一種基于應(yīng)變傳感器的混凝土終凝時間確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑工程領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種確定混凝土終凝時間的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]終凝時間是指混凝土從拌合到完全固化、產(chǎn)生初始強度的時間。為了使已形成工程結(jié)構(gòu)形狀的混凝土盡早取得強度，以便于承受荷載，國家標準規(guī)定了混凝土的最晚終凝時間[1]。確定終凝時間對于保證混凝土結(jié)構(gòu)物的施工質(zhì)量和進度具有非常重要的工程意義。
[0003]在現(xiàn)行國家規(guī)范[2]中，混凝土的終凝時間采用水泥凈漿稠度測定儀法測定。該試驗方法需要從混凝土中濾出水泥砂漿，然后在標準實驗室內(nèi)進行養(yǎng)護，通過測定不同時間的水泥砂漿貫入阻力推定混凝土的終凝時間；此外，在施工現(xiàn)場采用貫入法大體測算混凝土的終凝時間，由于其相對簡單，也得到了一定應(yīng)用。除了上述方法外，國內(nèi)外研宄者借助一定的試驗監(jiān)測儀器，發(fā)展了其他測定混凝土終凝時間的方法。由于終凝之前混凝土強度很低，這些方法都是非破壞性試驗方法。主要包括兩類:共振頻率法和超聲波法，共振頻率法為接觸式測量方法，應(yīng)用較為廣泛，且被寫進ASTM的規(guī)范[3]中，其一般采用重錘沖擊混凝土試樣，并測量混凝土的橫、縱、扭轉(zhuǎn)頻率，進而轉(zhuǎn)化為與混凝土強度相關(guān)的參數(shù)，例如彈性模量等來推定混凝土終凝時間。由于該方法需要力學沖擊建立相應(yīng)激勵，對于未達到硬化的混凝土力學屬性量測顯然效果較差。超聲波法基于人工產(chǎn)生的P或S波在混凝土中傳播速度的量測，進而轉(zhuǎn)化為與混凝土力學屬性相關(guān)的參數(shù)M。但該方法存在很大爭議，主要在于已有的沖擊速度與混凝土力學屬性之間關(guān)系方程的有效性難以得到確認[5，6]。雖然Youngm* Nicolas Robeyst [6]等對該方法進行了深入的理論修正和試驗驗證，但在低初始波速起因和混凝土凝固時間與波速關(guān)系方面仍存在一定問題[6]。Jae Hong Kimte]同時采用共振頻率法和超聲波法對早期混凝土形態(tài)進行了試驗研宄，結(jié)論同樣表明在超早期(澆筑后I天內(nèi))混凝土力學屬性方面二者存在較大差異。此外，由于混凝土性態(tài)發(fā)展與水化過程密切相關(guān)，Xiaot9]等提出了一種非接觸式的早期混凝土性態(tài)量測方法，可以較好估算早期混凝土硬化時間和硬化后性態(tài)，但成果高度依賴于孔隙率與水化程度、水化程度與抗壓強度等之間的關(guān)系，而這些關(guān)系本身亦存在誤差。
[0004]傳統(tǒng)的應(yīng)變傳感器在混凝土結(jié)構(gòu)物的安全監(jiān)測中得到了大量應(yīng)用，但是，由于受傳感器精度、結(jié)構(gòu)型式所限，一般認為在混凝土終凝之前測得的應(yīng)變結(jié)果存在較大誤差，其監(jiān)測結(jié)果主要用于分析成熟(28天后)混凝土的安全性態(tài)。
[0005]總體來看，目前還缺少簡潔、快速、準確的直接推定混凝土終凝的方法。
[0006]參考文獻:
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，以往的混凝土終凝時間確定需要根據(jù)水泥砂漿的凝結(jié)時間來間接確定，或是采用專業(yè)儀器測定某些特定指標，如頻率、波速、水化度等，通過建立與混凝土力學參數(shù)之間的關(guān)系來推定，這些方法存在不準確、繁瑣、耗時較長等缺陷。本發(fā)明提供了一種基于應(yīng)變傳感器的混凝土終凝時間確定方法，采用傳統(tǒng)的應(yīng)變傳感器，通過對早期混凝土監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析確定混凝土的終凝時間。
[0017]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0018]一種基于應(yīng)變傳感器的混凝土終凝時間確定方法，包括如下步驟:
[0019](I)選定兩類具有不同剛度套筒的應(yīng)變傳感器，分別為塑性套筒應(yīng)變傳感器和剛性套筒應(yīng)變傳感器，所述剛性套筒應(yīng)變傳感器的套筒剛度至少13倍于塑性套筒應(yīng)變傳感器的套筒剛度；
[0020](2)將所述塑性套筒應(yīng)變傳感器和所述剛性套筒應(yīng)變傳感器對稱地布置于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并保證所述塑性套筒應(yīng)變傳感器和所述剛性套筒應(yīng)變傳感器承受相同的內(nèi)部溫度變化條件、相同的散熱條件、相同的約束和邊界條件；
[0021](3)混凝土澆筑完成后，所述塑性套筒應(yīng)變傳感器和所述剛性套筒應(yīng)變傳感器即刻開始應(yīng)變數(shù)據(jù)的連續(xù)采集，采集頻率應(yīng)不低于0.1Hz ;應(yīng)變數(shù)據(jù)采集過程中保證混凝土結(jié)構(gòu)的幾何外形、邊界條件、約束及受力條件均不發(fā)生變化；
[0022]采集過程中同時計算所述塑性套筒應(yīng)變傳感器所采集的應(yīng)變數(shù)據(jù)與所述剛性套筒應(yīng)變傳感器所采集的應(yīng)變數(shù)據(jù)之間的差值，在當前時刻的差值與其后任一時刻的差值之間的變化幅度均小于2μ ε時，該當前時刻即認定為該混凝土的終凝時間。
[0023]其中，所述塑性套筒應(yīng)變傳感器的套筒由PVC制成；所述剛性套筒應(yīng)變傳感器的套筒由鋼材制成。
[0024]其中，所述塑性套筒應(yīng)變傳感器和所述剛性套筒應(yīng)變傳感器均可選用振弦式應(yīng)變傳感器、光纖應(yīng)變傳感器或電阻式應(yīng)變傳感器。
[0025]其中，所述塑性套筒應(yīng)變傳感器的靈敏度至少為5 μ ε Γ1;所述剛性套筒應(yīng)變傳感器靈敏度至少為20 μ εΓ1。
[0026]該技術(shù)方案的原理為:混凝土澆筑之后為液相(水泥)和固相(粗細骨料)混合物，其具有很小的初始剛度，而對于塑性套筒應(yīng)變傳感器而言，其對非常小的力的變化較為敏感，混凝土在初始剛度下即可以產(chǎn)生握裹塑性套筒應(yīng)變傳感器的力，也就是可以傳遞由于水化過程產(chǎn)生的變形給塑性套筒應(yīng)變傳感器，因此該類傳感器可以測量從混凝土初凝到終凝乃至成熟后的變形；但對于剛性套筒應(yīng)變傳感器而言，混凝土的初始狀態(tài)(初凝時)卻不足以產(chǎn)生完全握裹剛性套筒應(yīng)變傳感器的力，也就不能將所有的混凝土變形傳遞給剛性套筒應(yīng)變傳感器，實際上該類傳感器