基于探地雷达的混凝土成熟度预测模型的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于探地雷达的混凝土成熟度预测模型，一种在大体积混凝土施工过程中探地雷达对混凝土成熟度一种预测新方法。该方法利用探地雷达探测出混凝土层的相对介电常数，通过混凝土相对介电常数与混凝土龄期、混凝土强度、单位体积内的含水量的相关性，建立出混凝土成熟度预测模型。本发明可利用在施工期对不同混凝土层成熟度进行预测和计算。
【专利说明】基于探地雷达的混凝土成熟度预测模型
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于探测雷达的混凝土成熟度预测模型，属于水利水电工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002]探地雷达是无损检测中的重要探测设备，它通过发射天线向地下发射电磁波接收由地下反射回来的电磁波，当介质中介电常数和电导率存在差异时，接收到的电磁波波特性会发生变化，根据这些变化特征可以判断探测体中是否存在异常情况，探地雷达精度一般都高于其他的探测方法，在工程检测和勘察中得到了广泛应用。
[0003]混凝土成熟度是描述混凝土在水泥中硬化程度重要指标，与硬化温度和龄期都有关系，目前工程技术人员通过超声仪、电法仪等仪器建立了成熟度预测模型，通过探地雷达如何预测混凝土成熟度是一个研究性的课题。
[0004]上述研究内容源于国家自然科学基金《灾变条件下特高混凝土坝失效破坏的关键力学问题》中的子课题“应力场与温度场的耦合作用机制”。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于探测雷达的混凝土成熟度预测模型，能够在施工期对不同混凝土层成熟度进行预测和计算。
[0006]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0007]—种基于探测雷达的混凝土成熟度预测模型，利用探地雷达探测混凝土层的相对介电常数，通过混凝土相对介电常数与混凝土龄期、混凝土强度、单位体积内的含水量的相关性，建立混凝土成熟度预测模型；具体为:
[0008]根据混凝土龄期、混凝土强度以及单位体积内的含水量，得出相对介电常数ε表达式为:
[0009]ε = A+Bw+C τ +Dfc n (I)
[0010]式中，w为单位体积内的含水量，根据混凝土配合比确定；f；n为混凝土强度；τ为混凝土龄期；Α、B、C、D均为由线性回归得出的经验系数；
[0011]混凝土强度与混凝土龄期之间的对数表达式为:
[0012]fc；n = [E+Fln( τ )]fc；28 (2)
[0013]式中，f；28为混凝土 28天后的强度，根据混凝土配合比确定；E，F为根据混凝土配合比确定的经验系数，由测量混凝土强度试验得出:
[0014]
【权利要求】
1.一种基于探测雷达的混凝土成熟度预测模型，其特征在于，利用探地雷达探测混凝土层的相对介电常数，通过混凝土相对介电常数与混凝土龄期、混凝土强度、单位体积内的含水量的相关性，建立混凝土成熟度预测模型；具体为: 根据混凝土龄期、混凝土强度以及单位体积内的含水量，得出相对介电常数ε表达式为: ε = A+Bw+C τ +Dfc；n(I) 式中，w为单位体积内的含水量，根据混凝土配合比确定；f；n为混凝土强度；τ为混凝土龄期；Α、B、C、D为由线性回归得出的经验系数； 混凝土强度与混凝 土龄期之间的对数表达式为: fc,n = [E+Fln( τ )]fc；28(2) 式中，f；28为混凝土 28天后的强度，根据混凝土配合比确定；E，F为根据混凝土配合比确定的经验系数，由测量混凝土强度试验得出； 混凝土强度与混凝土成熟度之间的指数表达式为: fc n = Gexp (-Η/Ms)(3) 式中，G、H均为根据混凝土配合比确定的比例系数，由测量混凝土强度试验得出；Ms为混凝土成熟度； 由表达式(I) (2) (3)可以推导出，基于相对介电常数的混凝土成熟度预测模型的表达式:
/ \ε-Α-Bw-Ccx^ H-E Ms=-1I In - 、----2。 / [如
2.根据权利要求1所述的一种基于探测雷达的混凝土成熟度预测模型，其特征在于，所述利用探地雷达探测混凝土层的相对介电常数，具体为: 设定混凝土为i层，i为自然数；则第i层混凝土的相对介电常数ε i有以下两种情况: 1)若所探测的混凝土层的厚度已知，则根据探地雷达探测时的双程走时进行计算:
(CAti V Si =——L
I 2/? J 式中，c为雷达波在真空中的速度；Ati为雷达波从所探测混凝土层表面到底面的双程走时；hi为所探测的混凝土层的厚度； 2)若所探测的混凝土层的厚度未知，则根据探地雷达探测时电磁波的反射系数进行计算: a.若为单层混凝土，则相对介电常数H为
f\ + RY
ε,=- 式中，R为反射系数，R = A1Am 为是反射波振幅;Am为全反射波振幅； b.若为多层混凝土，则相对介电常数εi为:
3.根据权利要求2所述的一种基于探测雷达的混凝土成熟度预测模型，其特征在于，所述全反射波振幅Am由在混凝土底部放置铁板得到。
4.根据权利要求1所述的一种基于探测雷达的混凝土成熟度预测模型，其特征在于，所述混凝土强度与混凝土成熟度之间的表达式还包括对数、双曲线形式。
5.根据权利要求1所述的一种基于探测雷达的混凝土成熟度预测模型，其特征在于，所述混凝土强度与混凝土龄期之间的表达式还包括指数、双曲线形式。
【文档编号】G01N23/00GK103926259SQ201410042706
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】许军才, 沈振中, 任青文 申请人:河海大学