CN110715963A - 检测混凝土含冰量的方法 - Google Patents

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王红伟
曹果
叶开
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Abstract

本发明公开了一种检测混凝土含冰量的方法，先得到混凝土的含冰量与介电常数的对应关系并得到含冰量‑介电常数关系曲线，再检测现场的混凝土的介电常数，最后结合含冰量‑介电常数关系曲线获得现场的混凝土的含冰量。该方法不仅减少了检测过程中对混凝土的损伤，还提高了检测精度、降低了检测成本。

Description

检测混凝土含冰量的方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土检测方法，具体涉及一种检测混凝土含冰量的方法。
背景技术
高纬度地区冬季气温长时间处于水的凝固点以下，混凝土表面裂缝中的液态水在低温下转变成固态，由于体积膨胀，引起裂缝扩展，产生大量裂缝，从而降低了混凝土的强度，当气温升高，固态冰转变成液态水时，又会导致渗漏、扬压力增加等问题。尤其是北方地区的水工建筑物，如混凝土挡水坝长期浸泡在水中，冰冻对其造成的损害尤为严重，甚至可能影响到大坝的安全。
混凝土的含冰量作为混凝土冰冻程度的一个重要指标，对于检测和预防混凝土的冰冻破坏具有重要的意义。目前工程界检测混凝土含冰量的方法还停留在传统的钻芯取样阶段，钻芯取样作为一种有损检测方法，对建筑物的损伤较大，并且费时费力、成本高昂。
发明内容
本发明的目的是提供一种检测混凝土含冰量的方法，该方法不仅减少了检测过程中对混凝土的损伤，还提高了检测精度、降低了检测成本。
本发明所采用的技术方案是：
一种检测混凝土含冰量的方法，先得到混凝土的含冰量与介电常数的对应关系并得到含冰量-介电常数关系曲线，再检测现场的混凝土的介电常数，最后结合关系曲线获得现场的混凝土的含冰量。
进一步地，得到混凝土的含冰量与介电常数的对应关系并得到含冰量-介电常数关系曲线的步骤是：
S1、根据现场的混凝土的材料配比和施工工艺制作混凝土试件，混凝土试件中预制有不同数量及长度的水平向裂缝；
S2、将混凝土试件浸泡在水中，待裂缝中充满水后，将不同含水量的混凝土试件冰冻得到不同含冰量的混凝土试件；
S3、检测不同含冰量的混凝土试件的介电常数；
S4、称量不同含冰量的混凝土试件的质量后，将不同含冰量的混凝土试件烘干，称量烘干后的混凝土试件的质量，根据烘干前后的质量差确定不同含冰量的混凝土试件中的含冰量；
S5、整理得到混凝土的含冰量与介电常数的对应关系，得到含冰量-介电常数关系曲线。
进一步地，在S3中，通过电磁波发射及接受装置检测不同含冰量的混凝土试件的介电常数，检测时，混凝土试件厚度方向的一面设置有金属板，从混凝土试件厚度方向的另一面垂直发射电磁波并接受金属板反射回来的电磁波，混凝土属于非磁性材料，介电常数通过介电常数与电磁波在介质内的波速的关系得到，计算公式为
Figure BDA0002131881380000021
式中c为真空中的光速、v为电磁波在混凝土内的速度、ε为介电常数，电磁波在混凝土内的速度通过位移和时间得到，计算公式为式中H为混凝土试件的厚度、dt为电磁波在混凝土试件内的行进时间。
进一步地，通过电磁波发射及接受装置检测现场的混凝土的介电常数，混凝土属于非磁性材料，介电常数通过介电常数与电磁波在介质内的波速的关系得到，计算公式为
Figure BDA0002131881380000023
式中c为真空中的光速、v为电磁波在混凝土内的速度、ε为介电常数，检测时，在混凝土表面放置金属板，由于金属板为全反射体，得到雷达全反射脉冲振幅Am，然后拿走金属板得到从路面接受的反射信号振幅A，由分界面的反射系数与界面的反射波幅关系结合反射系数的定义可以得到电磁波在混凝土内的速度
Figure BDA0002131881380000024
本发明的有益效果是：
该方法不仅减少了检测过程中对混凝土的损伤，还提高了检测精度、降低了检测成本。
附图说明
图1是本发明实施例中混凝土试件的示意图。
图中：1-金属板；2-裂缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种检测混凝土含冰量的方法，包括步骤：
S1、根据现场的混凝土的材料配比和施工工艺在实验室中制作如图1所示的混凝土试件(厚度为10cm，当然，也可以根据需要设置成别的厚度)，混凝土试件中预制有不同数量及长度的水平向裂缝2。
