一種基于材料電磁性能的混凝土強度檢測方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種基于材料電磁性能的混凝土強度檢測方法，步驟包括：先制作和實際結構混凝土相同配合比的混凝土試件，采用與實際結構相同的條件養(yǎng)護28天；然后利用探地雷達對混凝土試件進行無損檢測，按照反射法或透射法進行混凝土試件的檢測；再根據(jù)電磁波在混凝土試件中的傳播時間計算出混凝土試件的相對介電常數(shù)，進行多次檢測取計算結果的平均值；最后根據(jù)實驗建立的混凝土相對介電常數(shù)和強度的相關關系曲線模型，獲得混凝土強度。本發(fā)明專利技術的特點是采用雷達無損檢測技術，原結構沒有損傷，測試精度高，測試速度快，試件制作簡便，同時因基于測試試件和實際結構的混凝土配合比與養(yǎng)護條件一致，所以檢測結果真實可信，具有廣泛的適用性。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于混凝土建筑材料檢測
，涉及一種混凝土材料強度檢測方法，更具體的來說，是涉及一種基于材料電磁性能的混凝土強度檢測方法。本專利技術的方法主要應用于混凝土結構工程檢測領域，如混凝土攪拌站，建筑施工現(xiàn)場和其它試驗場所對混凝土強度的檢測鑒定。
技術介紹
混凝土強度指混凝土澆筑養(yǎng)護之后的實際強度，強度是混凝土材料性能的重要指標，是鋼筋混凝土工程結構設計的基本參數(shù)，混凝土結構設計是基于《混凝土結構設計規(guī)范》提供的混凝土設計強度數(shù)據(jù)結合荷載情況進行構件的抗彎、抗剪設計驗算。在實際工程中，混凝土強度影響到拆模的時間，是影響混凝土結構安全和混凝土結構設計施工的重要因素之一。對混凝土強度進行檢測不僅關系到工程施工進程和工程施工安全，也是解決工程質量爭議的重要數(shù)據(jù)。目前對混凝土強度的檢測方法主要包括標準養(yǎng)護法、同條件養(yǎng)護法、非破損方法和微破損方法等。標準養(yǎng)護法是指按照規(guī)范要求制作標準試件，在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護28天，然后試壓試件，按質量檢驗評定標準來判定這批試件所代表的批量混凝土強度是否達到了“合格”的要求。因為標準養(yǎng)護試件強度和實際結構構件的尺寸、澆筑方式、養(yǎng)護條件等存在明顯差異，所以，標準養(yǎng)護試件強度和結構構件實際的混凝土強度是有區(qū)別的，標準養(yǎng)護法不能代表實際構件混凝土強度。同條件養(yǎng)護法是在施工現(xiàn)場抽取混凝土樣品并按照規(guī)定制作標準試件，將試件放在與實際結構構件相同的條件下養(yǎng)護28天，用標準實驗方法測定混凝土強度。同條件養(yǎng)護法的養(yǎng)護條件與實際結構基本相同，但在尺寸和澆筑方式方面仍存在差別，仍不能等同于構件混凝土的實際強度。非破損方法主要有回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法等。其方法主要是通過測定混凝土的表面硬度或混凝土內聲速來推定混凝土強度，非破損方法操作簡單易于推廣，且對混凝土實體無損傷，但存在較大誤差(回彈法誤差約為17％，超聲回彈綜合法的誤差約為15％)微破損方法主要有拔出法、鉆芯取樣法等。拔出法是通過拔出試驗利用混凝土的抗拉強度推定混凝土的抗壓強度，其精度比回彈法和超聲回彈綜合法要高，但也存在一定誤差(約為12％)，鉆芯取樣法是在混凝土構件上用特制的取芯設備鉆取混凝土芯樣，按照規(guī)定的方法進行抗壓強度試驗直接測定混凝土的強度，用鉆芯取樣法測定的強度目前被公認為最接近結構構件混凝土的實際強度，但鉆芯取樣造成結構一定程度的破損，尤其是在結構受力較大的關鍵部位不宜采用此法測定混凝土強度，其使用受到限制，不能大面積應用。鉆芯取樣法需要鉆取混凝土芯樣，工作效率低，不宜大量檢測混凝土強度。由上可見，現(xiàn)有技術中混凝土強度檢測所使用的方法都不能真實的反映混凝土實際強度，且可能會對混凝土實體結構造成破損。