一种混凝土抗裂性能评估方法与流程

本发明涉及混凝土质量评价技术领域，更具体地涉及一种混凝土抗裂性能评估方法。

背景技术：

双掺混凝土在工民建筑领域已经被广泛地采用，成功地应用于高铁建设、市政工程、水库建造以及商品混凝土等诸多领域。混凝土耐久发生试验涵盖的内容量大，通常针对某一个具体的工程开展，例如严寒地区冬季施工、沙漠地区高温差作业条件、沿海地区高湿高盐环境、海洋气候等。通过需要进行抗冻试验、碳化试验、抗硫酸盐浸试验以及抗氯离子渗透试验等分析试验。保证结构或构件混凝土的完整性是确保各类长期性能试验合格的基础，对混凝土的抗裂性能进行试验具有重要的意义，目前经常采用平板抗裂法对混凝土进行评价。

目前的试验方法采用固定配合比进行抗裂性能试验，按照裂缝宽度(d值)进行赋权，将裂缝分为五挡，分别是d<0.5mm，0.5≤d<1mm，1≤d<2mm，2≤d<3mm，d>3mm。对于宽度很小的小裂纹来说，通常宽度都不大于0.5mm，按照上述标准进行计算开裂指数，各数值的权重值一样，对裂缝的区分度不明显，不能很好地反映出混凝土的坑裂性能。

因此，对于本领域的技术人员来说，如何设计一种针对宽度较小的小裂纹的抗裂性能分析方法，是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种混凝土抗裂性能评估方法，能够用于混凝土同级宽度的小裂纹抗裂性能分析。具体方案如下：

一种混凝土抗裂性能评估方法，包括：

根据材料特性选取考察参量；

根据所述考察参量制作多组模型开展抗裂性试验；

测量计数每次试验的总开裂数n、每条裂缝的开裂长度l和最大开裂宽度w；

计算平均开裂面积a和总开裂面积c；

根据各组模型的总开裂面积判断混凝土抗裂性能，总开裂面积小则抗裂性能强。

可选地，采用平板法设计所述抗裂性试验，将成型砂浆灌注在平板模具中，将表面刮平；并设置风扇以对试件表面吹风，通过钨灯照射试件表面。

可选地，平板中设置一定数量的钢筋以增加试件的束缚力；风扇以平行于试件表面的恒定风速进行吹风；从试件拌合加水时间起计时，四小时后在试件上方通过钨灯进行照射。

可选地，所述平均开裂面积a根据以下公式计算得到：

其中：W_i为第i条裂缝的最大宽度、L_i为第i条裂缝的长度，单位mm；N为单次试验面积内总开裂数；

总开裂面积c根据以下公式计算得到：

c＝a×N。

可选地，还包括对多次试验的总开裂面积c进行方差分析，得到选取的考察参量对混凝土抗裂性能稳定性的影响。

可选地，所述考察参量包括矿物掺合量掺量、粉煤灰和矿粉的比例以及掺加聚丙烯纤维的数量。

本发明公开了一种混凝土抗裂性能评估方法，首先根据材料特性选取考察参量，考察参量是根据混凝土中不同的混合物来确定的；选定考察参量后根据选取的考察参量制作多组模型并开展抗裂性试验；经抗裂性试验后的混凝土试件出现裂纹，测量并计数每次试验的总开裂数n、每条裂缝的开裂长度l和最大开裂宽度w；根据上述的测量值计算平均开裂面积a和总开裂面积c；根据考察参量不同配比的各组模型的总开裂面积判断混凝土抗裂性能，总开裂面积小则抗裂性能强。

本发明提供了一种适用于小裂纹的混凝土抗裂性能的评估方法，与现有技术相比，其能够更加准确地描述小裂纹的混凝土抗裂性能，得到最优抗裂性能的双掺混凝土配比方案。本发明不以裂纹的宽度赋予权重，相对于传统的判断方法，能够评价出原本被划分为同一权重值的混凝土质量的好坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种混凝土抗裂性能评估方法的流程图；

图2为矿物掺合料掺量与总开裂面积之间的关系图；

图3为粉煤灰和矿粉在不同比例下的总开裂面积关系图；

图4为纤维掺量与总开裂面积的关系图。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种混凝土抗裂性能评估方法，能够用于混凝土同级宽度的小裂纹抗裂性能分析。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请的混凝土抗裂性能评估方法进行详细的介绍说明。

