CN113447538A - 一种普通混凝土抗压强度电容无损检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种普通混凝土抗压强度电容无损检测方法，属于工业技术领域。明通过测量得到混凝土试块的电容值，考虑实际测量中边缘电场的影响，将电容值转化为混凝土的介电常数；建立含孔隙混凝土的随机骨料模型，利用有限元仿真分析得到混凝土的介电模型；测量混凝土孔隙率，计算混凝土中的骨料和砂浆含量，结合测量得到的混凝土介电常数和介电模型推导出混凝土的含水率；利用含水率和混凝土抗压强度的关系，反推出混凝土的抗压强度。本发明实现混凝土抗压强度的实时测量并提升了混凝土抗压强度的测量精度。

Description

一种普通混凝土抗压强度电容无损检测方法
技术领域
本发明属于工业技术领域，涉及一种普通混凝土抗压强度电容无损检测方法。
背景技术
抗压强度是混凝土核心的质量指标之一，对混凝土结构的性能表现有重要的影响，因此实时准确地测量混凝土中的含水率对保证混凝土结构安全稳定运行具有重要的意义。
目前，混凝土含水率测量方法主要有拔出法、回弹法、超声波法等。拔出法将锚固件放入浇筑的混凝土中，待混凝土放置到规定时间，通过测量拔出锚固件时力的大小反应混凝土的抗压强度。拔出法为有损检测方法，会对混凝土结构产生一定程度的破坏。回弹法利用回弹仪对混凝土抗压强度进行检测，该方法为一种无损检测方法，但回弹仪的读数受混凝土表面硬度影响较大，并不能完整准确反映混凝土内部抗压强度。超声波法也是目前常用的混凝土抗压强度无损检测方法，它在混凝土一端放置超声波发生器，在另一端放置超声波接收器，通过接收到超声波波速的变化对混凝土抗压强度进行测量，但超声波速同时也受到混凝土中骨料分布以及混凝土结构大小的影响。同时，上述的几种方法都难以实现混凝土抗压强度的实时在线检测。
考虑现有混凝土抗压强度检测存在检测误差大，检测必须离线人工进行的缺点，本发明提出一种更加准确且可实时检测的普通混凝土抗压强度无损检测方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种普通混凝土抗压强度电容无损检测方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种普通混凝土抗压强度电容无损检测方法，该方法包括以下步骤：
S1：将混凝土试块作为介质夹在平行电容极板之间，测量获取此时平行板电容的电容值；
S2：将测量得到的电容值转化为中间混凝土试块的介电常数值；
S3：将混凝土试块的介电常数带入混凝土的介电模型，反推出混凝土此时的含水率；
S4：将混凝土含水率带入混凝土抗压强度与含水率的关系表达式，反推出混凝土抗压强度。
可选的，所述S3中的介电模型建立过程如下：
S31：将混凝土看作由骨料、水泥砂浆、水和空气组成的四相混合物，设混凝土的介电模型为：
εc＝vagg(εagg)α+vmotar(εmotar)α+vair(εair)α+vwater(εwater)α (1)
式中，εc表示混凝土的介电常数，vagg、vmotar、vair、vwater分别为骨料、水泥砂浆、空气和水的体积分数，εagg、εmotar、εair、εwater分别为骨料、水泥砂浆、空气和水的介电常数；
S32：测量待检测混凝土浇筑时所使用的骨料的介电常数εagg；使用与待测混凝土同型号的水泥、砂子和水，按照与待测混凝土相同的比例浇筑水泥砂浆，测量该水泥砂浆的介电常数εmotar；取水的介电常数εwater为81，空气的介电常数εair为1；
S33：建立包含骨料、水泥砂浆、水以及空气这四相物质的混凝土三维随机骨料有限元仿真模型，分析四相物质含量变化时混凝土介电常数值；
S34：根据仿真数据拟合出式(1)中指数α的值。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明建立了混凝土的介电模型，利用介电模型和测量得到的混凝土介电常数反推混凝土含水率，相较于直接利用实验数据拟合混凝土介电常数和含水率关系，该方法测量的更加准确。
(2)本发明测量原理简单，操作便捷，可实现混凝土抗压强度的实时在线检测，具有广阔的应用前景。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为混凝土作为中间介质时平行板电容值测量的原理框图；
图2为混凝土三维随机骨料模型。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。
请参阅图1和图2，为一种普通混凝土抗压强度电容无损检测方法。
(1)选择C20的混凝土试块作为检测对象，该混凝土试块的尺寸为100mm*100mm*100mm，混凝土试块中水泥、骨料、砂子、水的比例为286:1085:786:223。
(2)利用厚度为1mm，长和宽为100mm的铜板夹在该混凝土试块的两侧，通过LCR测量仪测出此时电容值。
(3)建立平行电容板仿真模型，极板以及中间介质尺寸与实际测量情况相同，通过仿真分析中间介质介电常数从1变化到20电容值的变化，获得考虑边缘电场影响下电容与介电常数值转化的方法，得到具体转化公式为：
Figure BDA0003211362900000031
式中，C表示电容值、d表示极板间距、S表示极板面积、ε为中间介质介电常数值，ε0为真空介电常数。
(4)利用式(2)将测量电容值转化为介电常数。
(5)测量混凝土中骨料的表观密度，结合配比和混凝土容重计算骨料的体积分数vagg；根据现有经验假设混凝土中的孔隙率vpore，那么可以得到水泥砂浆的体积分数为1-vagg-vpore。
(6)将浇筑混凝土骨料加工为规则立方体形状，同样利用电容极板测量其电容值并转化为介电常数；浇筑尺寸为100mm*100mm*100mm的水泥砂浆试块，其中水泥、砂子、水的比列为286:786:223，按照与前述相同方法获取介电常数。
(7)建立三维随机骨料模型，骨料与水泥砂浆的介电常数按照测量值设定，水的介电常数设定为81，空气介电常数设定为1，分析骨料体积率在30-50％范围变化，水与空气体积率在0-10％变化，水泥砂浆在40-70％范围变化时混凝土介电常数值的变化，根据仿真结果拟合出式(1)中α的值，建立混凝土介电模型。
(8)将步骤(4)得到的介电常数值带入步骤(7)建立的介电模型计算出混凝土含水率。
(9)将含水率带入混凝土抗压强度与含水率的对应函数关系式，如式(3)所示，反推得混凝土抗压强度。
Figure BDA0003211362900000041
式中，
Figure BDA0003211362900000042
