【摘 要】
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混凝土是由水泥或者掺合料与砂子和石子及水(可含外加剂)按一定比例配合经搅拌形成的一种多相复合材料。凝结硬化是混凝土力学性能形成的关键因素,凝结硬化过程的质量控制对建筑物的质量与安全有很大影响。在影响混凝土性能的诸多因素中水灰比是一项比较重要的指标,不仅影响混凝土坍落度,还影响凝结时间。声波检测技术是一种高精度、应用广泛的无损检测技术。考虑凝结硬化过程的声波特性变化,将声波无损检测技术应用到混凝土凝
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混凝土是由水泥或者掺合料与砂子和石子及水(可含外加剂)按一定比例配合经搅拌形成的一种多相复合材料。凝结硬化是混凝土力学性能形成的关键因素,凝结硬化过程的质量控制对建筑物的质量与安全有很大影响。在影响混凝土性能的诸多因素中水灰比是一项比较重要的指标,不仅影响混凝土坍落度,还影响凝结时间。声波检测技术是一种高精度、应用广泛的无损检测技术。考虑凝结硬化过程的声波特性变化,将声波无损检测技术应用到混凝土凝结硬化过程中,建立凝结硬化过程混凝土坍落度、贯入阻力与声波特性之间的关系,本文主要研究内容及结果如下:(1)设计了一种混凝土凝结硬化过程的检测装置,包括模具、激励与接收换能器,利用此装置研究了在不同水灰比条件下混凝土凝结硬化过程中声波特性的变化。结果表明随着时间的增长,纵波波速逐渐增大,在同一时刻,随着水灰比的增大,纵波波速逐渐减小。混凝土主频随时间变化关系曲线呈现出三阶段变化趋势,开始一段时间内主频变化很小,随后随龄期缓慢增加,初凝后其主频增长速度极快,终凝后保持基本不变。(2)通过试验建立了坍落度与纵波波速的关系,可用于声波波速评价混凝土凝结硬化过程中质量的变化。同时利用贯入阻力法对混凝土的初、终凝时间进行了测量,分析了不同时间段内贯入阻力的变化,并建立了贯入阻力与纵波波速的关系。结果表明采用二次函数更能反应坍落度与纵波波速以及坍落度损失率之间的关系,贯入阻力与纵波波速的关系则可以利用幂函数模型来进行拟合。(3)通过有限元研究了粗骨料的级配以及水灰比对声波特性的影响。通过建立粗骨料随机分配水泥砂浆中的二维混凝土物理简化模型,模拟超声波在混凝土中传播的声学特性。结果表明骨料对混凝土波速有增强的作用,在一定范围内骨料数量越多,对波速增强越明显,波速随水灰比增加而降低,首波幅值随时间的增加而逐渐增加,而主频的变化规律则没有波速变化的那么明显。本文对混凝土凝结硬化过程的声波特性进行研究,为利用声波特性评价混凝土凝结硬化过程中的质量提供理论与实践指导,促进混凝土凝结硬化过程的检测朝着人工智能化方向发展。
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