S2、将混凝土试件浸泡在水中，待裂缝2中充满水后，将不同含水量的混凝土试件放在冰柜等制冷设备中冰冻得到不同含冰量的混凝土试件。
S3、检测不同含冰量的混凝土试件的介电常数；
具体来说，通过电磁波发射及接受装置(一般是探地雷达)检测不同含冰量的混凝土试件的介电常数，检测时，混凝土试件厚度方向的一面设置有金属板1，从混凝土试件厚度方向的另一面垂直发射电磁波并接受金属板1反射回来的电磁波，混凝土属于非磁性材料，介电常数通过介电常数与电磁波在介质内的波速的关系得到，计算公式为
Figure BDA0002131881380000031
式中c为真空中的光速(取0.3m/ns)、v为电磁波在混凝土内的速度、ε为介电常数，电磁波在混凝土内的速度通过位移和时间得到，计算公式为式中H为混凝土试件的厚度、dt为电磁波在混凝土试件内的行进时间(由电磁波发射及接受装置测出)。
S4、称量不同含冰量的混凝土试件的质量后，将不同含冰量的混凝土试件放在烤箱等加热设备中烘干，称量烘干后的混凝土试件的质量，根据烘干前后的质量差确定不同含冰量的混凝土试件中的含冰量。
S5、整理得到混凝土的含冰量与介电常数的对应关系，得到含冰量-介电常数关系曲线。
S6、检测现场的混凝土的介电常数；
具体来说，通过电磁波发射及接受装置(一般是探地雷达)检测现场的混凝土的介电常数，混凝土属于非磁性材料，介电常数通过介电常数与电磁波在介质内的波速的关系得到，计算公式为式中c为真空中的光速(取0.3m/ns)、v为电磁波在混凝土内的速度、ε为介电常数，检测时，在混凝土表面放置金属板1，由于金属板1为全反射体，得到雷达全反射脉冲振幅Am，然后拿走金属板1得到从路面接受的反射信号振幅A，由分界面的反射系数与界面的反射波幅关系结合反射系数的定义可以得到电磁波在混凝土内的速度
Figure BDA0002131881380000034
S7、根据现场的混凝土的介电常数，结合含冰量-介电常数关系曲线获得现场的混凝土的含冰量。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种检测混凝土含冰量的方法，其特征在于：先得到混凝土的含冰量与介电常数的对应关系并得到含冰量-介电常数关系曲线，再检测现场的混凝土的介电常数，最后结合含冰量-介电常数关系曲线获得现场的混凝土的含冰量。
2.如权利要求1所述的检测混凝土含冰量的方法，其特征在于：得到混凝土的含冰量与介电常数的对应关系并得到含冰量-介电常数关系曲线的步骤是，
S1、根据现场的混凝土的材料配比和施工工艺制作混凝土试件，混凝土试件中预制有不同数量及长度的水平向裂缝；
S2、将混凝土试件浸泡在水中，待裂缝中充满水后，将不同含水量的混凝土试件冰冻得到不同含冰量的混凝土试件；
S3、检测不同含冰量的混凝土试件的介电常数；
S4、称量不同含冰量的混凝土试件的质量后，将不同含冰量的混凝土试件烘干，称量烘干后的混凝土试件的质量，根据烘干前后的质量差确定不同含冰量的混凝土试件中的含冰量；
S5、整理得到混凝土的含冰量与介电常数的对应关系，得到含冰量-介电常数关系曲线。
3.如权利要求2所述的检测混凝土含冰量的方法，其特征在于：在S3中，通过电磁波发射及接受装置检测不同含冰量的混凝土试件的介电常数，检测时，混凝土试件厚度方向的一面设置有金属板，从混凝土试件厚度方向的另一面垂直发射电磁波并接受金属板反射回来的电磁波，混凝土属于非磁性材料，介电常数通过介电常数与电磁波在介质内的波速的关系得到，计算公式为
Figure FDA0002131881370000011
式中c为真空中的光速、v为电磁波在混凝土内的速度、ε为介电常数，电磁波在混凝土内的速度通过位移和时间得到，计算公式为
Figure FDA0002131881370000014
式中H为混凝土试件的厚度、dt为电磁波在混凝土试件内的行进时间。
4.如权利要求1所述的检测混凝土含冰量的方法，其特征在于：通过电磁波发射及接受装置检测现场的混凝土的介电常数，混凝土属于非磁性材料，介电常数通过介电常数与电磁波在介质内的波速的关系得到，计算公式为
Figure FDA0002131881370000012
式中c为真空中的光速(0.3m/ns)、v为电磁波在混凝土内的速度、ε为介电常数，检测时，在混凝土表面放置金属板，由于金属板为全反射体，得到雷达全反射脉冲振幅Am，然后拿走金属板得到从路面接受的反射信号振幅A，由分界面的反射系数与界面的反射波幅关系结合反射系数的定义可以得到电磁波在混凝土内的速度
Figure FDA0002131881370000013
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