CN113237778A - 混凝土层间结合质量控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土层间结合质量控制方法，所述混凝土层间结合质量控制方法包括以下步骤：a)校准阶段：在实验室中分别校准混凝土混合物的等效龄期与抗剪强度、相对渗透性系数和氯离子迁移系数的关系，获得层间抗剪强度校准曲线、层间相对渗透性系数校准曲线和层间快速氯离子迁移校准曲线；b)验证阶段：将层间抗剪强度校准曲线、层间相对渗透性系数校准曲线和层间快速氯离子迁移校准曲线变为参考曲线，应用于现场施工阶段；c)现场实际应用阶段：预测施工现场混凝土层间抗剪强度、抗渗性能和抗氯离子渗透性能，控制下层混凝土坯层覆盖时间节点。本发明的混凝土层间结合质量控制方法具有监测指标全面、时间安排合理、控制精确的特点。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土浇筑技术领域，具体地，涉及一种混凝土层间结合质量控制方法。
背景技术
由于大体积混凝土通常采用分层浇筑的施工方式，受浇筑面积、施工效率、缆机运行效率及突发事件的影响，下层混凝土覆盖时间将会有不同程度的延长。层面长时间暴露在恶劣的施工环境中将会引发混凝土坯层间结合性态弱化的问题。层间的结合面作为可能出现问题的薄弱环节，显著影响混凝土结构的安全性、稳定性和耐久性。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
相关技术中有通过建立混凝土抗压强度与成熟度的关系来控制大体积混凝土的施工质量，但是将混凝土抗压强度作为单一控制指标。对于大坝、二道坝和海岸堤坝等挡水建筑，抗压强度对结构的安全性、稳定性和耐久性影响不大，需要综合考虑混凝土层间力学性能及抗渗性能对结构稳定性及耐久性的影响。相关技术中还有通过控制下层混凝土的初凝时间来控制混凝土层间结合质量，但是通过混凝土初凝时间控制分层浇筑混凝土结合质量的方法过于粗糙，且没有建立凝结时间与强度的关系，因此无法评估混凝土层间结合质量。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种监测指标全面、时间安排合理、控制精确的混凝土层间结合质量控制方法。
根据本发明实施例的混凝土层间结合质量控制方法，包括以下步骤：
a)校准阶段：在实验室中分别校准混凝土混合物的等效龄期与抗剪强度、相对渗透性系数和氯离子迁移系数的关系，获得层间抗剪强度校准曲线、层间相对渗透性系数校准曲线和层间快速氯离子迁移校准曲线；
b)验证阶段：对现场相同级配、相同组分的分层浇筑混凝土试件(龄期28d)进行钻孔取芯并分别对芯样进行抗剪试验、相对渗透性试验和快速氯离子迁移系数试验，验证现场养护环境的变化对标定阶段得到的等效龄期与强度、相对渗透性系数和快速氯离子迁移系数之间的关系不大。将层间抗剪强度校准曲线、层间相对渗透性系数校准曲线和层间快速氯离子迁移校准曲线变为参考曲线，应用于现场施工阶段。
c)现场实际应用阶段：预测施工现场混凝土层间抗剪强度、抗渗性能和抗氯离子渗透性能，控制下层混凝土坯层覆盖时间节点。
根据本发明实施例的混凝土层间结合质量控制方法通过抗剪强度、相对渗透性系数和氯离子迁移系数与等效龄期的曲线关系，可直接评估混凝土层间结合质量，具有监测指标全面、时间安排合理、控制精确的特点。
在一些实施例中，校准混凝土混合物的等效龄期与抗剪强度的关系时，设置多组混凝土试件进行试验；
第一组试件进行整体浇筑，称之为本体；
其他组试件均先浇筑预设高度的第一层混凝土，然后将试件置于不同预设温度和预设湿度的环境中，间隔预定时间后进行第二层混凝土浇筑，浇筑完成后，所有试件均在相同养护条件下养护预设龄期后进行抗剪试验。
在一些实施例中，各组混凝土试件的强度系数As为：
As＝F/F0
其中F为坯层间抗剪强度，F0为本体强度。
