混凝土潮湿养护效率的电阻率评价方法研究

论文摘要

要使混凝土获得充分的潜在性能,合理充分的养护是必须的,尤其是早期的充分潮湿养护。然而,混凝土施工过程中并未给予足够的重视,甚至经常被完全忽视。其主要因为是目前尚没有一种有效的方法对混凝土的养护效果进行定量评价,对早期不良养护造成的后期混凝土质量的下降无法进行后评估,也无法在合同中对养护达到的效果进行约束。因此,准确评价混凝土的养护效率,有益于混凝土的质量控制。混凝土的电阻率对其内部含水率的影响非常敏感,混凝土含水率越高,电阻率越低,良好养护的混凝土在早期通常含有比较高的含水率,因此其电阻率比较低,而且由于不同养护情况下混凝土的含水率变化只在距离表层较小区域内,本文通过研究不同养护条件下表层混凝土电阻率的变化规律,来建立混凝土潮湿养护效率的电阻率评价方法。为了保证电阻率测量值稳定,首先研究了采用恒电位仪测量混凝土电阻率的稳定性和复现性,通过恒电位仪和数字万用表对阻值为0.33～100 k?十二个标准电阻进行了测试,发现恒电位仪与数字万用表测试电阻具有良好的相关性,而恒电位仪测试高电阻更为稳定,因此采用恒电位仪测试具有高电阻特性的混凝土电阻率更为合适。进一步采用恒电位仪研究了电极间距、离子浓度、电极与混凝土接触面积等因素对混凝土电阻率测试结果的影响,表明恒电位仪可以用于混凝土电阻率的测量,特别是比较容易获得稳定测试结果。设计了埋入深度10、20、30、40 mm和50 mm的多对电极可测量混凝土试件距表面不同位置的电阻率,混凝土的水灰比从0.25到0.45范围内变化,考虑到粉煤灰在混凝土中普遍采用,粉煤灰掺量在0%～50%范围内变化,采用水中养护6、13 d和27 d,以及自然干燥(不养护)、湿布覆盖、薄膜覆盖和涂刷养护剂等多种养护方式;同时还研究环境湿度变化对混凝土表层电阻率的影响。结果显示,混凝土表面层0～2 cm的电阻率对养护条件非常敏感,而混凝土表层3 cm以下的电阻率对养护条件的敏感性较小;掺加粉煤灰的混凝土对养护条件变化更为敏感;水养时间越长,混凝土表层电阻率随深度的变化越小,较短时间水中养护的粉煤灰混凝土的表层电阻率明显高于普通混凝土的电阻率;混凝土表层电阻率对环境相对湿度非常敏感,环境相对湿度降低,电阻率升高,环境相对湿度升高,电阻率降低。根据良好养护的混凝土表层与内部的电阻率差通常保持一个较小值的特点,通过对比分析不同养护条件下、混凝土水灰比以及粉煤灰掺量变化条件下混凝土表层电阻率变化规律,以不同位置电阻率之间的关系来建立混凝土的潮湿养护效率的评价方法。结果显示,以距离表面1 cm、2 cm的混凝土电阻率平均值和距离表面4 cm、5 cm的混凝土电阻率平均值之差ρd,能比较好地反映养护条件变化;混凝土28 d的ρd最为适合评价混凝土的养护效果;以ρd值评价混凝土养护效果,可排除混凝土本身性质的影响,而只与养护条件有关。为了使电阻率法能有效应用于混凝土养护效果的现场评定,对预埋电极与钻孔后埋置电极的电阻率测试结果相关性,并采用1000 mm×1000 mm×100 mm的大尺寸试件进行试验,还研究了电极形式以及钢筋的影响。结果显示,对于接近实际混凝土结构尺寸的试件,以28 d的ρd值来评价混凝土的养护效果仍然有效;预埋电极与钻孔后埋置电极的电阻率测试结果有非常好的相关性,棒状电极可以取代片状电极更有利于钻孔后埋置电极,表明实际工程应用无需预埋电极,可在测试前钻孔后埋置电极进行电阻的测量,这不仅有利于自由选取测试点,也更便于现场对混凝土养护效果的评价。采用电阻率法可实现对混凝土潮湿养护效果的评价,有望能发展成为混凝土养护效果进行现场检测的方法,进一步的研究可根据混凝土浸水后不同深度电极对的电阻率变化特征,再现混凝土的养护历程,实现对其养护效果的后评估。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 符号索引
