一种双掺混凝土抗裂性能评估方法

摘要

本发明公开了一种双掺混凝土抗裂性能评估方法，首先选取影响双掺混凝土抗裂性能的参考因素；根据选取的参考因素参量的不同制作多个模型分别进行混凝土抗裂性能试验；试验过程中测量裂纹的开裂时间、裂纹长度和裂纹宽度，并计算裂纹总面积；根据测量得到的开裂时间、裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积计算各个模型的抗裂性能。本发明综合地考虑了混凝土试验过程中裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积等裂纹外观的指标，同时还考虑了开裂的时间因素开裂时间，评价标准选取会面，通过综合地考察出混凝土的抗裂性能，评判结果更加全面地反映混凝土的抗裂性能。

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土质量评价技术领域，更进一步地涉及一种双掺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，目前评价混凝土质量的常用方法有平板抗裂法和圆环抗裂法。

圆环抗裂法可以用于较长龄期的混凝土变形和开裂，评价混凝土开裂情况的技术指标包括初裂时间、裂缝情况和应变值等，无法对关键时期的混凝土变形开裂作出评价；平板抗裂法通过开裂面积对试件的抗裂性能进行评估，较为直观。

上述两种方法各自具有不足之处，对于本领域的技术人员来说，如何设计一种能够综合考量混凝土时间因素和空间开裂因素的混凝土抗裂性能评估方法，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种双掺混凝土抗裂性能评估方法，综合考量混凝土开裂的时间因素和空间因素，考虑因素更为全面，结果更为准确。具体方案如下：

一种双掺混凝土抗裂性能评估方法，包括：

选取影响双掺混凝土抗裂性能的参考因素；

根据所述参考因素参量的不同制作多个模型分别进行混凝土抗裂性能试验；

测量裂纹的开裂时间、裂纹长度和裂纹宽度，并计算裂纹总面积；

根据所述开裂时间、所述裂纹长度、所述裂纹宽度和所述裂纹总面积计算各个模型的抗裂性能。

可选地，每个模型的抗裂性能按以下公式计算：

式中：a_t为开裂时间权重系数，a_l为裂纹长度权重系数，a_w为裂纹宽度权重系数，a_S为裂纹总面积权重系数；t₀、l₀、w₀和S₀分别为基准组试验件的开裂时间、裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积；t_i、l_i、w_i和S_i分别为第i组试验件的开裂时间、裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积。

可选地，所述开裂时间权重系数，所述裂纹长度权重系数，所述裂纹宽度权重系数，所述裂纹总面积权重系数的和为1，数值根据考察因素的重要程度确定。

可选地，所述混凝土抗裂性能试验包括圆环抗裂法和平板抗裂法；所述平板抗裂法将成型砂浆灌注在平板模具中，所述圆环抗裂法将成型砂浆灌注在中间为实心的圆环形模具中；

将表面刮平，并通过风扇平行于工件表面以恒定的风速吹风，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，加水时间二十四小时后观察平板试件表面的裂缝分布。

可选地，所述开裂时间，所述裂纹长度，所述裂纹宽度采用所述圆环抗裂法中得出测量的数据；所述裂纹总面积由所述平板抗裂法计算得到。

可选地，所述裂纹总面积根据平均开裂面积按以下公式计算：

S＝a×N

式中，S为裂纹总面积，a为平均开裂面积，N为裂纹数量；

所述平均开裂面积按以下公式计算得到：

式中：a为平板抗裂法试样的平均开裂面积，单位mm²；W_j、L_j分别为平板抗裂法试样第j条裂缝的最大宽度和长度，单位mm；N为平板抗裂法单次试验面积内总开裂数。

可选地，所述参考因素包括矿物掺量。

本发明提供了一种双掺混凝土抗裂性能评估方法，首先选取影响双掺混凝土抗裂性能的参考因素；根据选取的参考因素参量的不同制作多个模型分别进行混凝土抗裂性能试验；试验过程中测量裂纹的开裂时间、裂纹长度和裂纹宽度，并计算裂纹总面积；根据测量得到的开裂时间、裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积计算各个模型的抗裂性能。

本发明综合地考虑了混凝土试验过程中裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积等裂纹外观的指标，同时还考虑了开裂的时间因素开裂时间，评价标准选取会面，通过综合地考察出混凝土的抗裂性能，评判结果更加全面地反映混凝土的抗裂性能。

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为本发明提供的双掺混凝土抗裂性能评估方法的流程图；

图2为圆环抗裂法模具的结构图。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种双掺混凝土抗裂性能评估方法，综合考量混凝土开裂的时间因素和空间因素，考虑因素更为全面，结果更为准确。

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，对本申请的双掺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，为本发明提供的双掺混凝土抗裂性能评估方法的流程图。该评估方法包括：S1、选取影响双掺混凝土抗裂性能的参考因素，参考因素是对混凝土抗裂性能可能产生影响的指标，是在混凝土中添加的材料。S2、根据选取的参考因素参量的不同制作多个模型分别进行混凝土抗裂性能试验，本申请中采用的参考因素包括矿物掺量等对混凝土抗裂性能产生影响的因素。

参考因素选定后设定各个参考因素数量或者比例，在混凝土中添加不同数量或比例的参考因素，制作成为不同的混凝土模型，将多个成型的模型用于试验。在试验的过程中进行步骤S3、测量裂纹的开裂时间、裂纹长度和裂纹宽度，并计算裂纹总面积。比较混凝土模型的抗裂性能时进行步骤S4、根据测量及计算得到的开裂时间、裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积计算各个模型的抗裂性能。

