基于探地雷達的混凝土成熟度預測模型的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于探地雷達的混凝土成熟度預測模型，一種在大體積混凝土施工過程中探地雷達對混凝土成熟度一種預測新方法。該方法利用探地雷達探測出混凝土層的相對介電常數，通過混凝土相對介電常數與混凝土齡期、混凝土強度、單位體積內的含水量的相關性，建立出混凝土成熟度預測模型。本發明可利用在施工期對不同混凝土層成熟度進行預測和計算。
【專利說明】基于探地雷達的混凝土成熟度預測模型
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于探測雷達的混凝土成熟度預測模型，屬于水利水電工程【技術領域】。
【背景技術】
[0002]探地雷達是無損檢測中的重要探測設備，它通過發射天線向地下發射電磁波接收由地下反射回來的電磁波，當介質中介電常數和電導率存在差異時，接收到的電磁波波特性會發生變化，根據這些變化特征可以判斷探測體中是否存在異常情況，探地雷達精度一般都高于其他的探測方法，在工程檢測和勘察中得到了廣泛應用。
[0003]混凝土成熟度是描述混凝土在水泥中硬化程度重要指標，與硬化溫度和齡期都有關系，目前工程技術人員通過超聲儀、電法儀等儀器建立了成熟度預測模型，通過探地雷達如何預測混凝土成熟度是一個研究性的課題。
[0004]上述研究內容源于國家自然科學基金《災變條件下特高混凝土壩失效破壞的關鍵力學問題》中的子課題“應力場與溫度場的耦合作用機制”。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種基于探測雷達的混凝土成熟度預測模型，能夠在施工期對不同混凝土層成熟度進行預測和計算。
[0006]本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
[0007]—種基于探測雷達的混凝土成熟度預測模型，利用探地雷達探測混凝土層的相對介電常數，通過混凝土相對介電常數與混凝土齡期、混凝土強度、單位體積內的含水量的相關性，建立混凝土成熟度預測模型；具體為:
[0008]根據混凝土齡期、混凝土強度以及單位體積內的含水量，得出相對介電常數ε表達式為:
[0009]ε = A+Bw+C τ +Dfc n (I)
[0010]式中，w為單位體積內的含水量，根據混凝土配合比確定；f；n為混凝土強度；τ為混凝土齡期；Α、B、C、D均為由線性回歸得出的經驗系數；
[0011]混凝土強度與混凝土齡期之間的對數表達式為:
[0012]fc；n = [E+Fln( τ )]fc；28 (2)
[0013]式中，f；28為混凝土 28天后的強度，根據混凝土配合比確定；E，F為根據混凝土配合比確定的經驗系數，由測量混凝土強度試驗得出:
[0014]
【權利要求】
1.一種基于探測雷達的混凝土成熟度預測模型，其特征在于，利用探地雷達探測混凝土層的相對介電常數，通過混凝土相對介電常數與混凝土齡期、混凝土強度、單位體積內的含水量的相關性，建立混凝土成熟度預測模型；具體為: 根據混凝土齡期、混凝土強度以及單位體積內的含水量，得出相對介電常數ε表達式為: ε = A+Bw+C τ +Dfc；n(I) 式中，w為單位體積內的含水量，根據混凝土配合比確定；f；n為混凝土強度；τ為混凝土齡期；Α、B、C、D為由線性回歸得出的經驗系數； 混凝土強度與混凝 土齡期之間的對數表達式為: fc,n = [E+Fln( τ )]fc；28(2) 式中，f；28為混凝土 28天后的強度，根據混凝土配合比確定；E，F為根據混凝土配合比確定的經驗系數，由測量混凝土強度試驗得出； 混凝土強度與混凝土成熟度之間的指數表達式為: fc n = Gexp (-Η/Ms)(3) 式中，G、H均為根據混凝土配合比確定的比例系數，由測量混凝土強度試驗得出；Ms為混凝土成熟度； 由表達式(I) (2) (3)可以推導出，基于相對介電常數的混凝土成熟度預測模型的表達式:
/ \ε-Α-Bw-Ccx^ H-E Ms=-1I In - 、----2。 / [如
2.根據權利要求1所述的一種基于探測雷達的混凝土成熟度預測模型，其特征在于，所述利用探地雷達探測混凝土層的相對介電常數，具體為: 設定混凝土為i層，i為自然數；則第i層混凝土的相對介電常數ε i有以下兩種情況: 1)若所探測的混凝土層的厚度已知，則根據探地雷達探測時的雙程走時進行計算:
(CAti V Si =——L
I 2/? J 式中，c為雷達波在真空中的速度；Ati為雷達波從所探測混凝土層表面到底面的雙程走時；hi為所探測的混凝土層的厚度； 2)若所探測的混凝土層的厚度未知，則根據探地雷達探測時電磁波的反射系數進行計算: a.若為單層混凝土，則相對介電常數H為
f\ + RY
ε,=- 式中，R為反射系數，R = A1Am 為是反射波振幅;Am為全反射波振幅； b.若為多層混凝土，則相對介電常數εi為:
3.根據權利要求2所述的一種基于探測雷達的混凝土成熟度預測模型，其特征在于，所述全反射波振幅Am由在混凝土底部放置鐵板得到。
4.根據權利要求1所述的一種基于探測雷達的混凝土成熟度預測模型，其特征在于，所述混凝土強度與混凝土成熟度之間的表達式還包括對數、雙曲線形式。
5.根據權利要求1所述的一種基于探測雷達的混凝土成熟度預測模型，其特征在于，所述混凝土強度與混凝土齡期之間的表達式還包括指數、雙曲線形式。
【文檔編號】G01N23/00GK103926259SQ201410042706
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】許軍才, 沈振中, 任青文 申請人:河海大學