[发明专利]严寒地区混凝土伸缩缝施工水化历程监测方法

说明书

本发明公布了属于土木工程领域的一种严寒地区混凝土伸缩缝施工水化历程监测方法；本监测方法分为6个步骤，先通过实验室和现场测试获得时间‑温度数据序列，并进行拟合，计算出表观活化能；然后对实验室获得的龄期‑强度数据进行拟合，通过等效龄期法获得本伸缩缝的强度场，并基于强度场中强度最薄弱的部位做出终止养护或开放交通的决定；本发明所提出的方法可使得混凝土的强度充分发展，避免出现混凝土的早期损伤；还可对混凝土的配合比设计、制备和养护进行指导，以使得混凝土中具有期望的温度场，并在设定的龄期达到期望的强度；本发明可以确保即便在严寒地区伸缩缝的特殊情况下，也可以准确判断出强度场中强度最小的位置。

技术领域

本发明属于土木工程领域，具体涉及一种严寒地区混凝土伸缩缝施工水化历程监测方法。

背景技术

在严寒地区进行混凝土施工，尤其是混凝土伸缩缝这样的小体积、大比表面积的混凝土结构，通常会面临混凝土凝结时间滞后、强度发展缓慢、甚至发生冻融破坏的问题。导致这些现象的原因通常是由于混凝土入模温度低、混凝土伸缩缝周围的基础从混凝土中吸热、以及混凝土向大气散发热量，使得混凝土本身在水化期间的温度较低，甚至被冻结。混凝土的水化对于温度而言是一种正反应，即升高温度可以促进混凝土的水化，因此严寒地区的低温会阻碍甚至阻止混凝土水化历程的进展，使得混凝土凝结时间滞后、强度发展缓慢、甚至发生冻融破坏。

一般而言，如果工期允许(如混凝土结构允许在7天后拆模)，混凝土水化期间，适宜的外界环境温度应保持4至25摄氏度之间。但对于严寒地区，其日气温中有低于4摄氏度的时段，因此会制约混凝土强度的发展，甚至产生冻融破坏。为保障严寒地区所制备混凝土伸缩缝的品质，可通过提升混凝土的制备温度来保障混凝土的入模温度，常见手段是加热混凝土的拌合用水，利用水的高比热容特性来提高新拌混凝土的温度；另一方面的措施是加强对浇注入模混凝土的保温，利用混凝土中胶凝材料的水化热来保障和促进混凝土的水化。

混凝土伸缩缝一方面的作用是消除桥面板之间或桥面-路面之间，由于日温差或年温差的变化导致的温度应力；另一方面的作用是承受竖向的车辆荷载作用。浇注于混凝土伸缩缝中的混凝土通过水化作用产生强度，达到固结金属伸缩缝和抵抗车辆荷载的目的。

然而，浇注于混凝土伸缩缝中的混凝土，由于边界散热效应(与混凝土接触的低温路基或空气的吸热所导致)，其中各点的温度并不相同，呈现出一个温度场。由于混凝土水化对温度的依赖性，因此，伸缩缝中混凝土强度的发展历程也不是处处一致，而是呈现出一个强度场。

当前，混凝土伸缩缝中混凝土的质量验收或开放交通之前，常见的混凝土伸缩缝中混凝土强度的评估方法采用成熟度方法或回弹法，其中成熟度方法利用埋设于伸缩缝中央的温度传感器测量的温度历程来计算，回弹法使用回弹仪来测量伸缩缝中混凝土上表面的强度。这两种方法都没有充分考虑混凝土的强度场，常由于混凝土伸缩缝中混凝土整体的承载能力不足而导致凹陷或开裂现象。

实际工程中，常通过埋设在伸缩缝中央(长度、宽度和高度的中央)出的温度传感器测得的数据来计算等效龄期强度，或使用回弹仪在伸缩缝的表面进行回弹强度测试，以确定终止养护或开放交通的时间。但是这两种手段都高估了伸缩缝中混凝土的强度，使用这两种手段所做出终止养护或开放交通的决定，会使得混凝土面临早期损伤的风险。

对于混凝土伸缩缝中混凝土水化历程的不一致导致的强度不一致，以及由此造成的工程质量问题，国内外还没有系统的研究成果。本专利从伸缩缝中混凝土水化历程监控、温度场分析和强度场分析的角度，提出混凝土伸缩缝施工水化历程监测方法，以提升严寒地区混凝土伸缩缝施工质量监测方法和控制手段。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中的缺陷，发明了一种严寒地区混凝土伸缩缝施工水化历程监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、在实验室的标准条件下制备混凝土试样，获取实验室时间-温度数据序列和标准龄期-强度数据序列；