裂安全系数范围的混凝土。
[0022]所述步骤S2中还包括以下步骤:
[0023]S21、将多份不同配比的混凝土按其水胶比制备成多份混凝土浆体；
[0024]S22、通过小圆环试验对各混凝土浆体进行标准范围内的收缩应变监测；
[0025]S23、监测各混凝土的开裂时间，并筛选出不易开裂的混凝土 ；
[0026]S24、将多份不同配比的混凝土制备成多份混凝土浆体；
[0027]S25、将各混凝土浆体分别浇筑至干燥收缩和自收缩仪中；
[0028]S26、测量出混凝土浆体在规定时间内的收缩量；
[0029]S27、将多份不同配比的混凝土浇筑足尺寸试浇块模型；
[0030]S28、通过设置在足尺寸试浇块模型内收缩特征点位上的应变传感器实时监测混凝土在各时间点的收缩应变值；
[0031]S29、中央处理器根据各收缩应变值分析混凝土收缩应变趋势，并依此判断混凝土收缩应变量。
[0032]所述步骤S3中还包括以下步骤:
[0033]S31、混凝土构件的各温度采集点设置温度传感器；
[0034]S32、中央处理器将实时监测到的温度数据进行计算并得出混凝土各温度采集点的混凝土成熟度曲线；
[0035]S33、在试验室中测得各混凝土试浇块的强度和弹性模量；
[0036]S34、中央处理器计算出混凝土的强度和弹性模量发展曲线。
[0037]所述步骤S4中还包括以下步骤:
[0038]S41、中央处理器建立混凝土的力学模型；
[0039]S42、在力学模型上选取作用力的施力点，并模拟施力过程；
[0040]S43、中央处理器对各施力点的作用力进行叠加计算得出各施力点的应力值，以此找出混凝土的应力集中点；
[0041]所述步骤S5中还包括以下步骤:
[0042]S51、利用重力相似准则制造混凝土实体模型；
[0043]S52、利用千斤顶水平拖拉混凝土实体模型并检测拉力值；[0044]S53、根据混凝土实体模型的重量和拉力值计算出摩擦系数；
[0045]S54、通过摩擦系数判断混凝土约束程度。
[0046]所述混凝土实体模型是长度为lm，且底面形状与实际混凝土相同的长方体混凝土块，底部支撑情况与实际混凝土相符。
[0047]中央处理器根据以下公式计算出混凝土各温度采集点的混凝土成熟度曲线:
[0048]
【权利要求】
1.一种混凝土抗裂性能系统化检测方法，其特征在于:所述检测方法包括以下步骤: 51、检测混凝土温度应力参数判断混凝土的抗裂安全系数； 52、检测混凝土收缩应变值判断混凝土的收缩应变量； 53、检测混凝土成熟度建立强度和弹性模量发展曲线； 54、中央处理器模拟计算出混凝土的应力集中点； 55、检测混凝土实体模型的摩擦系数判断混凝土约束程度； 56、根据上述步骤综合评判混凝土抗裂性能。
2.根据权利要求1所述的混凝土抗裂性能系统化检测方法，其特征在于:所述步骤SI中还包括以下步骤: 511、将多份不同配比的混凝土制备成多份混凝土浆体； 512、将各混凝土浆体分别浇筑至温度应力试验机中； 513、控制温度应力试验机分别检测各混凝土浆体的温度应力参数； 514、中央处理器根据各混凝土浆体的温度应力参数计算出各混凝土的温度应力值； 515、中央处理器根据预设的实测拉应力值与各混凝土温度应力值进行对比，并计算出各混凝土的抗裂安全系数； 516、筛选出符合抗裂安全`系数范围的混凝土。
3.根据权利要求2所述的混凝土抗裂性能系统化检测方法，其特征在于:所述步骤S2中还包括以下步骤: 521、将多份不同配比的混凝土按其水胶比制备成多份混凝土浆体； 522、通过小圆环试验对各混凝土浆体进行标准范围内的收缩应变监测； 523、监测各混凝土的开裂时间，并筛选出不易开裂的混凝土； 524、将多份不同配比的混凝土制备成多份混凝土浆体； 525、将各混凝土浆体分别浇筑至干燥收缩和自收缩仪中； 526、测量出混凝土楽:体在规定时间内的收缩量； 527、将多份不同配比的混凝土浇筑足尺寸试浇块模型； 528、通过设置在足尺寸试浇块模型内收缩特征点位上的应变传感器实时监测混凝土在各时间点的收缩应变值； 529、中央处理器根据各收缩应变值分析混凝土收缩应变趋势，并依此判断混凝土收缩应变量。
4.根据权利要求3所述的混凝土抗裂性能系统化检测方法，其特征在于:所述步骤S3中还包括以下步骤: 531、混凝土构件的各温度采集点设置温度传感器； 532、中央处理器将实时监测到的温度数据进行计算并得出混凝土各温度采集点的混凝土成熟度曲线； 533、在试验室中测得各混凝土试浇块的强度和弹性模量； 534、中央处理器计算出混凝土的强度和弹性模量发展曲线。
5.根据权利要求4所述的混凝土抗裂性能系统化检测方法，其特征在于:所述步骤S4中还包括以下步骤: S41、中央处理器建立混凝土的力学模型；S42、在力学模型上选取作用力的施力点，并模拟施力过程； S43、中央处理器对各施力点的作用力进行叠加计算得出各施力点的应力值，以此找出混凝土的应力集中点。
6.根据权利要求5所述的混凝土抗裂性能系统化检测方法，其特征在于:所述步骤S5中还包括以下步骤: S51、利用重力相似准则制造混凝土实体模型； 552利用千斤顶水平拖拉混凝土实体模型并检测拉力值 S53、根据混凝土实体模型的重量和拉力值计算出摩擦系数； S54、通过摩擦系数判断混凝土约束程度。
7.根据权利要求6所述的混凝土抗裂性能系统化检测方法，其特征在于:所述混凝土实体模型是长度为lm，且底面形状与实际混凝土相同的长方体混凝土块，底部支撑情况与实际混凝土相符。
8.根据权利要求4所述的混凝土抗裂性能系统化检测方法，其特征在于:中央处理器根据以下公式计算出混凝土各温度采集点的混凝土成熟度曲线:
9.根据权利要求4所述的混凝土抗裂性能系统化检测方法，其特征在于:中央处理器根据以下公式计算出混凝土的强度和弹性模量发展曲线:
10.根据权利要求3所述的混凝土抗裂性能系统化检测方法，其特征在于:所述应变传感器采用埋入式振弦应变传感器，所述足尺寸试浇块模型长度不小于lm。
【文档编号】G01N33/38GK103513018SQ201210593943
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年12月31日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】王迎飞, 徐兆全, 张宝兰, 李超, 刘行, 董桂红, 熊建波, 范志宏, 涂启华, 唐光星, 曾志文, 杨海成 申请人:中交四航工程研究院有限公司