CN114065517A - 一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法与系统，属于混凝土技术领域，构建基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度，并应用了关于氯离子扩散系数、孔隙率和抗压强度的整体模型作为桥梁，把氯离子扩散系数指标与成熟度指标进行耦合，从而建立考虑了混凝土温度和环境湿度的氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型。最后可通过观测混凝土结构的成熟度指标来确定其对应的耐久性能。本发明综合考虑了影响混凝土微观孔隙结构的温湿度条件，提高了无损预测混凝土耐久性能的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，特别是涉及一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法与系统。
背景技术
混凝土结构自问世以来，最重要的一个导致钢混结构达不到寿命预期的原因就是其结构耐久性的缺失。在海水条件下或者海水海沙混凝土结构下，氯离子的浸入导致钢筋腐蚀膨胀是造成混凝土结构破坏的一重要原因。如今重大基础结构设施建设工程的耐久性和服役寿命问题已经引起土木工程界学者的广泛关注。
近年来基于传统成熟度理论与混凝土耐久性能参数的相关关系研究越来越多，从而实现实际工程中对混凝土耐久性能的无损检测。
目前主流的成熟度模型基本分为邵尔成熟度理论、基于阿伦尼乌斯公式的成熟度理论、荷兰权重成熟度理论、广义度时积的概念等。
但是传统模型对养护条件(温湿度)的考虑，特别是湿度条件考虑较少。而内外湿度与混凝土内部湿度梯度对混凝土水化进程尤为重要，从而影响混凝土微观孔隙结构，进而对混凝土的宏观性能(抗压强度和渗透性能等)。
因此还需着重关注养护条件和混凝土微观孔隙结构相关理论对混凝土耐久性能的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法与系统，以考虑温湿度条件，提高无损预测混凝土耐久性能的准确性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法，所述方法包括：
构建基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度；
确定抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式；
建立氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型；
根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型；
获取当前时刻待测混凝土温度和环境湿度，并根据构建的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度计算当前时刻的扩展权重成熟度；
将当前时刻的扩展权重成熟度代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型中，获得当前时刻待测混凝土的氯离子扩散系数；所述氯离子扩散系数为反应混凝土耐久性能的指标。
可选的，所述构建基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度，具体包括：
建立基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式为
其中，(teqa)r,w为扩展权重成熟度，t为龄期，t0为初始龄期，He为环境湿度，T为混凝土温度，Tr为参考温度，γ、C分别为第一、第二参数；
制作多组混凝土试块；
对每组混凝土试块预设一种养护条件；多种养护条件为不同混凝土温度和环境湿度的组合；
在多种养护条件下分别测试各自对应的混凝土试块，获得每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线，并将每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线的渐近线所对应的抗压强度作为每种养护条件对应的混凝土试块的极限强度；
对每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第一参数和第二参数；
计算所有养护条件下的第一参数的平均值作为最终的第一参数，并计算所有养护条件下的第二参数的平均值作为最终的第二参数；
将最终的第一参数和最终的第二参数代入基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式，确定最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度。
可选的，所述抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式为
其中，S为抗压强度，Su为极限抗压强度，(teqa)r,w为扩展权重成熟度。
可选的，所述氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型为
其中，Dcl为氯离子扩散系数，Va为混凝土骨料体积分数，A、B为与混凝土组成成分有关的第三、第四参数。
可选的，所述根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型，具体包括：
根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型为
在每种养护条件下测试混凝土试块在不同龄期的氯离子扩散系数；
根据最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度，计算每种养护条件下不同龄期对应的扩展权重成熟度；
根据不同龄期对应的扩展权重成熟度和不同龄期的氯离子扩散系数，建立每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线；
对每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第三参数和第四参数；
计算所有养护条件下的第三参数的平均值作为最终的第三参数，并计算所有养护条件下的第四参数的平均值作为最终的第四参数；
将最终的第三参数和最终的第四参数代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型，确定最终的氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型。
一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的系统，所述系统包括：
