[发明专利]一种匹配水泥基材料内湿度梯度下对应的干燥收缩的方法

说明书

本发明公开了一种匹配水泥基材料内湿度梯度下对应的干燥收缩的方法，所述方法为：将获取的水泥基样品内各个位置处的湿度梯度数据与获取的平行样品内各个位置处的干燥收缩梯度数据进行匹配，从而得到水泥基样品内各个位置处在对应湿度下的干燥收缩情况。本发明方法能够在短期内获得同一样品内部连续湿度场与应变场的对应关系，大大降低实验时间和资源消耗。相比于传统方法，得到的应变是在干燥过程中实时真实的湿度梯度下，避免了长时间干燥的时间效应的干扰，而且统计点数达数万，减小了人工计算的误差，本发明方法是准确、快速获取水泥混凝土内部湿度‑干缩变形关系的有效方法。

技术领域

本发明涉及一种匹配水泥基材料内湿度梯度下对应的干燥收缩的方法。

背景技术

随着混凝土使用规模的日益增大，其耐久性问题也愈发突出。水泥混凝土的收缩开裂问题是影响混凝土耐久性的关键因素。干燥收缩因其总量占比高、存在时间长、不可控因素多等特性成为重要且最复杂的研究对象。干燥收缩能占到收缩变形的80％以上，而且是一种长期行为，因此干缩对该类材料影响较大。水泥混凝土内外产生湿度梯度时，水分会向外流失，外表面失水较快，变形比内部大，外表面受到内部的约束导致水泥表面产生裂缝。裂缝不但会直接降低结构的承载力，而且会引发其他一系列危害，使侵蚀物质更易进入材料内部，加速破坏，导致钢筋锈蚀等各种耐久性问题。

虽然样品内部湿度数据容易获得，但测量样品内部干缩数据并不容易。传统干缩测量方法主要为线性测量。一般依据JC/T603-1995标准，通过在一维方向上利用水泥比长仪测量其长度变化来测量试件的干缩变形。虽然这种方法测量简单，但只能获得整个样品的平均收缩数据，无法获得样品内部三维全场的变形信息。线性法采用一维方向的平均收缩值来代表整个样品不同位置的干缩变形，不仅测量误差很大，并且其结果忽略了样品因环境的湿度差而导致的干缩不均匀性，而其他采用光学仪器的方法测量都没有逃脱线性测量的框架。

为了避免样品内部干缩梯度的影响，有研究者采用在固定某一湿度环境下达到湿度平衡后对样品进行测试的策略。虽然这样的平衡法可以消除湿度梯度和变形梯度的影响，然而平衡法不仅耗时长，而且只能定量地反映单一方向上的收缩，不能定量地给出正在发生干燥收缩过程中的水泥浆体的内部各处的干缩变形，忽视了时间对干缩的影响，这对于了解湿度与变形的关系极为不利。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术要么采用一维方向的平均收缩值来代表整个样品不同位置的干缩变形，要么在平衡湿度下测量干缩，存在测量误差大、无法获得样品内部湿度梯度对应的干缩的问题，提出一种匹配水泥基材料内湿度梯度下对应的干燥收缩的方法。

本发明所述的匹配水泥基材料内湿度梯度下对应的干燥收缩的方法，所述方法为：将获取的水泥基样品内各个位置处的湿度梯度数据与获取的平行样品内各个位置处的干燥收缩梯度数据进行匹配，从而得到水泥基样品内各个位置处在对应湿度下的干燥收缩情况。

其中，水泥基样品内各个位置处的湿度梯度数据采用如下方法获得：在水泥基样品内选取至少一个点放置湿度传感器，多个湿度传感器与干燥面的垂直距离不等，将采用湿度传感器获得的对应位置处湿度随时间的变化数据作为输入量，使用模型计算，得到水泥基样品内部湿度场。

其中，平行样品内各个位置处的干燥收缩梯度数据采用如下方法获得：以贴近干燥表面的位置作为初始扫描位置，沿纵向对平行样品进行三维X-CT成像，得到对应时间t下平行样品内与干燥面平行的各个面的三维图像数据，对各个面获得的三维图像数据进行DVC计算，获得随时间变化各个面的干缩体积变形数据。

其中，所述匹配是指将同一时间、同一空间位置的三维湿度数据和三维干缩应变数据进行匹配，获得湿度和变形之间的对应关系。从而得到各个位置在不同时间下对应湿度下干燥收缩的情况。

上述匹配水泥基材料内湿度梯度下对应的干燥收缩的方法，具体包括如下步骤：