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的問題和不足，提供一種基于材料電磁性能的混凝土強度檢測方法，以準確的獲得混凝土強度。為達到上述目的，本專利技術采用下述的技術方案來實現(xiàn)。一種基于材料電磁性能的混凝土強度檢測方法，包括如下步驟：(1)將待測的混凝土按配合比設計進行下料攪拌或在施工現(xiàn)場抽取混凝土樣品，制作成具有長度L、寬度B和高度h的平板式六面體混凝土試件，采用與實際結構相同的條件養(yǎng)護28天；(2)取出步驟(1)養(yǎng)護好的混凝土試件，采用探地雷達對混凝土試件進行至少兩次雷達檢測，所述雷達檢測的方法為反射法；(3)反射法檢測時，在混凝土試件底部放置一塊面積大于混凝土試件的底面積金屬平板，由探地雷達電磁波發(fā)射裝置向混凝土試件發(fā)射電磁波，電磁波進入混凝土試件內部，電磁波傳播到達混凝土試件底部時遇到金屬平板表面，電磁波在金屬平板表面發(fā)生全反射，由探地雷達電磁波接收裝置接收反射回波，并將混凝土試件雷達檢測數(shù)據(jù)進行記錄和存儲；(4)采用探地雷達數(shù)據(jù)分析軟件打開步驟(3)記錄存儲的混凝土試件雷達檢測數(shù)據(jù)，在分析軟件中讀出電磁波在混凝土試件中的雙程傳播時間t；(5)將電磁波在混凝土試件中的雙程傳播時間t代入以下計算公式h＝v×t/2(1)式中，t是電磁波在混凝土試件中的雙程傳播時間，單位為ns，h為混凝土試件的高度，單位為m，v是電磁波在混凝土中的傳播速度，通過式(1)計算得到電磁波在混凝土中的傳播速度v；(6)將電磁波在混凝土中的傳播速度v代入以下計算公式v=cϵr---(2)]]>式中，c為電磁波在真空中的傳播速度，c＝0.3m/ns，εr為混凝土材料的相對介電常數(shù)；通過式(2)計算得到混凝土材料的相對介電常數(shù)εr；(7)將讀出電磁波在混凝土試件中的雙程傳播時間t按式(1)和式(2)計算出每次檢測的混凝土材料相對介電常數(shù)，取多次檢測計算結果的平均值，得到多次檢測混凝土材料相對介電常數(shù)的平均值；(8)由步驟(7)計算得到的混凝土材料相對介電常數(shù)平均值，代入實驗建立的相對介電常數(shù)與混凝土強度的相關關系曲線模型，得到混凝土強度。上述所述的雷達檢測方法還包括透射法。上述所述的混凝土試件的長度L為探地雷達電磁波發(fā)射和接收裝置長度的2～3倍；寬度B為不小于探地雷達電磁波發(fā)射和接收裝置寬度；高度h為不大于探地雷達的有效檢測深度h′。上述所述的六面體混凝土試件為長方體或正方體。上述所述的金屬平板為鋼板或鐵板。本專利技術的混凝土材料強度檢測方法，考慮到試件邊界對電磁波檢測的影響，設計的混凝土試件長度是探地雷達電磁波發(fā)射和接收裝置長度的2～3倍，設計的混凝土試件尺寸寬度不小于探地雷達電磁波發(fā)射和接收裝置寬度?？紤]到電磁波的衰減和探地雷達的有效檢測深度，設計的混凝土試件高度h不大于探地雷達的有效檢測深度h′。本專利技術的混凝土材料強度檢測方法，所述的混凝土試件底部的金屬平板為鋼板或鐵板等金屬材料制成，具有一定的剛度，在混凝土試件和探地雷達重量作用下，不會發(fā)生豎向變形。金屬平板放置在地面或桌面等平面，金屬平板有連續(xù)的支承條件，金屬平板不會與混凝土底面脫離。本專利技術的工作原理是：將待測的混凝土按配合比設計進行下料攪拌澆筑成型或在施工現(xiàn)場抽取混凝土樣品，制作成等厚度的平板式試件，采用與實際結構相同的條件養(yǎng)護28天。由于測試試件和實際結構的混凝土采用相同的配合比設計和相同的養(yǎng)護條件，故兩者具有相同的電磁性能。采用探地雷達對混凝土試件進行雷達檢測，按照反射法或透射法進行混凝土試件的檢測，進行多次檢測獲得混凝土試件的相對介電常數(shù)平均值。