一種基于時域反射的早齡期混凝土養護質量檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種早齡期混凝±養護質量檢測方法，特別是設及一種基于時域反射 的早齡期混凝±養護質量檢測方法，屬于養護期混凝±檢測領域。
【背景技術】
[0002] 混凝±強度等級是評估混凝±的一項重要指標，混凝±的抗壓強度是通過試驗得 出的，我國最新標準C60強度W下的采用邊長為100mm的立方體試件作為混凝±抗壓強度 的標準尺寸試件。按照《普通混凝±力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2002,制作邊長為 150mm的立方體在標準養護（溫度20±2°C、相對濕度在95%W上）條件下，養護至28d齡 期，用標準試驗方法測得的極限抗壓強度，稱為混凝±標準立方體抗壓強度。GB50010-2010 《混凝±結構設計規范》規定，在立方體極限抗壓強度總體分布中，具有95%強度保證率的 立方體試件抗壓強度，稱為混凝±立方體抗壓強度標準值。
[0003] 然而，對于誘注后28d養護期W內的早齡期混凝±，其內部水分含量和水分分布 的變化對材料的各項性能有較大影響，從而直接影響混凝±的強度、抗凍性W及水泥水化， 是影響混凝±結構耐久性的重要參數。
[0004] 混凝±誘筑后，如氣候炎熱、空氣干燥，不及時進行養護，混凝±中水分會蒸發過 快，而形成脫水現象，會使已形成凝膠體的水泥顆粒不能充分水化，不能轉化為穩定的結 晶，缺乏足夠的粘結力，從而會在混凝±表面出現片狀或粉狀脫落。此外，在混凝±尚未具 備足夠的強度時，水分過早的蒸發還會產生較大的收縮變形，出現干縮裂紋，影響混凝±的 耐久性和整體性。
[0005] 因此檢測早齡期混凝±內部水分含量的變化對于保障混凝±養護質量和預防混 凝±結構開裂具有更重要意義。目前混凝±含水率測試技術從測量儀器上分為W下=種：
[0006] (1)電容式傳感器：利用水的介電常數顯著大于其他集料介電常數的原理制成 的。一般自由水的介電常數為81，而普通材料的介電常數約為4,因此可W通過對傳感器進 行標定后，進行含水率測定。能夠實現混凝±水分的快速無損測量，但電容式傳感器的缺 點是集料種類和其中的雜物對測量結果影響較大。
[0007] (2)紅外式傳感器：利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅 外光，它具有反射、折射、散射、干設、吸收等性質。任何物質，只要它本身具有一定的溫度 (高于絕對零度），都能福射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不 存在摩擦，紅外式傳感器利用紅外線技術進行含水率測定，但其缺點是穿透力差，僅能對物 料表面進行測定。
[000引 （3)探地雷達；一種高頻電磁檢測法，探地雷達技術具有分辨率高、無損和高效等 特點，應用探地雷達檢測介質含水率成為近年來探地雷達技術新的研究方向。然而，混凝± 含水率的變化與雷達波的傳播特性之間的關系需要通過開展理論和實驗研究建立起兩者 之間的定量關系，才能使探地雷達技術真正應用于探測混凝±含水率該一領域。
[0009] (4)微波式傳感器：通過微波頻段水的介電常數遠遠大于一般材料的特性進行含 水率測定。在高頻電場中，電介質存在弛豫損耗，混凝上中的水分成為決定混凝上中的介電 常數的重要部分，所W混凝±的濕度變化，可W明顯改變混凝±的介電特性；通過測量功率 衰減、相位變化和諧振頻率等相關介電常數的物理量，就能測量混凝±的含水率，但其缺點 是關于微波和含水量的關系研究還不夠深入，不能準確獲得精確地含水率。
【發明內容】
[0010] 本發明的主要目的在于，克服現有技術中的不足，提供一種基于時域反射的早齡 期混凝±養護質量檢測方法，操作簡便、測量準確，具有精度高、穩定性好、速度快等優點， 通過檢測確定早齡期混凝±介電常數與含水量的函數關系組、早齡期混凝±強度與含水量 的函數關系組，在實際工程中，利用時域反射儀測量早期誘筑混凝±介電常數，從而確定其 所需要達到的混凝±強度，實現實時優化并調整養護條件、實時監測早齡期混凝±養護質 量的目的，適用于指導工程設計及施工，具有產業上的利用價值。
[0011] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：
