一种基于时域反射的早龄期混凝土养护质量检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种早龄期混凝±养护质量检测方法，特别是设及一种基于时域反射 的早龄期混凝±养护质量检测方法，属于养护期混凝±检测领域。
【背景技术】
[0002] 混凝±强度等级是评估混凝±的一项重要指标，混凝±的抗压强度是通过试验得 出的，我国最新标准C60强度W下的采用边长为100mm的立方体试件作为混凝±抗压强度 的标准尺寸试件。按照《普通混凝±力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002,制作边长为 150mm的立方体在标准养护（温度20±2°C、相对湿度在95%W上）条件下，养护至28d龄 期，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝±标准立方体抗压强度。GB50010-2010 《混凝±结构设计规范》规定，在立方体极限抗压强度总体分布中，具有95%强度保证率的 立方体试件抗压强度，称为混凝±立方体抗压强度标准值。
[0003] 然而，对于诱注后28d养护期W内的早龄期混凝±，其内部水分含量和水分分布 的变化对材料的各项性能有较大影响，从而直接影响混凝±的强度、抗冻性W及水泥水化， 是影响混凝±结构耐久性的重要参数。
[0004] 混凝±诱筑后，如气候炎热、空气干燥，不及时进行养护，混凝±中水分会蒸发过 快，而形成脱水现象，会使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，不能转化为稳定的结 晶，缺乏足够的粘结力，从而会在混凝±表面出现片状或粉状脱落。此外，在混凝±尚未具 备足够的强度时，水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形，出现干缩裂纹，影响混凝±的 耐久性和整体性。
[0005] 因此检测早龄期混凝±内部水分含量的变化对于保障混凝±养护质量和预防混 凝±结构开裂具有更重要意义。目前混凝±含水率测试技术从测量仪器上分为W下=种：
[0006] (1)电容式传感器：利用水的介电常数显著大于其他集料介电常数的原理制成 的。一般自由水的介电常数为81，而普通材料的介电常数约为4,因此可W通过对传感器进 行标定后，进行含水率测定。能够实现混凝±水分的快速无损测量，但电容式传感器的缺 点是集料种类和其中的杂物对测量结果影响较大。
[0007] (2)红外式传感器：利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红 外光，它具有反射、折射、散射、干设、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度 (高于绝对零度），都能福射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不 存在摩擦，红外式传感器利用红外线技术进行含水率测定，但其缺点是穿透力差，仅能对物 料表面进行测定。
[000引 （3)探地雷达；一种高频电磁检测法，探地雷达技术具有分辨率高、无损和高效等 特点，应用探地雷达检测介质含水率成为近年来探地雷达技术新的研究方向。然而，混凝± 含水率的变化与雷达波的传播特性之间的关系需要通过开展理论和实验研究建立起两者 之间的定量关系，才能使探地雷达技术真正应用于探测混凝±含水率该一领域。
[0009] (4)微波式传感器：通过微波频段水的介电常数远远大于一般材料的特性进行含 水率测定。在高频电场中，电介质存在弛豫损耗，混凝上中的水分成为决定混凝上中的介电 常数的重要部分，所W混凝±的湿度变化，可W明显改变混凝±的介电特性；通过测量功率 衰减、相位变化和谐振频率等相关介电常数的物理量，就能测量混凝±的含水率，但其缺点 是关于微波和含水量的关系研究还不够深入，不能准确获得精确地含水率。
【发明内容】
[0010] 本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种基于时域反射的早龄 期混凝±养护质量检测方法，操作简便、测量准确，具有精度高、稳定性好、速度快等优点， 通过检测确定早龄期混凝±介电常数与含水量的函数关系组、早龄期混凝±强度与含水量 的函数关系组，在实际工程中，利用时域反射仪测量早期诱筑混凝±介电常数，从而确定其 所需要达到的混凝±强度，实现实时优化并调整养护条件、实时监测早龄期混凝±养护质 量的目的，适用于指导工程设计及施工，具有产业上的利用价值。
