[发明专利]基于压电阻抗法的混凝土试块固化过程监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构监测技术，特别涉及一种基于压电阻抗法的混凝土试块固化过程监测方法。

背景技术

作为混凝土结构设计的重要依据，抗压强度和弹性模量是混凝土主要的力学性质。按照传统的方法，通常要对混凝土试件进行28天标准养护后，通过测试方可获得。对于施工现场来说，在获悉抗压强度之前，常常已经浇灌了某种配合比的大量的混凝土，而不知道它是否满足要求。相反，如果能在浇筑混凝土后数小时内得到其预期的28天强度和弹性模量，就可以采取包括调整配合比等措施控制混凝土的质量。

发明内容

本发明是针对在混凝土结构在浇筑后监测的重要性的问题，提出了一种基于压电阻抗法的混凝土试块固化过程监测方法，通过粘贴在混凝土试块的压电陶瓷的压电导纳信号中监测混凝土试块抗压强度和弹性模量在固化过程中的变化。

本发明的技术方案为：一种基于压电阻抗法的混凝土试块固化过程监测方法，具体包括如下步骤：

1）在混凝土试块上粘贴压电陶瓷片，将阻抗分析仪与压电陶瓷片相连，对混凝土试块进行压电阻抗测试并获取混凝土试块抗压强度、弹性模量和压电陶瓷的压电导纳信号；

2）对压电导纳信号进行分析处理，得到混凝土试块的抗压强度和弹性模量所对应的共振频率和均方根偏差；

3）选取第28天后的混凝土试块抗压强度、弹性模量和测得的压电导纳信号作为参考信号，对共振频率和均方根偏差进行分析处理，得到共振频率偏移指标和均方根偏差偏移指标；

4）由混凝土试块的抗压强度、弹性模量与共振频率偏移指标、均方根偏差偏移指标建立的关系得到混凝土试块固化过程中的抗压强度和弹性模量变化关系,根据这种关系可以得到混凝土试块的抗压强度和弹性模量。

所述步骤2）均方根偏差的计算公式为：

式中：Y_k为压电导纳信号，N为压电导纳信号的采样点数目，i为初始状态下的压电导纳信号，j为采集状态下的压电导纳信号。

所述步骤3）中共振频率偏移指标的计算公式为：

△f/△f_u=( f_j–f_i)/( f_u–f_i)，f_i为初始状态下的共振频率，f_j为28天内采集状态下的共振频率，f_u为最终状态下的共振频率，均方根偏差偏移指标的计算公式为：

△R/△R_u=(R_j–R_i)/(R_u–R_i)，R_i为初始状态下的均方根偏差，R_j为28天内采集状态下的均方根偏差，R_u为最终状态下的均方根偏差。

本发明的有益效果在于：本发明基于压电阻抗法的混凝土试块固化过程监测方法，为混凝土试块抗压强度和弹性模量在固化过程中的实时监测提供了新的途径。与现有技术相比，本发明可以实现快速监测，能够在没有压力机情况下快速得到混凝土试块抗压强度和弹性模量，从而准确控制混凝土在浇筑过程中的质量。

附图说明

图1为本发明对混凝土试块固化过程监测的原理示意图；

图2为本发明实施算例中混凝土试块的压电导纳图；

图3为本发明实施算例中以共振频率偏移为指标的相对混凝土试块抗压强度经验曲线拟合图；

图4为本发明实施算例中以共振频率偏移为指标的相对弹性模量经验曲线拟合图；

图5为本发明实施算例中以均方根偏差偏移为指标的相对混凝土试块抗压强度经验曲线拟合图；

图6为本发明实施算例中以均方根偏差偏移为指标的相对弹性模量经验曲线拟合图。

具体实施方式