CN108548757A - 一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，该方法包括在连续配筋混凝土路面摊铺前借助低导热材料，在路面板近顶部和近底部以及中部预先布设温度传感器；在混凝土浇筑到布设温度传感器位置时，取其附近混凝土材料制备水泥混凝土凝结时间试验所需的试件并在试件中部和近表面埋设温度传感器，在温度传感器位置路面完成铺筑且试件制备完毕时，连续采集路面板内不同深度处和试件的温度数据；监测试件温度数据的同时，测定其终凝的时间及其对应的度时积；依据等度时积的原则确定路面板不同深度位置处的终凝时刻及其对应的温度，获得路面板固化温度曲线。本发明仅需安装温度传感器，测试方法简单、可操作性强、适用范围广。

Description

一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法
技术领域
本发明属于道路工程领域，更具体地，涉及一种水泥混凝土路面行为监测技术，更具体地，涉及一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法。
背景技术
温度变化引起的路面板内胀缩和翘曲应力是环境荷载的主要构成部分。连续配筋混凝土路面由于其连续纵向钢筋和不设除横向施工缝以外任何形式横向接缝的特征，相比于普通接缝混凝土路面而言，路面板在温度变化时受到更多的约束，因此连续配筋混凝土路面板内的温度应力(胀缩和翘曲应力)对板内温度变化更为敏感。服役期板内温度应力的定量分析需采用某一时刻温度分布相对于固化温度曲线的变化量来确定，因此准确测定路面板固化温度曲线对连续配筋混凝土路面中的温度应力分析尤为重要。
目前一般采用的固化温度曲线确定方法是：近似认为不同板深位置处的固化时间完全一样，选取某一特定固化时刻路面板内温度分布作为固化温度曲线。连续配筋混凝土路面行为现场监测结果表明：由于受到外界环境变化和内部水化热的共同影响，路面板内不同深度处的温度时程变化存在明显差异，因此不同深度处混凝土的固化时间并不相同。
连续配筋混凝土路面病害调查结果显示：横向施工缝处混凝土在开放交通的2-3年内就出现早期病害，上午和下午施工时间的差异使得连续配筋混凝土路面施工缝两侧板内固化温度曲线存在差异，在服役期的相同板内温度分布下表现出截然不同的路面结构行为。
因此，针对板内不同深度处选用相同的固化时刻会使测试数据与实际结果存在明显差异，从而影响连续配筋混凝土路面温度胀缩和翘曲应力分析的准确性。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，其目的在于，通过直接在现场施工过程中取样获得测试试件，通过测量路面板和试件的温度变化以及试件的度时积变化，根据试件的实验结果等效推定路面板的终凝时刻及对应温度，从而准确测定连续配筋混凝土路面固化温度曲线，为连续配筋混凝土路面的温度应力分析提供可靠依据。
为了实现上述目的，本发明提供了一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，包括以下步骤：
(1)在施工现场的连续配筋混凝土路面板中按照上密下疏的原则布设多个温度传感器；
(2)从施工现场的连续配筋混凝土路面板中采集水泥混凝土，制备水泥混凝土凝结时间试验所需的试件，在试件中埋设多个温度传感器；利用步骤(1)和本步骤布设的温度传感器分别连续采集路面板中不同深度处和试件中不同深度处的温度数据；
(3)对试件进行水泥混凝土凝结时间试验，确定终凝的时间及其对应的度时积；
(4)依据等度时积的原则，结合步骤(3)的试验结果，确定施工现场的连续配筋混凝土路面结构不同深度位置的终凝时刻及其对应的温度，从而获得连续配筋混凝土路面结构终凝时刻的固化温度曲线。
进一步地，步骤(1)中，温度传感器布设位置为路面板近顶部和近底部以及距离板顶1/6、1/3、1/2和3/4板厚处。
进一步地，步骤(1)中，温度传感器布设时间为钢筋网布置完成后和混凝土摊铺前，借助低于水泥混凝土导热性能的材料辅助安装固定温度传感器。
进一步地，步骤(1)和/或步骤(2)中的温度传感器具有外部封装，外部封装材料为导热材料且厚度不影响温度采集。
进一步地，步骤(2)中，制备试件的时机为水泥混凝土浇筑到温度传感器埋设位置处时，制备试件的原材料从浇筑到温度传感器位置处的水泥混凝土取得；试件中温度传感器的布设位置至少包含试件中部和近表面两处。
进一步地，夏季施工时，温度数据采集的最大采集间隔不大于5分钟。
进一步地，冬季施工时，温度数据采集的最大采集间隔不大于10分钟。
