[发明专利]一种无损的测量及推定混凝土耐久性能的方法及系统

说明书

本发明公开了一种无损的测量及推定混凝土耐久性能的方法，其包括以下步骤：（1）基于某确定混凝土原材料和配合比的钢筋混凝土绘制出一条确定的成熟度——氯离子扩散系数特征关系曲线；（2）在实体构件的混凝土中埋入成熟度测试仪，测试混凝土的成熟度值；（3）依托步骤（1）的成熟度——氯离子扩散系数特征关系曲线，反推出现场测试的不同时期的成熟度值时对应的混凝土的氯离子扩散系数，将此氯离子扩散系数与规范或设计的要求相比较从而判断此时的现场条件下的混凝土的氯离子扩散系数是否达到规范或设计的要求，从而推定混凝土耐久性能。本发明的方法省时、省力，可以准确推定钢筋混凝土构件氯离子扩散系数，且整个过程对混凝土构件无损伤。

技术领域

本发明涉及一种无损的基于成熟度推定混凝土耐久性能的方法，属于混凝土耐久性质量控制技术领域。

技术背景

在海洋腐蚀环境下，氯离子的侵入是导致混凝土结构过早破坏的最主要因素。在这些环境因素条件下的混凝土结构，混凝土的耐久性能的关键指标——混凝土氯离子扩散系数必须满足规范或设计控制指标的要求，否则难以达到预定的设计使用寿命，且希望在实际工程施工中，混凝土的实际施工质量也能真正落实设计指标的要求，从而基础设施提高建造品质和寿命。混凝土的抗氯离子渗透性除了与水胶比、材料组成等因素有关外，还与养护温度、养护龄期等因素相关。随着养护温度和养护龄期的变化，混凝土的水化产物和孔结构也会发生演变，并导致其渗透性的变化。20世纪50年代英国学者Saul提出了成熟度的概念，并指出对于同一种混凝土，不管其养护温度和时间如何变化，只要混凝土的度时积相等，其抗压强度大致相同，成熟度测定仪计算公式如式1所示。

其中，M——成熟度(℃h或℃d)；

θ——dt时间内混凝土的温度(℃)；

θ₀——常数，一般为-10(℃)；

dt——时间(h或d)。

随着成熟度理论的发展，利用成熟度—强度曲线可以推算混凝土早期强度逐渐成为共识，并已形成成熟技术，被广泛应用于指导混凝土工程的施工。美国标准ASTM C918-93中规定，根据实验室标准试件试验测得的成熟度公式可用于混凝土工程结构中任何龄期混凝土强度的推算，具体推算方法是根据式2中的关系曲线斜率b和成熟度m₁条件下的强度值S₁计算出成熟度m₂条件下的强度值S₂。

S₂＝S₁+b(log m₂-log m₁) (式2)

已有研究表明，有关混凝土抗压强度和成熟度相关性的研究较为系统深入，而有关成熟度和混凝土耐久性能的相关性研究较少，鲜见混凝土成熟度与混氯离子扩散系数之间的关系研究报道。

目前，混凝土材料氯离子扩散系数测试方法主要为氯离子扩散系数测试方法。主要有以下几种：(1)电通量法，包括国标准材料试验协会标准(ASTM C1202)和我国《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTJ 275-2000)；(2)非稳态电迁移试验方法，包括挪威标准试验方法(NT Build 492)和我国国家标准《普通混凝土长期性和耐久性试验方法标准》(GB/T 50082-2009)中“抗氯离子渗透试验”(“RCM”法)；(3)自然浸泡法，挪威标准试验方法(NT Build443)。这些测试方法均要求在室内实验室进行，当前，我国的混凝土耐久性能控制方法以“RCM”法为主。对于工程的实体构件，需要判断混凝土构件所用混凝土材料性能是否已满足规范或设计的要求时，需要在实体构件上钻取芯样，然后将芯样送到试验室进行切割加工，然后进行为期3小时以上的混凝土氯离子扩散系数的测试，费时费力；再者，一次取样测试结果满足不了规范或设计的要求时，因钻取芯样对结构的破损，实体构件的再次取样测试将很难于被工程建设单位所接受。迄今为止还没有适用于现场的能良好表征混凝土氯离子扩散系数的无损试验方法。