扩展权重成熟度构建模块，用于构建基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度；
函数关系式确定模块，用于确定抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式；
现象学模型建立模块，用于建立氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型；
关系模型确定模块，用于根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型；
实时获取模块，用于获取当前时刻待测混凝土温度和环境湿度，并根据构建的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度计算当前时刻的扩展权重成熟度；
耐久性能指标获得模块，用于将当前时刻的扩展权重成熟度代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型中，获得当前时刻待测混凝土的氯离子扩散系数；所述氯离子扩散系数为反应混凝土耐久性能的指标。
可选的，所述扩展权重成熟度构建模块，具体包括：
公式建立子模块，用于建立基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式为
其中，(teqa)r,w为扩展权重成熟度，t为龄期，t0为初始龄期，He为环境湿度，T为混凝土温度，Tr为参考温度，γ、C分别为第一、第二参数；
试块制作子模块，用于制作多组混凝土试块；
养护条件预设子模块，用于对每组混凝土试块预设一种养护条件；多种养护条件为不同混凝土温度和环境湿度的组合；
抗压强度-龄期曲线获得子模块，用于在多种养护条件下分别测试各自对应的混凝土试块，获得每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线，并将每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线的渐近线所对应的抗压强度作为每种养护条件对应的混凝土试块的极限强度；
第一参数和第二参数获得子模块，用于对每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第一参数和第二参数；
最终参数计算子模块，用于计算所有养护条件下的第一参数的平均值作为最终的第一参数，并计算所有养护条件下的第二参数的平均值作为最终的第二参数；
最终扩展权重成熟度确定子模块，用于将最终的第一参数和最终的第二参数代入基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式，确定最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度。
可选的，所述抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式为
其中，S为抗压强度，Su为极限抗压强度，(teqa)r,w为扩展权重成熟度。
可选的，所述氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型为
其中，Dcl为氯离子扩散系数，Va为混凝土骨料体积分数，A、B为与混凝土组成成分有关的第三、第四参数。
可选的，所述关系模型确定模块，具体包括：
初始关系模型确定子模块，用于根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型为
测试子模块，用于在每种养护条件下测试混凝土试块在不同龄期的氯离子扩散系数；
扩展权重成熟度计算子模块，用于根据最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度，计算每种养护条件下不同龄期对应的扩展权重成熟度；
关系曲线建立子模块，用于根据不同龄期对应的扩展权重成熟度和不同龄期的氯离子扩散系数，建立每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线；
第三参数和第四参数获得子模块，用于对每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第三参数和第四参数；
最终参数确定子模块，用于计算所有养护条件下的第三参数的平均值作为最终的第三参数，并计算所有养护条件下的第四参数的平均值作为最终的第四参数；
最终关系模型确定子模块，用于将最终的第三参数和最终的第四参数代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型，确定最终的氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法与系统，构建基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度，从而建立考虑了混凝土温度和环境湿度的氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型，本发明综合考虑了影响混凝土微观孔隙结构的温湿度条件，提高了无损预测混凝土耐久性能的准确性。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法的流程图；
图2为本发明提供的一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法的原理图；
图3为本发明提供的氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法与系统，以考虑温湿度条件，提高无损预测混凝土耐久性能的准确性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法，如图1所示，方法包括：
步骤101，构建基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度。
具体包括：
建立基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式为
其中，(teqa)r,w为扩展权重成熟度，t为龄期，t0为初始龄期，He为环境湿度，T为混凝土温度，Tr为参考温度，γ、C分别为第一、第二参数；
制作多组混凝土试块；
对每组混凝土试块预设一种养护条件；多种养护条件为不同混凝土温度和环境湿度的组合；优选地，养护条件分别为20℃100％湿度(简称T20H100)、T20H80、T50H100、T50H80共四种养护条件；