在一些实施例中，除第一组外其他组混凝土试件第二层混凝土浇筑时，第一层混凝土的等效龄期te为：
其中T为热力学温度Tr(K)，为绝对温度(K)，Ea为表观活化能(KJ/mol)，当Tr≥293K时，Ea＝33.5KJ/mol，R为气体常数(8.314J·mol-1·K-1)。
在一些实施例中，以所述等效龄期te为X轴，以所述强度系数As为Y轴，获得层间抗剪强度校准曲线。
在一些实施例中，设置预定抗剪强度系数为控制目标，根据层间抗剪强度校准曲线可计算等效龄期的预定指标，可提前对层间结合质量进行预警。
在一些实施例中，校准混凝土混合物的等效龄期与相对渗透性系数的关系时，设置多组混凝土试件进行试验；
第一组试件进行整体浇筑，称之为本体；
其他组试件均先浇筑预设高度的第一层混凝土，然后将试件置于不同预设温度和预设湿度的环境中，间隔预定时间后进行第二层混凝土浇筑，浇筑完成后，所有试件均在相同养护条件下养护预设龄期后进行相对渗透性系数试验。
在一些实施例中，各组混凝土试件的相对渗透性系数Kr：
其中a为混凝土的吸水率，一般为0.03；Dm为平均渗水高度(mm)；t为恒压时间(h)；H为水压力，以水柱高度表示为102000mm。
在一些实施例中，校准混凝土混合物的等效龄期与氯离子迁移系数的关系时，设置多组混凝土试件进行试验；
第一组试件进行整体浇筑，称之为本体；
其他组试件均先浇筑预设高度的第一层混凝土，然后将试件置于不同预设温度和预设湿度的环境中，间隔预定时间后进行第二层混凝土浇筑，浇筑完成后，所有试件均在相同养护条件下养护预设龄期后进行快速氯离子迁移系数试验。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明实施例的混凝土层间结合质量控制方法，包括以下步骤：
a)校准阶段：在实验室中分别校准混凝土混合物的等效龄期与抗剪强度、相对渗透性系数和氯离子迁移系数的关系，获得层间抗剪强度校准曲线、层间相对渗透性系数校准曲线和层间快速氯离子迁移校准曲线；
b)验证阶段：对现场相同级配、相同组分的分层浇筑混凝土试件(龄期28d)进行钻孔取芯并分别对芯样进行抗剪试验、相对渗透性试验和快速氯离子迁移系数试验，验证现场养护环境的变化对标定阶段得到的等效龄期与强度、相对渗透性系数和快速氯离子迁移系数之间的关系不大。将层间抗剪强度校准曲线、层间相对渗透性系数校准曲线和层间快速氯离子迁移校准曲线变为参考曲线，应用于现场施工阶段。
c)现场实际应用阶段：预测施工现场混凝土层间抗剪强度、抗渗性能和抗氯离子渗透性能，控制下层混凝土坯层覆盖时间节点。
根据本发明实施例的混凝土层间结合质量控制方法通过抗剪强度、相对渗透性系数和氯离子迁移系数与等效龄期的曲线关系，可直接评估混凝土层间结合质量，具有监测指标全面、时间安排合理、控制精确的特点。
在一些实施例中，校准混凝土混合物的等效龄期与抗剪强度的关系时，设置多组混凝土试件进行试验；
第一组试件进行整体浇筑，称之为本体；
其他组试件均先浇筑预设高度的第一层混凝土，然后将试件置于不同预设温度和预设湿度的环境中，间隔预定时间后进行第二层混凝土浇筑，浇筑完成后，所有试件均在相同养护条件下养护预设龄期后进行抗剪试验。
在校准混凝土混合物的等效龄期与抗剪强度的关系时，混凝土试件采用的模具为150 ×150×150mm的立方体模具，共四组成型混凝土试件，每组3个试件，第一组为本体，进行整体浇筑，第二组、第三组和第四组浇筑第一层混凝土的预设层高为75mm，试件的预设温度分别为20℃、30℃、40℃，预设湿度为相对湿度30％，坯层间间隔6h后进行第二层混凝土浇筑。所有试件浇筑完成后静置一天，等混凝土凝固后进行拆模，拆模后的试件放入标准养护条件(湿度≥95％，温度为20℃)下进行养护，待龄期达到28d时进行坯层间抗剪试验，此时可以对混凝土混合物的等效龄期与抗剪强度的关系进行校准。
在一些实施例中，各组混凝土的强度系数As为：
As＝F/F0
