基于微波特性预测早龄期水泥基材料强度研究

发布时间：2020-05-25 10:24

【摘要】：以波兰特水泥为基础的水泥基材料是现代最主要的建筑材料之一,尤其混凝土更是目前土木工程中使用量最大、应用范围最广的建筑材料。但是由于混凝土是典型的脆性材料,难以满足实际工程中对材料延性的需求。因此,以工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,简称ECC)为代表的高延性纤维增强水泥基材料得到了研究者的高度重视。目前,我国评价水泥基材料质量采用的方法存在养护周期长且不能完全反映结构上水泥基材料真实状态的不足。基于此,在早龄期预测结构上水泥基材料的强度就显得尤为重要。目前工程界广泛使用早期推定混凝土强度的方法,存在增加混凝土孔隙率等诸多不足。而无损检测技术通过利用声、电、光、热等手段,能够实现在不影响水泥基材料性能的前提下对其强度进行预测。本课题利用无损检测技术,透过水泥基材料的复介电常数、等效电导等微波特性参数实现对其早期强度的预测。以国标混凝土和ECC这两种水泥基材料为研究对象,以预测不同水灰比(或水胶比)早龄期水泥基材料强度为研究目的,进行了以下几部分内容:(1)通过对四种常用型号国标混凝土的配合比设计,得到符合国家标准规范的国标混凝土试块。接下来依次在3d、7d、14d和28d对国标混凝土进行传统的基本力学试验,得到混凝土的抗压强度。同时在国标混凝土试块脱模后一周内测量其复介电常数,此外还针对28d混凝土进行回弹值的测量试验。(2)分析国标混凝土复介电常数在频率范围0.03~10.03 GHz内的变化规律并利用改进后的Jonscher模型对其进行拟合。在此基础上进一步得到混凝土复介电常数与龄期的拟合模型。然后,通过使用MATLAB软件建立国标混凝土抗压强度分别与其复介电常数实部和虚部的相关关系模型。(3)采用三种水胶比进行ECC配合比设计并制备试块,试块尺寸符合相关国家规范。依次在3d、7d、14d和28d对ECC进行传统破坏性试验,得到ECC的抗压强度和抗弯强度。与此同时,在脱模后一周内对ECC进行等效电导的测量。(4)基于试验结果建立ECC抗压强度、抗弯强度和等效电导与龄期的拟合模型。在此基础上进一步得到ECC等效电导分别与抗压强度和抗弯强度的相关关系模型。最后,针对ECC抗压强度与抗弯强度之间的关系,通过ECC抗压强与抗弯强度的预测曲线,得到二者的关系模型并验证其正确性。
【图文】：

同轴,电介质材料,连接头

图 1.1 开口同轴探头法测量示意图同轴探头的测量频率范围是 0.2~20 GHz，，它是由两个同轴导电的其几何尺寸如图 1.2 所示。同轴探头的内径是探头的核心部分，mm；外径则是中空的圆柱体，其直径是 19.0mm。内外径两个筒电介质材料聚四氟乙烯充满，从而使同轴探头的设计阻抗（1/Y连接头

同轴,几何尺寸

图 1.1 开口同轴探头法测量示意图同轴探头的测量频率范围是 0.2~20 GHz，它是由两个同轴导电的其几何尺寸如图 1.2 所示。同轴探头的内径是探头的核心部分，mm；外径则是中空的圆柱体，其直径是 19.0mm。内外径两个筒电介质材料聚四氟乙烯充满，从而使同轴探头的设计阻抗（1/Y同轴探头短路件蒸馏水
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】