在多种养护条件下分别测试各自对应的混凝土试块，获得每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线，并将每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线的渐近线所对应的抗压强度作为每种养护条件对应的混凝土试块的极限强度；
对每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第一参数和第二参数；
计算所有养护条件下的第一参数的平均值作为最终的第一参数，并计算所有养护条件下的第二参数的平均值作为最终的第二参数；
将最终的第一参数和最终的第二参数代入基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式，确定最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度。
步骤102，确定抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式。
抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式为
其中，S为抗压强度，Su为极限抗压强度，(teqa)r,w为扩展权重成熟度。
步骤103，建立氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型。
氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型为
其中，Dcl为氯离子扩散系数，Va为混凝土骨料体积分数，A、B为与混凝土组成成分有关的第三、第四参数。
步骤104，根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型。
具体包括：
根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型为
在每种养护条件下测试混凝土试块在不同龄期的氯离子扩散系数；
根据最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度，计算每种养护条件下不同龄期对应的扩展权重成熟度；
根据不同龄期对应的扩展权重成熟度和不同龄期的氯离子扩散系数，建立每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线；
对每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第三参数和第四参数；
计算所有养护条件下的第三参数的平均值作为最终的第三参数，并计算所有养护条件下的第四参数的平均值作为最终的第四参数；
将最终的第三参数和最终的第四参数代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型，确定最终的氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型。
步骤105，获取当前时刻待测混凝土温度和环境湿度，并根据构建的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度计算当前时刻的扩展权重成熟度。
步骤106，将当前时刻的扩展权重成熟度代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型中，获得当前时刻待测混凝土的氯离子扩散系数；氯离子扩散系数为反应混凝土耐久性能的指标。
本专利使用了考虑温湿度条件的扩展权重成熟度作为成熟度模型。同时应用了关于氯离子扩散系数、孔隙率和抗压强度的整体模型作为桥梁，把氯离子扩散系数指标与成熟度指标进行耦合。从而通过观测混凝土结构的成熟度指标来确定其对应的耐久性能。由于本专利的成熟度指标是通过埋在结构中的温度传感器和环境湿度检测装置进行计算的，即可做到无损检测大小型混凝土结构耐久性能的一种方法。
参照图2，以一种具体的混凝土来详细阐明本发明无损预测混凝土耐久性能的方法的过程。
预制混凝土试样：选择某牌通用硅酸盐水泥组成成分，根据《通用硅酸盐水泥》GB175-2007规定，其组成成分如表1所示。将上述硅酸盐水泥按照表2中的混凝土材料用量配合比配制成混凝土入模成型，得到试样。
表1普通硅酸盐水泥的化学分析(％)
表2混凝土材料用量配合比(kg/m3)
其步骤如下：
通过预埋的温度传感器和湿度传感器(或通过天气预报)获取所测混凝土内部温度T和环境湿度He。本实施例取T＝20,He＝100％，基准温度Tr＝0。由混凝土中硅酸盐水泥占总胶凝材料的质量百分比为0.756>0.65，取C＝1.3。
制作一系列立方体混凝土试块，在不同养护条件下(不同温湿度组合)分别测试其在3d、7d、14d、21d、28d、56d的抗压强度，后绘制出该养护条件下抗压强度-龄期曲线图并以其渐近线所对应的抗压强度(或通过
反推)作为该成分和配比混凝土的极限强度Su。本例中推出Su为46.5MPa。
上述扩展权重成熟度和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系分别如下：
通过强度与权重扩展成熟度的关系和不同养护条件下的抗压强度-龄期曲线图拟合出相应的参数γ和C值，把不同养护条件下所得参数的平均值作为最终的参数值(大于或小于均值15％的参数值应剔除后再对剩余值再取平均值)。
上述氯离子扩散系数的现象学模型为：
将(2)带入(3)得到氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系式：
制作一系列Φ100*50的RCM混凝土试块，在不同养护条件下(不同温湿度组合)分别测试其在3d、7d、14d、21d、28d、56d的氯离子扩散系数Dcl，由龄期条件和养护条件得出相应的成熟度值进而得到相应的氯离子扩散系数-扩展权重成熟度关系曲线，如图3所示，并由曲线拟合出相应的参数A、B。把不同养护条件下所得参数的平均值作为最终的参数值(大于或小于均值15％的参数值应剔除后再对剩余值再取平均值)。
所得氯离子扩散系数Dcl应符合国家标准《普通混凝土长期性和耐久性试验方法标准》(GB/T50082-2009)中的规定。
由此即可实现直接通过监测并计算现场环境的扩展权重成熟度值来估算混凝土的氯离子扩散系数。
本发明还提供了一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的系统，系统包括：
扩展权重成熟度构建模块，用于构建基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度；
函数关系式确定模块，用于确定抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式；
现象学模型建立模块，用于建立氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型；