进一步地，步骤(4)中，依据等度时积原则计算路面板的度时积时，采用的温度数据起始点为路面摊铺到温度传感器布设位置处和试件制备完成的时刻，上述两个时刻一致。
进一步地，步骤(4)中，根据采集的温度数据，获得连续配筋混凝土路面板不同深度处以及试件不同深度处的温度-时间变化曲线，依据路面板与试件终凝时刻度时积相等的原则，根据试件的终凝时刻及其对应的温度，确定出路面板不同深度位置处的终凝时刻及其对应的温度；
路面板不同深度位置处终凝时刻的温度所组成的温度分布曲线即固化温度曲线。
进一步地，步骤(2)中在同一试件上进行温度采集、度时积测试和凝结时间测试；或者，制备至少两个试件，其中一个中布设温度传感器，用于温度采集和度时积测试，另一个试件用于凝结时间测试。
总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、通过直接在现场施工过程中取样获得测试试件，并在相同环境条件下测量路面板和试件的温度变化以及试件的度时积变化，可以确保试件与路面板的组成、变化保持一致；从而能够根据试件的实验结果推定路面板的终凝时刻及对应温度，准确测定连续配筋混凝土路面固化温度曲线。
2、在连续配筋混凝土路面板不同深度位置处(路面板近顶部和近底部以及距离板顶1/6、1/3、1/2和3/4板厚处)布设温度传感器可较为全面的监测板内温度变化曲线，依据度时积等效原则可以准确测量不同深度处混凝土的不同固化时刻及其对应的温度，相比于现有技术中针对不同深度均选取某一特定固化时刻的固化温度曲线，本发明能得出更符合施工现场实际情况的固化温度曲线。
3、采用低导热材料用于辅助温度传感器的安装可以有效减少安装对路面板内温度监测的影响。
4、依据对水泥混凝土拌合物凝结时间试验中试件温度的监测数据，采用等度时积的推算方式可以更精确的确定连续配筋混凝土路面的终凝时间，有效避免由于凝结试验中试件与路面板内温度的差异而导致终凝时间的差异造成的影响，该方法具有更强的适用性。
5、凝结试验中试件的制备时间和材料均与路面温度传感器位置处的一致，可以有效降低水泥混凝土在运输过程中水化数据缺失对确定板内终凝时间的影响。
6、与现有技术相比，本发明测定的连续配筋混凝土路面固化温度曲线更贴近实际结果，同时仅需要采集温度数据，方法简单易行、可重复性强、适用范围广。
附图说明
图1是本发明的固化温度曲线测试流程示意图；
图2是本发明的连续配筋混凝土路面中温度传感器布设示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参照图1及图2，本发明的连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，包括以下步骤：
(1)在钢筋网布置完成后和混凝土摊铺前，借助低于水泥混凝土导热性能的材料辅助安装温度传感器，布设位置为路面板近顶部和近底部以及距离板顶1/6、1/3、1/2和3/4板厚处(如图2所示)，将传感器接线沿钢筋下部引导出路面板并连接到温度采集仪上。
优选地，本实施将温度传感器的辅助安装件制作为防水管路，温度传感器的线路从防水管路内部引出至钢筋网下部，并沿钢筋网下部引导至路面板的路边位置。
本发明所用仪器设备包括：
温度采集仪：温度采集分辨率0.1℃，采集间隔时间范围1min～300min，采用AC220V供电，可采用12V蓄电池供电，工作温度-20℃～+60℃。
温度传感器：精度±0.2℃，灵敏度0.1℃，标准量程-50℃～+100℃，温度传感器的外部封装材料不宜过厚且导热性能优异，接线长度根据实际需求定制。
(2)当混凝土浇筑到温度传感器位置处时，立刻从传感器位置附近提取部分刚刚浇筑的混凝土，制备水泥混凝土拌合物凝结时间试验所需试件，并在试件中部和近表面位置处布设温度传感器；根据施工温度设置适当的数据采集间隔时间，一般夏天不宜超过5分钟，冬天不宜超过10分钟。同时开启温度采集仪收集路面板内不同深度处和试件的温度数据。
优选地，在本实施例中同时制备两个试件，其中一个试件用于监测温度，按照上述方式在中部和近表面处布设温度传感器。另一个试件用于进行水泥混凝土拌合物凝结时间试验。在其他实施例中，也可以使用同一试件同时进行温度监测与凝结试验。
(3)将监测温度的试件和其它制备好的试件均放置在相同环境中，依据水泥混凝土拌合物凝结时间试验规程测定终凝时间并记录。
(4)将温度采集仪里的数据导出并做图，横坐标为时间轴，纵坐标为温度数据。如图1所示，实线和虚线分别代表混凝土路面板和凝结试验中试件的温度变化曲线，温度数据的起始点为路面摊铺到温度传感器布设位置处和试件制备完成的时刻。以上两个时刻应该是相同的时刻，即试件制备完成时刻＝路面传感器位置混凝土摊铺完成时刻。可利用混凝土搅拌车卸混凝土和振捣密实的时间，加快试件制备而实现两个时刻的统一。