如图1所示，为本发明提供的一种混凝土抗裂性能评估方法的流程图。包括以下步骤：S1、根据材料特性选取考察参量；考察参量是对混凝土的抗裂性能可能产生影响的材料等因素；接着进行步骤S2、根据考察参量制作多组模型开展抗裂性试验；每组模型确定一个考察参量作为变量，调整此考察参量的数值或者比例，因此每组模型均包括多个独立的模型；模型制作完成后进行步骤S3、测量计数每次试验的总开裂数n、每条裂缝的开裂长度l和最大开裂宽度w；根据上述测量得到的数据进行步骤S4、计算平均开裂面积a和总开裂面积c；最后进行步骤S5、根据各组模型的总开裂面积判断混凝土抗裂性能，总开裂面积小则抗裂性能强。

本发明的评估方法并不仅通过裂纹的宽度作为评价抗裂强度的唯一指标，而是根据裂纹的宽度和长度计算出裂纹的开裂面积，以此作为评价抗裂性能好坏的指标，可以区别出裂纹被划分为同一挡的混凝土配比之间的抗裂强度好坏，实现更为精细的划分，区别出小裂纹混凝土的抗裂性能。

在上述方案在基础上，本发明优选地采用平板法设计所述抗裂性试验，平板法又称为平板抗裂法，将成型砂浆灌注在平板模具中，接着将表面刮平；并设置风扇以对试件表面吹风，通过钨灯照射试件表面，通过风扇与钨灯模拟自然风干的效果。当然，平板抗裂法之外，还可采用其他的方法来进行试验，例如圆环抗裂法。

更为详细的过程是，预先设置两个平板形的凹槽，向两个平板中灌注混凝土砂浆，平板中设置一定数量的钢筋以增加试件的束缚力，采用两个440mm×600mm×25mm的平板模具进行砂浆成型实验，平板中布根根44钢筋，增加试件的束缚力。风扇以平行于试件表面的恒定风速进行吹风；从试件拌合加水时间起计时，四小时后在试件上方通过钨灯进行照射。从加水时间开始计时，经过24小时后，观察平板试件表面裂缝分布，并记录裂缝宽度情况，测量各个试验件的裂纹最大宽度和长度。

在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，平均开裂面积a根据以下公式计算得到：

其中：W_i为第i条裂缝的最大宽度、L_i为第i条裂缝的长度，单位mm；N为单次试验面积内总开裂数；

总开裂面积c根据以下公式计算得到：

c＝a×N。

为了确定各项考察参量对混凝土抗裂性能影响的稳定性，除了上述过程之外，还还包括对多次试验的总开裂面积c进行方差分析，重复进行多次相同的试验，以相同的条件上测量得到一系列结果，对相同考察参量相同比例的各次数据进行方差计算，最终得到选取的考察参量以及考察参量比例的不同对混凝土抗裂性能稳定性的影响。

具体地，本申请中提供了三种考察参量，考察参量包括矿物掺合量掺量、粉煤灰和矿粉的比例以及掺加聚丙烯纤维的数量。各因素均为3个水平，正交试验因素水平表如表1所示。

表1正交试验因素水平表

根据考察因素水平的数量和因素的数量，具体为考察三个因素、每个因素考察三个水平，所以选择L9(34)正交实验表，为方便对比增加一组基准组试验。

表2正交试验优选试验方案表

经过上述的试验步骤，可得如表3所示的平板法抗裂性试验测试结果汇总表。

表3平板法抗裂性试验测试结果汇总表

对总开裂面积进行方差分析，得到如表4所示的平板抗裂性试验结果方差分析表，即可得到所选择的三个考察参量对混凝土抗裂性的影响：所选择的三个因素均对混凝土抗裂性有明显影响；影响程度顺序如下：纤维掺量>矿物掺合料比例>矿物掺量。三个因素与总开裂面积之间的关系分别如图2、图3和图4所示。从表4中可以发现，A5方案的总裂纹面积最小，且方差最小，所以A5方案为最优的设计方案。

表4平板法抗裂性试验结果方差分析表

随着双掺纤维混凝土在工民建领域的广泛应用，对双掺纤维混凝土抗裂性能提出越来越高的要求，因此对双掺纤维混凝土进行抗裂性能优化是一项关键技术，但现有的评价方法针对小裂纹混凝土的区分度不够明显。本发明所提供的适用于小裂纹的双掺纤维混凝土抗裂性能优化方法，使用总裂纹面积对混凝土的抗裂性能进行评估，能够真实的反映混凝土的抗裂性能，快速准确的得到最优性能的小裂纹双掺纤维混凝土的配比方案。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。