在一定的混凝土澆筑單位體積用水量條件下，混凝土材料相對介電常數(shù)與混凝土材料強度之間存在相關關系，通過實驗建立混凝土相對介電常數(shù)和混凝土強本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于材料電磁性能的混凝土強度檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：(1)將待測的混凝土按配合比設計進行下料攪拌或在施工現(xiàn)場抽取混凝土樣品，制作成具有長度L、寬度B和高度h的平板式六面體混凝土試件，采用與實際結構相同的條件養(yǎng)護28天；(2)取出步驟(1)養(yǎng)護好的混凝土試件，采用探地雷達對混凝土試件進行至少兩次雷達檢測，所述雷達檢測的方法為反射法；(3)反射法檢測時，在混凝土試件底部放置一塊面積大于混凝土試件的底面積金屬平板，由探地雷達電磁波發(fā)射裝置向混凝土試件發(fā)射電磁波，電磁波進入混凝土試件內部，電磁波傳播到達混凝土試件底部時遇到金屬平板表面，電磁波在金屬平板表面發(fā)生全反射，由探地雷達電磁波接收裝置接收反射回波，并將混凝土試件雷達檢測數(shù)據(jù)進行記錄和存儲；(4)采用探地雷達數(shù)據(jù)分析軟件打開步驟(3)記錄存儲的混凝土試件雷達檢測數(shù)據(jù)，在分析軟件中讀出電磁波在混凝土試件中的雙程傳播時間t；(5)將電磁波在混凝土試件中的雙程傳播時間t代入以下計算公式h＝v×t/2???(1)式中，t是電磁波在混凝土試件中的雙程傳播時間，單位為ns，h為混凝土試件的高度，單位為m，v是電磁波在混凝土中的傳播速度，通過式(1)計算得到電磁波在混凝土中的傳播速度v；(6)將電磁波在混凝土中的傳播速度v代入以下計算公式v=cϵr---(2)]]>式中，c為電磁波在真空中的傳播速度，c＝0.3m/ns，εr為混凝土材料的相對介電常數(shù)；通過式(2)計算得到混凝土材料的相對介電常數(shù)εr；(7)將讀出電磁波在混凝土試件中的雙程傳播時間t按式(1)和式(2)計算出每次檢測的混凝土材料相對介電常數(shù)，取多次檢測計算結果的平均值，得到多次檢測混凝土材料相對介電常數(shù)的平均值；(8)由步驟(7)計算得到的混凝土材料相對介電常數(shù)平均值，代入實驗建立的相對介電常數(shù)與混凝土強度的相關關系曲線模型，得到混凝土強度。...

【技術特征摘要】
1.一種基于材料電磁性能的混凝土強度檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：
(1)將待測的混凝土按配合比設計進行下料攪拌或在施工現(xiàn)場抽取混凝土樣品，制作成
具有長度L、寬度B和高度h的平板式六面體混凝土試件，采用與實際結構相同的條件養(yǎng)護
28天；
(2)取出步驟(1)養(yǎng)護好的混凝土試件，采用探地雷達對混凝土試件進行至少兩次雷
達檢測，所述雷達檢測的方法為反射法；
(3)反射法檢測時，在混凝土試件底部放置一塊面積大于混凝土試件的底面積金屬平板，
由探地雷達電磁波發(fā)射裝置向混凝土試件發(fā)射電磁波，電磁波進入混凝土試件內部，電磁波
傳播到達混凝土試件底部時遇到金屬平板表面，電磁波在金屬平板表面發(fā)生全反射，由探地
雷達電磁波接收裝置接收反射回波，并將混凝土試件雷達檢測數(shù)據(jù)進行記錄和存儲；
(4)采用探地雷達數(shù)據(jù)分析軟件打開步驟(3)記錄存儲的混凝土試件雷達檢測數(shù)據(jù)，
在分析軟件中讀出電磁波在混凝土試件中的雙程傳播時間t；
(5)將電磁波在混凝土試件中的雙程傳播時間t代入以下計算公式
h＝v×t/2(1)
式中，t是電磁波在混凝土試件中的雙程傳播時間，單位為ns，h為混凝土試件的高度，
單位為m，v是電磁波在混凝土中的傳播速度，通過式(1)計算得到電磁波在混凝土中的傳
播速度v；
(6)將電磁波在混凝土中的傳播速度v代...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：周道傳，朱海堂，邵建華，王仁華，周愛兆，董作超，潘志宏，王林，
申請(專利權)人：江蘇科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32