[0011] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0012] 一种基于时域反射的早龄期混凝±养护质量检测方法，包括W下步骤：
[0013] S1、制备混凝±试件，并在混凝±试件中埋设探管；
[0014] S2、根据养护条件对混凝±试件进行养护，从诱筑到硬化期间的连续每一养护日 期中，按照养护日期排序，利用时域反射仪通过电缆连接探头插入探管，来测量排至的该养 护日期混凝±试件的若干组介电常数，并将该养护日期的混凝±试件通过烘干法和工具测 量，来计算含水量《和混凝±试件干密度Pd;
[0015] 根据所测介电常数和所得含水量及混凝±试件干密度，带入到介电常数与含水量 的函数关系式（1)，采用最小二乘法计算得出函数关系式（1)中的系数a、b，从而确定混凝 ±试件在养护条件下对应该养护日期的介电常数与含水量的函数关系；
[0016]
(1)
[0017]其中，K。为介电常数，P。为水的密度，Pd为混凝上试件干密度，《为含水量，a、b为系数；
[0018] S3、根据所测含水量带入到养护条件下混凝±试件强度与含水量的函数关系式， 得出混凝±试件在养护条件下对应该养护日期的混凝±试件强度与含水量的函数关系；
[0019] S4、按照养护日期排序，将步骤S2确定的混凝±试件连续每一养护日期的介电常 数与含水量的函数关系组成早龄期混凝±介电常数与含水量的函数关系组，将步骤S3确 定的混凝±试件连续每一养护日期的混凝±试件强度与含水量的函数关系组成早龄期混 凝±强度与含水量的函数关系组；
[0020] S5、监测现场诱筑后的早龄期混凝±，利用时域反射仪检测到早龄期混凝±介电 常数，根据步骤S4确定的早龄期混凝±介电常数与含水量的函数关系组、早龄期混凝±强 度与含水量的函数关系组，依次计算出早龄期混凝±含水量和早龄期混凝±强度，通过将 早龄期混凝±强度与混凝±养护目标强度做比对，实时优化并调整养护条件，从而实时监 测早龄期混凝±养护质量。
[0021] 本发明进一步设置为：所述步骤S2中烘干法可通过烤箱完成烘干。
[0022] 本发明进一步设置为：所述步骤S2中含水量《根据计算公式（2)，混凝±试件干 密度Pd根据计算公式（3);
[0025] 其中，《为混凝±含水量，mi为混凝±试件原始质量，m2为混凝±试件烘干后质 量，Pd为混凝上干密度，V为混凝±试件烘干后体积。
[0026]本发明进一步设置为：所述步骤S2中养护条件包括自然养护条件和标准养护条 件，养护日期为28天。
[0027] 本发明进一步设置为：所述步骤S3中养护条件下混凝±试件强度与含水量的 函数关系式包括标准养护条件和自然养护条件下混凝±试件强度与含水量的函数关系式 (4)、巧），分别为
[002引 标准养护条件下：fc= -3. 448 ?巧2. 81 (4)
[0029]自然养护条件下：fe= 2. 037 ? 2-13. 5 0+47 (5)
[0030] 其中，f。为混凝±试件强度，《为混凝±含水量。
[0031] 本发明进一步设置为：所述步骤S1中探管为黄铜椿。
[0032] 本发明进一步设置为：所述步骤S1中混凝±试件为28件相同的边长是150mm的 立方体试样，每一件立方体试样均埋设有留出检测预留孔的9根探管。
[0033] 本发明进一步设置为：所述9根探管排S列的矩阵形式分布。
[0034] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
[0035] 1、利用时域反射仪通过电缆连接探头插入探管、来测量混凝±试件的介电常数， 其中时域反射仪所用电磁波传输具有衰减小、抗干扰性强、精度高、稳定性好、安全性能高 等优点；而且操作简便，获取数据速度快，可提高效率、节约人力财力。
[0036] 2、采用烘干法和工具测量来计算混凝±试件含水量和混凝±试件干密度，操作简 单，快速有效；根据所测介电常数和所得含水量及混凝±试件干密度带入到介电常数与含 水量的函数关系式中，再采用最小二乘法计算得出函数关系式中的系数值，数据精度高，求 值误差小，准确可靠。
[0037] 3、将确定的早龄期混凝±介电常数与含水量的函数关系组、W及早龄期混凝上强 度与含水量的函数关系组，运用到实际工程的现场诱筑混凝±施工监测中，利用时域反射 仪检测到处于早龄期的现诱混凝±介电常数，检测操作不破坏现诱混凝±，而且电磁波信 号稳定，采集数据准确，再通过函数关系组计算其含水量和强度，根据混凝上养护目标强 度，实时优化并调整养护条件，从而实现实时监测早龄期混凝±养护质量的目的。
[003引上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下 面结合附图对本发明作进一步的描述。