为混凝土使用的水泥和水的质量之比，S为混凝土含水率和孔隙率之比。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种普通混凝土抗压强度电容无损检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：将混凝土试块作为介质夹在平行电容极板之间，测量获取此时平行板电容的电容值；
S2：将测量得到的电容值转化为中间混凝土试块的介电常数值；
S3：将混凝土试块的介电常数带入混凝土的介电模型，反推出混凝土此时的含水率；
S4：将混凝土含水率带入混凝土抗压强度与含水率的关系表达式，反推出混凝土抗压强度。
2.根据权利要求1所述的一种普通混凝土抗压强度电容无损检测方法，其特征在于：所述S3中的介电模型建立过程如下：
S31：将混凝土看作由骨料、水泥砂浆、水和空气组成的四相混合物，设混凝土的介电模型为：
εc＝vagg(εagg)α+vmotar(εmotar)α+vair(εair)α+vwater(εwater)α (1)
式中，εc表示混凝土的介电常数，vagg、vmotar、vair、vwater分别为骨料、水泥砂浆、空气和水的体积分数，εagg、εmotar、εair、εwater分别为骨料、水泥砂浆、空气和水的介电常数；
S32：测量待检测混凝土浇筑时所使用的骨料的介电常数εagg；使用与待测混凝土同型号的水泥、砂子和水，按照与待测混凝土相同的比例浇筑水泥砂浆，测量该水泥砂浆的介电常数εmotar；取水的介电常数εwater为81，空气的介电常数εair为1；
S33：建立包含骨料、水泥砂浆、水以及空气这四相物质的混凝土三维随机骨料有限元仿真模型，分析四相物质含量变化时混凝土介电常数值；
S34：根据仿真数据拟合出式(1)中指数α的值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114925583A (zh) * 2022-07-20 2022-08-19 中南大学 一种沥青混凝土复介电常数确定方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0103318D0 (en) * 2000-02-12 2001-03-28 Jackman Stuart I Method and apparatus for monitoring absorbed water
US20050210995A1 (en) * 2004-02-26 2005-09-29 Drnevich Vincent P Method and apparatus for measuring properties of concrete
CN101413910A (zh) * 2007-10-19 2009-04-22 邓霞 测量介质含量的方法及测量仪器
JP2013250215A (ja) * 2012-06-01 2013-12-12 Kajima Corp コンクリートの含水状態検出方法及びシステム
CN104965063A (zh) * 2015-06-05 2015-10-07 河海大学 一种基于时域反射的早龄期混凝土养护质量检测方法
CN106908489A (zh) * 2017-02-24 2017-06-30 河海大学 一种碾压混凝土含水率的无损测定方法
CN109470928A (zh) * 2018-06-26 2019-03-15 国网浙江省电力有限公司衢州供电公司 在塔基内布极测量杆塔接地电阻的方法
CN110470706A (zh) * 2019-09-24 2019-11-19 青岛理工大学 一种监测混凝土构件内部水分传输的ect传感器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0103318D0 (en) * 2000-02-12 2001-03-28 Jackman Stuart I Method and apparatus for monitoring absorbed water
US20050210995A1 (en) * 2004-02-26 2005-09-29 Drnevich Vincent P Method and apparatus for measuring properties of concrete
CN101413910A (zh) * 2007-10-19 2009-04-22 邓霞 测量介质含量的方法及测量仪器
JP2013250215A (ja) * 2012-06-01 2013-12-12 Kajima Corp コンクリートの含水状態検出方法及びシステム
CN104965063A (zh) * 2015-06-05 2015-10-07 河海大学 一种基于时域反射的早龄期混凝土养护质量检测方法
CN106908489A (zh) * 2017-02-24 2017-06-30 河海大学 一种碾压混凝土含水率的无损测定方法
CN109470928A (zh) * 2018-06-26 2019-03-15 国网浙江省电力有限公司衢州供电公司 在塔基内布极测量杆塔接地电阻的方法
CN110470706A (zh) * 2019-09-24 2019-11-19 青岛理工大学 一种监测混凝土构件内部水分传输的ect传感器

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KWOK L. CHUNG 等: "Dielectric Characterization of Chinese Standard Concrete for Compressive Strength Evaluation", 《APPLIED SCIENCE》 *
PEILIANG SHEN 等: "Hydration monitoring and strength prediction of cement-based materials based on the dielectric properties", 《CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS》 *
孟美丽 等: "水泥混凝土介电模型研究", 《硅酸盐通报》 *
廖红建 等: "土的介电常数模型及其工程运用探讨", 《岩土工程学报》 *
春雨: "湿度测量仪", 《电测与仪表》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114925583A (zh) * 2022-07-20 2022-08-19 中南大学 一种沥青混凝土复介电常数确定方法

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