[0012] 一種基于時域反射的早齡期混凝±養護質量檢測方法，包括W下步驟：
[0013] S1、制備混凝±試件，并在混凝±試件中埋設探管；
[0014] S2、根據養護條件對混凝±試件進行養護，從誘筑到硬化期間的連續每一養護日 期中，按照養護日期排序，利用時域反射儀通過電纜連接探頭插入探管，來測量排至的該養 護日期混凝±試件的若干組介電常數，并將該養護日期的混凝±試件通過烘干法和工具測 量，來計算含水量《和混凝±試件干密度Pd;
[0015] 根據所測介電常數和所得含水量及混凝±試件干密度，帶入到介電常數與含水量 的函數關系式（1)，采用最小二乘法計算得出函數關系式（1)中的系數a、b，從而確定混凝 ±試件在養護條件下對應該養護日期的介電常數與含水量的函數關系；
[0016]
(1)
[0017]其中，K。為介電常數，P。為水的密度，Pd為混凝上試件干密度，《為含水量，a、b為系數；
[0018] S3、根據所測含水量帶入到養護條件下混凝±試件強度與含水量的函數關系式， 得出混凝±試件在養護條件下對應該養護日期的混凝±試件強度與含水量的函數關系；
[0019] S4、按照養護日期排序，將步驟S2確定的混凝±試件連續每一養護日期的介電常 數與含水量的函數關系組成早齡期混凝±介電常數與含水量的函數關系組，將步驟S3確 定的混凝±試件連續每一養護日期的混凝±試件強度與含水量的函數關系組成早齡期混 凝±強度與含水量的函數關系組；
[0020] S5、監測現場誘筑后的早齡期混凝±，利用時域反射儀檢測到早齡期混凝±介電 常數，根據步驟S4確定的早齡期混凝±介電常數與含水量的函數關系組、早齡期混凝±強 度與含水量的函數關系組，依次計算出早齡期混凝±含水量和早齡期混凝±強度，通過將 早齡期混凝±強度與混凝±養護目標強度做比對，實時優化并調整養護條件，從而實時監 測早齡期混凝±養護質量。
[0021] 本發明進一步設置為：所述步驟S2中烘干法可通過烤箱完成烘干。
[0022] 本發明進一步設置為：所述步驟S2中含水量《根據計算公式（2)，混凝±試件干 密度Pd根據計算公式（3);
[0025] 其中，《為混凝±含水量，mi為混凝±試件原始質量，m2為混凝±試件烘干后質 量，Pd為混凝上干密度，V為混凝±試件烘干后體積。
[0026]本發明進一步設置為：所述步驟S2中養護條件包括自然養護條件和標準養護條 件，養護日期為28天。
[0027] 本發明進一步設置為：所述步驟S3中養護條件下混凝±試件強度與含水量的 函數關系式包括標準養護條件和自然養護條件下混凝±試件強度與含水量的函數關系式 (4)、巧），分別為
[002引 標準養護條件下：fc= -3. 448 ?巧2. 81 (4)
[0029]自然養護條件下：fe= 2. 037 ? 2-13. 5 0+47 (5)
[0030] 其中，f。為混凝±試件強度，《為混凝±含水量。
[0031] 本發明進一步設置為：所述步驟S1中探管為黃銅椿。
[0032] 本發明進一步設置為：所述步驟S1中混凝±試件為28件相同的邊長是150mm的 立方體試樣，每一件立方體試樣均埋設有留出檢測預留孔的9根探管。
[0033] 本發明進一步設置為：所述9根探管排S列的矩陣形式分布。
[0034] 與現有技術相比，本發明具有的有益效果是：
[0035] 1、利用時域反射儀通過電纜連接探頭插入探管、來測量混凝±試件的介電常數， 其中時域反射儀所用電磁波傳輸具有衰減小、抗干擾性強、精度高、穩定性好、安全性能高 等優點；而且操作簡便，獲取數據速度快，可提高效率、節約人力財力。
[0036] 2、采用烘干法和工具測量來計算混凝±試件含水量和混凝±試件干密度，操作簡 單，快速有效；根據所測介電常數和所得含水量及混凝±試件干密度帶入到介電常數與含 水量的函數關系式中，再采用最小二乘法計算得出函數關系式中的系數值，數據精度高，求 值誤差小，準確可靠。
[0037] 3、將確定的早齡期混凝±介電常數與含水量的函數關系組、W及早齡期混凝上強 度與含水量的函數關系組，運用到實際工程的現場誘筑混凝±施工監測中，利用時域反射 儀檢測到處于早齡期的現誘混凝±介電常數，檢測操作不破壞現誘混凝±，而且電磁波信 號穩定，采集數據準確，再通過函數關系組計算其含水量和強度，根據混凝上養護目標強 度，實時優化并調整養護條件，從而實現實時監測早齡期混凝±養護質量的目的。
[003引上述內容僅是本發明技術方案的概述，為了更清楚的了解本發明的技術手段，下 面結合附圖對本發明作進一步的描述。