[发明专利]一种考虑地域气温特征的冻融循环试验制度设计方法

说明书

本发明涉及混凝土抗冻性能评价技术领域，提供了一种考虑地域气温特征的冻融循环试验制度设计方法。本发明基于多年历史气温数据的统计分析，考虑日温差、正负温交替次数、降温速率等统计指标，并结合静水压理论建立了考虑地域气候特征的冻融循环试验制度设计方法，可实现在实验室内复现不同地域真实服役环境下混凝土遭受的冻融作用，从而更为准确的评价混凝土在不同冻融制度下的劣化过程，解决了原有规范推荐单一冻融作用制度评价混凝土抗冻性优劣不准确的难题。

技术领域

本发明涉及混凝土抗冻性能评估技术领域，尤其涉及一种考虑地域气温特征的冻融循环试验制度设计方法。

背景技术

混凝土冻融破坏指在正负温交替作用下，混凝土表层剥落、材料疏松、强度退化的现象。

人工模拟冻融作用通常根据GB50082-2009中的快冻法进行，其中在(-18±2)℃～(5±2)℃的正负温下每2～4h内完成一次冻融循环，通过动弹模等指标随冻融循环次数的变化情况评估混凝土的抗冻性能。

然而，在实际服役环境中，不同地区的日温差、正负温交替次数、降温速率以及冻融月份等存在较大差异，规范推荐的快冻法是一种标准化方法，上述方法中每次冻融循环试验的冻融制度都相同，难以真实反映实际环境下混凝土的冻融劣化历程，将快冻法对混凝土抗冻性能测试结果用于指导工程实际存在明显误差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种考虑地域气温特征的冻融循环试验制度设计方法。本发明可实现在实验室内复现不同地域真实服役环境下混凝土遭受的冻融作用，评价结果更加准确。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种考虑地域气温特征的冻融循环试验制度设计方法，包括以下步骤：

(1)统计试验地区m年的历史温度数据，根据温度数据筛选出代表性冻融月份；所述代表性冻融月份为混凝土发生冻融循环次数最多的前n个月份；n≥1，m≥10；

(2)将每个代表性冻融月份分为上旬、中旬和下旬三个时间段，统计每个时间段历史日温度的最大值和最小值；对各个时间段历史日温度的最小值进行频次分析，并计算日温度最小值的均值作为冻融循环试验的最低温度代表值；对各个时间段历史日温度的最大值进行频次分析，并计算日温度最大值的均值作为冻融循环试验的最高温度代表值；以每个时间段选取的最低温度代表值和最高温度代表值为一组冻融循环试验温度数据，共得到3n组冻融循环试验温度数据；

(3)根据式1确定每组冻融循环试验温度数据下，在室内加速环境中进行冻融循环试验的次数：

式1中：N_s为实际环境中每个时间段发生冻融循环的次数，N_acc为在室内加速环境中进行冻融循环试验的次数；t_s表示实际环境中每次冻融循环的极值温度变化时间，单位为h，t_acc表示室内环境中每次冻融循环的降温时间，单位为h；

(4)按照所述冻融循环试验温度数据的时间顺序，根据步骤(3)计算所得每组冻融循环温度数据下在室内加速环境中进行冻融循环试验的次数，进行混凝土的冻融循环试验。

优选的，所述m为10～20。

优选的，所述代表性冻融月份的筛选方法包括：统计m年内历史日温度的最大值和最小值，根据日温度的最大值和最小值确定混凝土在当天是否发生冻融循环，计算每个月的平均冻融循环次数，选取平均冻融循环次数最多的前n个月份作为代表性冻融月份；确定发生冻融循环的标准为：日最高温度大于0℃，且日最低温度小于-3℃。

优选的，所述代表性冻融月份的个数的确定方法包括：根据试验地区m年的历史温度数据，统计试验地区的年均冻融循环次数，记为N_year，以每个月为30天计，代表性冻融月份的个数通过式2进行计算：