升拓技术—混凝土弹性模量检测.doc

升拓技术混凝土弹性模量检测 升拓资料库X混凝土检测04 走进升拓 感受未来 sensing the future 升拓技术混凝土弹性模量测试（四川升拓检测技术有限责任公司，四川 成都 610045） 摘要：在本系统中，采用冲击弹性波作为测试媒介，通过测试弹性波的波速，据此计算材料的动弹性模量和推算相应的静弹模，进而根据静弹模与抗压强度的相关关系推算混凝土的抗压强度。其核心在于精确地测试混凝土材料的弹性模量。关键词：混凝土检测，预应力检测，混凝土弹性模量检测，无损检测，升拓技术在本系统中，采用冲击弹性波作为测试媒介，通过测试弹性波的波速，据此计算材料的动弹性模量和推算相应的静弹模，进而根据静弹模与抗压强度的相关关系推算混凝土的抗压强度。其核心在于精确地测试混凝土材料的弹性模量。混凝土的弹性模量不仅影响到结构的变形，而且也是反映混凝土质量、耐久性的重要指标：1） 可以反映材料的刚性特性，在结构的变形计算中是重要的参数。特别是对于高强度混凝土，简单地采用抗压强度反推弹模的方法往往具有较大的误差；2） 混凝土材料的老化往往先从弹模的降低开始，而新建结构的施工不良也会在弹模方面有所显现。为此，在高铁梁的施工中，不仅要求控制抗压强度（通常为C50），也要求控制弹模在34.5GPa以上。在本系统中，弹模的测试主要是通过对波速的测试。对于1维均质弹性体，其弹性模量与弹性波P波波速的关系可以表示为： (1-1)其中，为材料的密度，对于混凝土，一般为2400kg/m3左右。当测试对象为2维或3维时，P波速度有一定的变化。2维： （1-2) 3维： （1-3）而对于表面波（瑞利波），其关系可以表示为： 瑞利波： （1-4）一般来说，混凝土的动泊松比为0.20.25，其不同波速间的比较如下：表 1-1 混凝土弹性模量测试项目一览表动泊松比0.201.051.020.5881.780.251.101.030.5811.89需要指出的是，上面得到的是材料在小应变条件下的动弹性模量（），而非静弹性模量。对于钢材这样的均质弹性材料，与非常接近，而对于混凝土这样的非线性材料而言，与之间则有一定的差异。英国钢筋混凝土结构设计规范BS8110（Part2）中，对于高性能混凝土（GPa）： （1-5）而根据Neville 11的研究成果，有：（1-6）在本系统中，采用了3-6式的计算方法。由于测试对象和测试位置的不同，在系统中也集成了多种测试方法。主要有：1） 基于反射特性的测试方法，如冲击回波法；2） 基于透过特性的测试方法，如单面传播法和双面透过法。表 12混凝土弹性模量测试项目一览表方法测试方案测试对象梁、柱构件冲击回波法在构件的侧面、内面测试构件局部的混凝土质量单面传播法双面透过法在构件的两端测试较大范围的混凝土质量板构件冲击回波法在板的上表面测试需预先测出板的厚度单面传播法试件冲击回波法在试件的一端测试棱形试件、标准试件弹性模量的验证1）金属材料的验证对于钢材等金属材料，其材质均匀，动、静弹性模量之间基本一致（低碳钢的弹性模量在200210GPa之间，平均为206GPa）。因此，利用对金属材料弹性模量的测定，可以验证我们开发的测试方法和设备。表2-1和图2-1表示了我们利用不同方法对钢筋弹性模量的测试的结果。表2-1钢筋弹性模量测试结果（单位：GPa）钢筋长度(m)单面反射法双面透过法(打击) 双面透过法(冲击测试值相对误差测试值相对误差测试值相对误差0.5 206.60.29%174.4-15.34%180.9-12.18%1.0 209.11.50%2060.00%208.31.12%2.1 207.80.87%207.80.87%206.70.34%3.5 206.50.24%206.10.05%205.8-0.10%5.5 205.5-0.24%205.2-0.39%208.71.31%图2-1钢筋弹性模量测试结果图可以看出，当钢筋长度较短（如小于1m），由于波的到达时刻的读取误差，使得用透过法测得的误差较大，建议采用单面反射法测试。对于钢筋长度大于1m时，各种测试方法均能够很好的测试，充分说明了本技术测试的可靠性和精度。此外，我们也对钢柱及钢绞线进行了验证试验。表2-2 金属验证测试结果一览测试对象钢柱钢绞线直径/长度D140、厚4mm/1.52.5mD7、360m模量/密度200210GPa、7800kg/m3196GPa、7800kg/m3理论波速（km/s）5.065.195.01实测波速（km/s）5.18（1%）5.00（1%）2）混凝土材料的验证我们在国内外不同单位也进行了弹性模量验证试验。试验条件如下：表2-3 混凝土梁弹性模量验证测试条件一览测试单位测试对象本系统检测方法验证方法（株）技研.大型试块圆柱体试件单面传播法静载+应变片中铁二局祁东梁厂棱形试件单面重复反射法静载+位移计清华大学水利系棱形试件单面重复反射法共振法试验 照片2-1 混凝土梁弹性模量验证测试图2-2 混凝土弹性模量验证结果图从图中可以