其中F为坯层间抗剪强度，F0为本体强度。
在一些实施例中，各组混凝土坯层覆盖时下层混凝土的等效龄期te为：
其中Tr为20℃时的绝对温度(293K)。Ea为表观活化能(KJ/mol)，当温度大于等于20℃时，Ea＝33.5KJ/mol；R为气体常数(8.314J·mol-1·K-1)；T为热力学温度(K，273+℃)。
在一些实施例中，以等效龄期te为X轴，以强度系数As为Y轴，获得层间抗剪强度校准曲线。
在一些实施例中，设置预定抗剪强度系数为控制目标，根据层间抗剪强度校准曲线可计算等效龄期的预定指标，可提前对层间结合质量进行预警。
将混凝土本体强度的85％作为时间节点控制目标值，即强度系数需大于等于0.85。根据强度系数与等效龄期的关系得到等效龄期的控制指标。然后根据混凝土实测温度计算新浇筑混凝土的等效龄期，当等效龄期将要达到预定指标时，对层间结合质量进行预警。
在一些实施例中，校准混凝土混合物的等效龄期与相对渗透性系数的关系时，设置多组混凝土试件进行试验；
第一组试件进行整体浇筑，称之为本体；
其他组试件均先浇筑预设高度的第一层混凝土，然后将试件置于不同预设温度和预设湿度的环境中，间隔预定时间后进行第二层混凝土浇筑，浇筑完成后，所有试件均在相同养护条件下养护预设龄期后进行相对渗透性系数试验。
在校准混凝土混合物的等效龄期与相对渗透性系数的关系时，混凝土试件采用的模具为上口直径175mm，下口直径185mm，高150mm的截头圆锥体模具，共四组成型混凝土试件，每组3个试件，第一组为本体，进行整体浇筑，第二组、第三组和第四组浇筑第一层混凝土的预设层高为75mm，试件的预设温度分别为20℃、30℃、40℃，预设湿度为相对湿度30％，坯层间间隔6h后进行第二层混凝土浇筑。所有试件浇筑完成后静置一天，等混凝土凝固后进行拆模，拆模后的试件放入标准养护条件(湿度≥95％，温度为20℃)下进行养护，待龄期达到28d时进行相对渗透性试验。
在一些实施例中，各组混凝土的相对渗透性系数Kr：
其中Kr为相对渗透性系数(mm/h)；a为混凝土的吸水率，一般为0.03；Dm为平均渗水高度(mm)；t为恒压时间(h)；H为水压力，以水柱高度表示为102000mm。
在一些实施例中，校准混凝土混合物的等效龄期与氯离子迁移系数的关系时，设置多组混凝土试件进行试验；
第一组试件进行整体浇筑，称之为本体；
其他组试件均先浇筑预设高度的第一层混凝土，然后将试件置于不同预设温度和预设湿度的环境中，间隔预定时间后进行第二层混凝土浇筑，浇筑完成后，所有试件均在相同养护条件下养护预设龄期后进行快速氯离子迁移系数试验。
在校准混凝土混合物的等效龄期与氯离子迁移系数的关系时，混凝土试件采用的模具为φ100×200mm的圆柱体模具，共四组成型混凝土试件，每组3个试件，第一组为本体，进行整体浇筑，第二组、第三组和第四组浇筑第一层混凝土的预设层高为50mm，试件的预设温度分别为20℃、30℃、40℃，预设湿度为相对湿度30％，坯层间间隔6h后进行第二层混凝土浇筑。所有试件浇筑完成后静置一天，等混凝土凝固后进行拆模，拆模后的试件放入标准养护条件(湿度≥95％，温度为20℃)下进行养护，待龄期达到28d时进行快速氯离子迁移系数试验。
根据本发明实施例的混凝土层间结合质量控制方法能够提供更全面的监测指标，包含层间力学性能、层间抗渗性能及层间抗氯离子渗透性能，且可以随时进行层间劈裂抗拉强度、抗渗性能及抗氯离子渗透性能的计算。
本发明实施例的混凝土层间结合质量控制方法能够为施工活动提供更合理的时间安排，监测范围可以覆盖所有的新浇筑混凝土，提高了层间结合质量的控制精度，并节省大量的时间和金钱。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于描述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种混凝土层间结合质量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)校准阶段：在实验室中分别校准混凝土混合物的等效龄期与抗剪强度、相对渗透性系数和氯离子迁移系数的关系，获得层间抗剪强度校准曲线、层间相对渗透性系数校准曲线和层间快速氯离子迁移校准曲线；