首先计算试件终凝时的度时积，通过计算从起始点到试件终凝时刻温度曲线下的面积来确定，单位为度时积；然后依据路面终凝和试件终凝时所需度时积相等的原则，根据试件的终凝时间-温度曲线确定路面各深度处的终凝时间及其对应的温度。路面板中不同深度处终凝时刻对应的温度所构成的曲线即为固化温度曲线。
在本实施例中，为温度传感器设置封装，且封装材料选用导热性能优异的材料、厚度不影响正常导热及温度测试，可以对温度传感器起到保护作用，延长使用寿命，此外，还能及时、灵敏地感知混凝土的温度细微变化并进行采集。再结合防水管路及布线引导至路边的设计，在完成施工现场的检测之后，后续路面使用过程中，仍可以随时启用，检测路面使用情况。如不额外设置封装材料，并不影响本发明在现场施工时的温度检测需求。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在施工现场的连续配筋混凝土路面板中按照上密下疏的原则布设多个温度传感器；
(2)从施工现场的连续配筋混凝土路面板中采集水泥混凝土，制备水泥混凝土凝结时间试验所需的试件，在试件中埋设多个温度传感器；利用步骤(1)和本步骤布设的温度传感器分别连续采集路面板中不同深度处和试件中不同深度处的温度数据；
(3)对试件进行水泥混凝土凝结时间试验，确定终凝的时间及其对应的度时积；
(4)依据等度时积的原则，结合步骤(3)的试验结果，确定施工现场的连续配筋混凝土路面结构不同深度位置的终凝时刻及其对应的温度，从而获得连续配筋混凝土路面结构终凝时刻的固化温度曲线。
2.如权利要求1所述的一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，其特征在于，步骤(1)中，温度传感器布设位置为路面板近顶部和近底部以及距离板顶1/6、1/3、1/2和3/4板厚处。
3.如权利要求1或2所述的一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，其特征在于，步骤(1)中，温度传感器布设时间为钢筋网布置完成后和混凝土摊铺前，借助低于水泥混凝土导热性能的材料辅助安装固定温度传感器。
4.如权利要求1～3任意一项所述的一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，其特征在于，步骤(1)和/或步骤(2)中的温度传感器具有外部封装，外部封装材料为导热材料且厚度不影响温度采集。
5.如权利要求1～4任意一项所述的一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，其特征在于，步骤(2)中，制备试件的时机为水泥混凝土浇筑到温度传感器埋设位置处时，制备试件的原材料从浇筑到温度传感器位置处的水泥混凝土取得；试件中温度传感器的布设位置至少包含试件中部和近表面两处。
6.如权利要求5所述的一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，其特征在于，夏季施工时，温度数据采集的最大采集间隔不大于5分钟。
7.如权利要求5所述的一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，其特征在于，冬季施工时，温度数据采集的最大采集间隔不大于10分钟。
8.如权利要求5所述的一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，其特征在于，步骤(4)中，依据等度时积原则计算路面板的度时积时，采用的温度数据起始点为路面摊铺到温度传感器布设位置处和试件制备完成的时刻，上述两个时刻一致。
9.如权利要求8所述的一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，其特征在于，步骤(4)中，根据采集的温度数据，获得连续配筋混凝土路面板不同深度处以及试件不同深度处的温度-时间变化曲线，依据路面板与试件终凝时刻度时积相等的原则，根据试件的终凝时刻及其对应的温度，确定出路面板不同深度位置处的终凝时刻及其对应的温度；
路面板不同深度位置处终凝时刻的温度所组成的温度分布曲线即固化温度曲线。
10.如权利要求1～9任意一项所述的一种连续配筋混凝土路面固化温度曲线的测试方法，其特征在于，步骤(2)中在同一试件上进行温度采集、度时积测试和凝结时间测试；或者，制备至少两个试件，其中一个中布设温度传感器，用于温度采集和度时积测试，另一个试件用于凝结时间测试。
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