本发明提供了一种新型的混凝土抗裂性能评估方法，综合考虑了开裂的时间因素，还考虑了外貌因素，包括裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积等方面的因素，能够综合全面地得到混凝土的抗裂性能指标，得到更加接近真实情况的结果，评判混凝土抗裂性能的依据更加精确可靠。

具体地，在计算抗裂性能时，根据裂纹的开裂时间、裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积等参数代入计算，具体地，本申请在此提供一种具体的计算公式，每个模型单独计算，每个模型的抗裂性能按以下公式计算：

式中：a_t为开裂时间权重系数，a_l为裂纹长度权重系数，a_w为裂纹宽度权重系数，a_S为裂纹总面积权重系数；t₀、l₀、w₀和S₀分别为基准组试验件的开裂时间、裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积；t_i、l_i、w_i和S_i分别为第i组试验件的开裂时间、裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积。需要注意的是，各项权重系统一旦确定后，对所有模型采用相同的权重系数，以保证评价的一致性。一般情况下，最终y_i的数值越大证明其抗裂性能越强。开裂时间越长抗裂性能约好，裂纹长度越小，抗裂性能越好，因基准值所在分子分母位置不同。

具体来说，开裂时间权重系数a_t，裂纹长度权重系数a_l，裂纹宽度权重系数a_w，裂纹总面积权重系数a_S四者相加的和为1，数值根据考察因素的重要程度确定。本发明中的裂纹长度为单次试验所测得的裂纹长度的算术相加。

在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，混凝土抗裂性能试验包括圆环抗裂法和平板抗裂法，对于同一参考因素变量，且比例等参量相同的混凝土分别制作两个模型，分别用于进行圆环抗裂法和平板抗裂法，得到两组数据。圆环抗裂法是混凝土开裂性能的主要方法之一，可以用于测量较长期的混凝土变形和开裂；平板抗裂法较为直观，易于测量。平板抗裂法将成型砂浆灌注在平板模具中，圆环抗裂法将成型砂浆灌注在中间为实心的圆环形模具中，两者抗裂法采用的模具不同，将混凝土注入不同的模具后采用相同的步骤进行试验。

圆环抗裂法和平板抗裂法的试验步骤相同，成型砂浆灌注完毕后，将表面刮平，并通过风扇平行于工件表面以恒定的风速吹风，加速风干。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，模拟日照条件，通过各种手段模拟自然风干和温度差下的开裂环境。加水时间二十四小时后观察平板试件表面的裂缝分布，也就是说，测量裂纹长度、裂纹宽度和裂纹总面积等外貌参数是二十四小时进行测量。裂纹的开裂时间是持续观察，直到裂纹开始出现的时间。

进行平板抗裂法试验时，采用两个440mm×600mm×25mm的平板模具进行砂浆成型实验，平板中布三根44钢筋，增加试件的束缚力。如图2所示，圆环抗裂法试验的模具为一实心模具，A表示模具中心的实心部分，B表示周围的围挡结构。在A与B之间灌注混凝土，所浇筑的混凝土呈现圆环状，由于水泥浆体的收缩，圆环外圆变形最大，容易在圆环外表面呈现出开裂情况。圆环抗裂法的试验方案表如表1所示。

表1试验方案表

矿物掺量矿物比例方案10％-方案250％1:1方案370％1:1

采用圆环抗裂法得到的测试情况如表2所示。

表2圆环抗裂法抗裂性试验测试结果汇总表

组号开裂时间，h裂缝长度，mm裂缝宽度，mm方案1181401.4方案2241400.9方案3321300.5

针对同一考察参量的混凝土砂浆分别进行了圆环抗裂法和平板抗裂法两组试验，因此会得到两组试验，在应用时，可分别针对上述两组试验进行两次计算，求其平均值。但本申请优选地提供了一种数据的使用方案：开裂时间，裂纹长度，裂纹宽度采用圆环抗裂法中得出测量的数据；裂纹总面积由平板抗裂法计算得到。使两组试验所测量的数据在一个公式中被利用。

具体来说，裂纹总面积根据平均开裂面积按以下公式计算：

S＝a×N

式中，S为裂纹总面积，a为平均开裂面积，N为裂纹数量。

平均开裂面积按以下公式计算得到：

式中：a为平板抗裂法试样的平均开裂面积，单位mm²；W_j、L_j分别为平板抗裂法试样第j条裂缝的最大宽度和长度，单位mm；N为平板抗裂法单次试验面积内总开裂数。

由此可得如表3所示的平板法抗裂性试验测试结果汇总表。

表3平板抗裂法抗裂性试验测试结果汇总表

根据上表的数据，本申请在此进行比较计算，选取开裂时间权重系数a_t、裂纹长度权重系数a_l、裂纹宽度权重系数a_w、裂纹总面积权重系数a_S分别为0.4、0.25、0.25、0.1，计算得到的方案1(基准方案)、方案2和方案3的抗裂性能分别为1、2.204和2.147，按照当前评估方法，方案2的综合抗裂性能优于方案1和方案3。

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，本发明所提供的结合圆环抗裂法和平板抗裂法的双掺混凝土抗裂性能评估方法，能够更加全面的对混凝土的抗裂性能进行评估。

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。