混凝土凝结硬化特性波动检测方法研究

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在混凝土结构和道面施工过程中,混凝土的凝结时间是决定模板拆除和表面修整以及切割的重要参数。混凝土凝结时间的传统检测方法为贯入阻力法,其操作复杂,不适用于现场测试和混凝土早期性能的连续检测。近年来,操作便捷且可实现连续监测的应力波法被广泛用于该检测领域中。常用的压缩波(P波)法的速度参数受新拌合混凝土中空隙和水份的影响,使其无法准确得到混凝土的终凝时间。而水平剪切波(SH波)与混凝土的剪切模量的直接相关性使其速度参数不受混凝土中空隙和水份的影响,且在混凝土中具有高能量、无转换波的特点,使其在检测混凝土的凝结硬化特性方面成为可能。本文首次将SH波应用于混凝土凝结硬化特性的检测中并证明了其确定混凝土凝结时间的优势,并利用贯入阻力法、P波法和SH波法进行养护温度和活性掺料对混凝土凝结硬化特性影响的研究。本文主要研究内容及结论如下:(1)研究了SH波法检测混凝土凝结硬化特性的可行性。采用贯入阻力法、P波和SH波法对两组不同水灰比的混凝土的凝结硬化过程进行了检测,并对应力波采集到的数据进行波速、频谱和衰减分析。在此基础上,建立了应力波参数突变点与混凝土材料相态变化的对应关系,确定了混凝土的凝结时间,并与传统贯入阻力法所得到的凝结时间做相关性分析。SH波速度和主频曲线得到的混凝土凝结时间与贯入阻力法之间的高度相关性的结果,证明了SH波确定混凝土凝结时间的优势。(2)基于应力波法检测了养护温度对混凝土凝结硬化特性的影响。利用P波和SH波法对四个不同养护温度的混凝土试样进行检测。结果显示P波法得到的不同养护温度的凝结时间无明显变化规律,说明P波对温度变化的敏感性较低。SH波速度和主频曲线得到的混凝土凝结时间随养护温度的升高而减小,与贯入阻力法得到的混凝土凝结时间的变化规律一致,表明了SH波对温度的变化具有高度敏感性。(3)基于应力波法检测了橡胶颗粒掺料对混凝土凝结硬化特性的影响。比较了贯入阻力法、P波法和SH波法对不同橡胶颗粒含量混凝土凝结时间的检测结果。P波法得到的凝结时间随橡胶颗粒掺量的变化无明显规律,表明了P波法检测混凝土凝结时间的不准确性。贯入阻力法、SH波速度和主频曲线得到混凝土凝结时间随橡胶颗粒含量的升高而增大,证明了橡胶颗粒对混凝土凝结时间的延迟作用。受橡胶颗粒降低混凝土强度的影响,贯入阻力法得到的凝结时间与SH波法得到的凝结时间相差较大,SH波法确定混凝土的凝结时间的准确性高于贯入阻力法。
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