关系模型确定模块，用于根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型；
实时获取模块，用于获取当前时刻待测混凝土温度和环境湿度，并根据构建的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度计算当前时刻的扩展权重成熟度；
耐久性能指标获得模块，用于将当前时刻的扩展权重成熟度代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型中，获得当前时刻待测混凝土的氯离子扩散系数；氯离子扩散系数为反应混凝土耐久性能的指标。
扩展权重成熟度构建模块，具体包括：
公式建立子模块，用于建立基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式为
其中，(teqa)r,w为扩展权重成熟度，t为龄期，t0为初始龄期，He为环境湿度，T为混凝土温度，Tr为参考温度，γ、C分别为第一、第二参数；
试块制作子模块，用于制作多组混凝土试块；
养护条件预设子模块，用于对每组混凝土试块预设一种养护条件；多种养护条件为不同混凝土温度和环境湿度的组合；
抗压强度-龄期曲线获得子模块，用于在多种养护条件下分别测试各自对应的混凝土试块，获得每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线，并将每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线的渐近线所对应的抗压强度作为每种养护条件对应的混凝土试块的极限强度；
第一参数和第二参数获得子模块，用于对每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第一参数和第二参数；
最终参数计算子模块，用于计算所有养护条件下的第一参数的平均值作为最终的第一参数，并计算所有养护条件下的第二参数的平均值作为最终的第二参数；
最终扩展权重成熟度确定子模块，用于将最终的第一参数和最终的第二参数代入基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式，确定最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度。
抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式为
其中，S为抗压强度，Su为极限抗压强度，(teqa)r,w为扩展权重成熟度。
氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型为
其中，Dcl为氯离子扩散系数，Va为混凝土骨料体积分数，A、B为与混凝土组成成分有关的第三、第四参数。
关系模型确定模块，具体包括：
初始关系模型确定子模块，用于根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型为
测试子模块，用于在每种养护条件下测试混凝土试块在不同龄期的氯离子扩散系数；
扩展权重成熟度计算子模块，用于根据最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度，计算每种养护条件下不同龄期对应的扩展权重成熟度；
关系曲线建立子模块，用于根据不同龄期对应的扩展权重成熟度和不同龄期的氯离子扩散系数，建立每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线；
第三参数和第四参数获得子模块，用于对每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第三参数和第四参数；
最终参数确定子模块，用于计算所有养护条件下的第三参数的平均值作为最终的第三参数，并计算所有养护条件下的第四参数的平均值作为最终的第四参数；
最终关系模型确定子模块，用于将最终的第三参数和最终的第四参数代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型，确定最终的氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法，其特征在于，所述方法包括：
构建基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度；
确定抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式；
建立氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型；
根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型；
获取当前时刻待测混凝土温度和环境湿度，并根据构建的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度计算当前时刻的扩展权重成熟度；
将当前时刻的扩展权重成熟度代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型中，获得当前时刻待测混凝土的氯离子扩散系数；所述氯离子扩散系数为反应混凝土耐久性能的指标。
2.根据权利要求1所述的采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法，其特征在于，所述构建基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度，具体包括：
建立基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式为
其中，(teqa)r,w为扩展权重成熟度，t为龄期，t0为初始龄期，He为环境湿度，T为混凝土温度，Tr为参考温度，γ、C分别为第一、第二参数；
制作多组混凝土试块；
对每组混凝土试块预设一种养护条件；多种养护条件为不同混凝土温度和环境湿度的组合；
在多种养护条件下分别测试各自对应的混凝土试块，获得每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线，并将每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线的渐近线所对应的抗压强度作为每种养护条件对应的混凝土试块的极限强度；
对每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第一参数和第二参数；
计算所有养护条件下的第一参数的平均值作为最终的第一参数，并计算所有养护条件下的第二参数的平均值作为最终的第二参数；