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及课题的提出
• 1.2 养护的原理
• 1.2.1 新浇筑混凝土的湿度损失
• 1.2.2 温度的影响
• 1.2.3 养护时间的影响
• 1.3 国内外研究进展
• 1.3.1 HPC 养护方法的研究
• 1.3.2 养护对混凝土性能影响的研究
• 1.3.3 现有养护效率评价方法
• 1.4 本文研究工作的提出
• 1.5 研究思路及内容
• 2 原材料和实验研究方法
• 2.1 原材料
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 细集料
• 2.1.3 粗集料
• 2.1.4 粉煤灰
• 2.1.5 减水剂
• 2.1.6 拌合水
• 2.1.7 养护剂
• 2.1.8 混凝土配合比
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 试件及养护
• 2.2.2 物理力学性能的实验方法
• 2.2.3 表面渗水性实验
• 2.2.4 混凝土电性能的测试
• 3 混凝土电阻率的恒电位仪测试方法研究
• 3.1 混凝土电阻率测量原理
• 3.1.1 混凝土电阻率测量方法
• 3.1.2 恒电位仪用于混凝土电阻测量
• 3.2 恒电位仪用于电阻测试的有效性
• 3.3 恒电位仪二电极法测试混凝土电阻数据离散性分析
• 3.4 恒电位仪测试混凝土电阻率电极布置方式研究
• 3.5 养护环境对混凝土电阻率的影响
• 3.6 本章小结
• 4 混凝土电阻率随养护条件的变化规律研究
• 4.1 混凝土电阻率与含水率的关系
• 4.2 混凝土电阻率的多对电极测量
• 4.2.1 多对电极的布置
• 4.2.2 有效性验证试验
• 4.3 不同养护条件下混凝土电阻率变化
• 4.3.1 养护方法变化
• 4.3.2 环境湿度变化
• 4.3.3 潮湿养护时间变化
• 4.3.4 不同养护环境下养护时间对电阻率的影响
• 4.4 不同龄期混凝土表层电阻率变化规律
• 4.5 本章小结
• 5 混凝土养护效率的电阻率评价方法
• 5.1 混凝土表层电阻率变化规律
• 5.2 混凝土表层内外电阻率比值的变化规律
• 5.3 混凝土表层电阻率与内部电阻率变化规律的比较
• 5.4 混凝土养护效率电阻率评价方法
• 5.4.1 混凝土内外电阻率差（ρd）的变化规律
• 5.4.2 混凝土内外电阻率差（ρd）与混凝土渗水量的关系
• 5.4.3 混凝土养护效率电阻率（ρd）评价标准
• 5.5 非正常养护条件下养护效果评价方法的探讨
• 5.6 本章小结
• 6 混凝土养护效率电阻率评价方法的应用探索
• 6.1 试验材料与条件
• 6.1.1 原材料
• 6.1.2 混凝土配合比
• 6.1.3 电极的选择
• 6.1.4 试件制作、电极埋置以及电阻测量
• 6.1.5 导电介质的选择
• 6.1.6 环境和养护条件
• 6.2 棒状铜电极用于电阻率测量的有效性
• 6.2.1 Φ8 mm 铜棒状电极与10 mm×10 mm 铜片电极的比较
• 6.2.2 预埋电极与钻孔后埋置电极的比较
• 6.3 不同养护条件下大尺寸混凝土试件的表层电阻率
• 6.3.1 养护龄期对混凝土表层电阻率的影响
• 6.3.2 钢筋对混凝土表层电阻率测量的影响
• 6.3.3 预埋电极与钻孔后埋置电极的电阻率测量结果比较
• 6.3.4 混凝土潮湿养护效果的评价
• 6.4 本章小结
• 7 结论
• 7.1 结论
• 7.2 有待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读博士学位期间取得的科研成果目录