b)验证阶段：对现场相同级配、相同组分的分层浇筑混凝土试件(龄期28d)进行钻孔取芯并分别对芯样进行抗剪试验、相对渗透性试验和快速氯离子迁移系数试验，验证现场养护环境的变化对校准阶段得到的等效龄期与强度、相对渗透性系数和快速氯离子迁移系数之间的关系不大，将层间抗剪强度校准曲线、层间相对渗透性系数校准曲线和层间快速氯离子迁移校准曲线变为参考曲线，应用于现场施工阶段；
c)现场实际应用阶段：预测施工现场混凝土层间抗剪强度、抗渗性能和抗氯离子渗透性能，控制下层混凝土坯层覆盖时间节点。
2.根据权利要求1所述的混凝土层间结合质量控制方法，其特征在于，校准混凝土混合物的等效龄期与抗剪强度的关系时，设置多组混凝土试件进行试验；
第一组试件进行整体浇筑，称之为本体；
其他组试件均先浇筑预设高度的第一层混凝土，然后将试件置于不同预设温度和预设湿度的环境中，间隔预定时间后进行第二层混凝土浇筑，浇筑完成后，所有试件均在相同养护条件下养护预设龄期后进行抗剪试验。
3.根据权利要求2所述的混凝土层间结合质量控制方法，其特征在于，各组混凝土试件的强度系数As为：
As＝F/F0
其中F为坯层间抗剪强度，F0为本体强度。
4.根据权利要求3所述的混凝土层间结合质量控制方法，其特征在于，除第一组外其他组混凝土试件第二层混凝土浇筑时，第一层混凝土的等效龄期te为：
其中T为热力学温度Tr(K)，为绝对温度(K)，Ea为表观活化能(KJ/mol)，当Tr≥293K时，Ea＝33.5KJ/mol，R为气体常数(8.314J·mol-1·K-1)。
5.根据权利要求4所述的混凝土层间结合质量控制方法，其特征在于，以所述等效龄期te为X轴，以所述强度系数As为Y轴，获得层间抗剪强度校准曲线。
6.根据权利要求5所述的混凝土层间结合质量控制方法，其特征在于，设置预定抗剪强度系数为控制目标，根据层间抗剪强度校准曲线可计算等效龄期的预定指标，可提前对层间结合质量进行预警。
7.根据权利要求1所述的混凝土层间结合质量控制方法，其特征在于，校准混凝土混合物的等效龄期与相对渗透性系数的关系时，设置多组混凝土试件进行试验；
第一组试件进行整体浇筑，称之为本体；
其他组试件均先浇筑预设高度的第一层混凝土，然后将试件置于不同预设温度和预设湿度的环境中，间隔预定时间后进行第二层混凝土浇筑，浇筑完成后，所有试件均在相同养护条件下养护预设龄期后进行相对渗透性系数试验。
8.根据权利要求7所述的混凝土层间结合质量控制方法，其特征在于，各组混凝土试件的相对渗透性系数Kr：
其中a为混凝土的吸水率，一般为0.03；Dm为平均渗水高度(mm)；t为恒压时间(h)；H为水压力，以水柱高度表示为102000mm。
9.根据权利要求1所述的混凝土层间结合质量控制方法，其特征在于，校准混凝土混合物的等效龄期与氯离子迁移系数的关系时，设置多组混凝土试件进行试验；
第一组试件进行整体浇筑，称之为本体；
其他组试件均先浇筑预设高度的第一层混凝土，然后将试件置于不同预设温度和预设湿度的环境中，间隔预定时间后进行第二层混凝土浇筑，浇筑完成后，所有试件均在相同养护条件下养护预设龄期后进行快速氯离子迁移系数试验。
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- 2021-04-16 CN CN202110413122.3A patent/CN113237778A/zh active Pending
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