将最终的第一参数和最终的第二参数代入基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式，确定最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度。
3.根据权利要求2所述的采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法，其特征在于，所述抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式为
其中，S为抗压强度，Su为极限抗压强度，(teqa)r,w为扩展权重成熟度。
4.根据权利要求3所述的采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法，其特征在于，所述氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型为
其中，Dcl为氯离子扩散系数，Va为混凝土骨料体积分数，A、B为与混凝土组成成分有关的第三、第四参数。
5.根据权利要求4所述的采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的方法，其特征在于，所述根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型，具体包括：
根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型为
在每种养护条件下测试混凝土试块在不同龄期的氯离子扩散系数；
根据最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度，计算每种养护条件下不同龄期对应的扩展权重成熟度；
根据不同龄期对应的扩展权重成熟度和不同龄期的氯离子扩散系数，建立每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线；
对每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第三参数和第四参数；
计算所有养护条件下的第三参数的平均值作为最终的第三参数，并计算所有养护条件下的第四参数的平均值作为最终的第四参数；
将最终的第三参数和最终的第四参数代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型，确定最终的氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型。
6.一种采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的系统，其特征在于，所述系统包括：
扩展权重成熟度构建模块，用于构建基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度；
函数关系式确定模块，用于确定抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式；
现象学模型建立模块，用于建立氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型；
关系模型确定模块，用于根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型；
实时获取模块，用于获取当前时刻待测混凝土温度和环境湿度，并根据构建的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度计算当前时刻的扩展权重成熟度；
耐久性能指标获得模块，用于将当前时刻的扩展权重成熟度代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型中，获得当前时刻待测混凝土的氯离子扩散系数；所述氯离子扩散系数为反应混凝土耐久性能的指标。
7.根据权利要求6所述的采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的系统，其特征在于，所述扩展权重成熟度构建模块，具体包括：
公式建立子模块，用于建立基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式为
其中，(teqa)r,w为扩展权重成熟度，t为龄期，t0为初始龄期，He为环境湿度，T为混凝土温度，Tr为参考温度，γ、C分别为第一、第二参数；
试块制作子模块，用于制作多组混凝土试块；
养护条件预设子模块，用于对每组混凝土试块预设一种养护条件；多种养护条件为不同混凝土温度和环境湿度的组合；
抗压强度-龄期曲线获得子模块，用于在多种养护条件下分别测试各自对应的混凝土试块，获得每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线，并将每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线的渐近线所对应的抗压强度作为每种养护条件对应的混凝土试块的极限强度；
第一参数和第二参数获得子模块，用于对每种养护条件下的抗压强度-龄期曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第一参数和第二参数；
最终参数计算子模块，用于计算所有养护条件下的第一参数的平均值作为最终的第一参数，并计算所有养护条件下的第二参数的平均值作为最终的第二参数；
最终扩展权重成熟度确定子模块，用于将最终的第一参数和最终的第二参数代入基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度的计算公式，确定最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度。
8.根据权利要求7所述的采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的系统，其特征在于，所述抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式为
其中，S为抗压强度，Su为极限抗压强度，(teqa)r,w为扩展权重成熟度。
9.根据权利要求8所述的采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的系统，其特征在于，所述氯离子扩散系数与抗压强度的现象学模型为
其中，Dcl为氯离子扩散系数，Va为混凝土骨料体积分数，A、B为与混凝土组成成分有关的第三、第四参数。
10.根据权利要求9所述的采用新型模型无损预测混凝土耐久性能的系统，其特征在于，所述关系模型确定模块，具体包括：
初始关系模型确定子模块，用于根据现象学模型和抗压强度与扩展权重成熟度的函数关系式，确定氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型为
测试子模块，用于在每种养护条件下测试混凝土试块在不同龄期的氯离子扩散系数；
扩展权重成熟度计算子模块，用于根据最终的基于混凝土温度和环境湿度的扩展权重成熟度，计算每种养护条件下不同龄期对应的扩展权重成熟度；
关系曲线建立子模块，用于根据不同龄期对应的扩展权重成熟度和不同龄期的氯离子扩散系数，建立每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线；
第三参数和第四参数获得子模块，用于对每种养护条件下氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系曲线进行拟合，获得每种养护条件下的第三参数和第四参数；
最终参数确定子模块，用于计算所有养护条件下的第三参数的平均值作为最终的第三参数，并计算所有养护条件下的第四参数的平均值作为最终的第四参数；
最终关系模型确定子模块，用于将最终的第三参数和最终的第四参数代入氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型，确定最终的氯离子扩散系数与扩展权重成熟度的关系模型。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117705692A (zh) * | 2024-02-04 | 2024-03-15 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种海洋环境混凝土结构耐久性原位监测推演及评估方法 |
| CN117740665A (zh) * | 2024-02-21 | 2024-03-22 | 中冶建筑研究总院（深圳）有限公司 | 混凝土结构氯盐侵蚀耐久性评定方法、系统及装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104865163A (zh) * | 2014-02-26 | 2015-08-26 | 中交四航工程研究院有限公司 | 一种无损的测量及推定混凝土耐久性能的方法及系统 |
| US20170108456A1 (en) * | 2014-05-13 | 2017-04-20 | Giatec Scientific Inc. | Electrical methods and systems for concrete testing |
| CN108304689A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-07-20 | 广西大学 | 预应力混凝土氯离子扩散系数多尺度预测模型的构建方法 |
| CN109030197A (zh) * | 2018-05-02 | 2018-12-18 | 三峡大学 | 一种考虑温湿耦合作用的混凝土分数阶抗压强度模型 |
| CN111695263A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-22 | 深圳大学 | 一种基于权重成熟度的混凝土强度预测方法及系统 |
-
2021
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104865163A (zh) * | 2014-02-26 | 2015-08-26 | 中交四航工程研究院有限公司 | 一种无损的测量及推定混凝土耐久性能的方法及系统 |
| US20170108456A1 (en) * | 2014-05-13 | 2017-04-20 | Giatec Scientific Inc. | Electrical methods and systems for concrete testing |
| CN108304689A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-07-20 | 广西大学 | 预应力混凝土氯离子扩散系数多尺度预测模型的构建方法 |
| CN109030197A (zh) * | 2018-05-02 | 2018-12-18 | 三峡大学 | 一种考虑温湿耦合作用的混凝土分数阶抗压强度模型 |
| CN111695263A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-22 | 深圳大学 | 一种基于权重成熟度的混凝土强度预测方法及系统 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| S.E. CHIDIAC ET AL.: "Phenomenological model for quantifying concrete chloride diffusion coefficient", 《CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS》 * |
| 元成方等: "纤维混凝土抗压强度与氯离子扩散系数相关性研究", 《硅酸盐通报》 * |
| 李顺凯等: "基于现场耐久性检测的承台海工混凝土寿命预测", 《混凝土》 * |
| 杨红玉等: "基于电化学原理的混凝土耐久性控制及保护技术", 《混凝土》 * |
| 洪雷等: "冻融循环及龄期对混凝土氯离子渗透性的影响", 《建筑材料学报》 * |
| 田俊峰等: "海工高性能混凝土抗氯离子侵蚀耐久寿命预测", 《中国港湾建设》 * |
| 黎鹏平等: "港珠澳大桥沉管混凝土成熟度与氯离子扩散系数相关性研究", 《混凝土》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117705692A (zh) * | 2024-02-04 | 2024-03-15 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种海洋环境混凝土结构耐久性原位监测推演及评估方法 |
| CN117705692B (zh) * | 2024-02-04 | 2024-04-19 | 交通运输部公路科学研究所 | 一种海洋环境混凝土结构耐久性原位监测推演及评估方法 |
| CN117740665A (zh) * | 2024-02-21 | 2024-03-22 | 中冶建筑研究总院（深圳）有限公司 | 混凝土结构氯盐侵蚀耐久性评定方法、系统及装置 |
| CN117740665B (zh) * | 2024-02-21 | 2024-06-04 | 中冶建筑研究总院（深圳）有限公司 | 混凝土结构氯盐侵蚀耐久性评定方法、系统及装置 |
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