專利名稱：一種測定混凝土早齡期動彈性模量隨時間變化的的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測定混凝土早齡期動彈性模量隨時間變化的的裝置及測定方法，屬于混凝土建筑領域。
背景技術：
土木工程領域中，早齡期混凝土的動彈性模量是非常重要的。目前混凝土彈性模量試驗一般有兩種方法(I)力學原理，利用液壓加載方法測定混凝土 28天后的靜彈性模量(即規(guī)范所采用的方法)，該方法無法測量早齡期混凝土的彈性模量，而且往往只能針對一種情況做相應的研究；(2)無損檢測法，主要利用振動原理或超聲波脈沖原理，該方法測的是混凝土的動彈性模量。振動原理，用簡諧力激振，引起系統(tǒng)共振，從而找到系統(tǒng)的各階固有頻率，由頻率與動彈性模量的關系求出系統(tǒng)的動彈性模量。由于早齡期混凝土的流塑性，裝振動傳感器比較困難，所以目前試驗規(guī)程中的敲擊振動法測的是混凝土 28天后的動彈性模量，不能測量混凝土早齡期動彈性模量。目前工程和試驗中測混凝土早齡期(I天后)動彈性模量用的是超聲波脈沖法，主要是利用超聲波測定混凝土強度，然后利用強度跟彈性模量的關系，推導出混凝土彈性模量值，該方法需要直接在試件表面發(fā)射和接收超聲波。而對于燒注I天內的試件，由于試件未拆模，只能在模具表面發(fā)射和接收超聲波，得到的信號準確性太差，因此無法用超聲波脈沖法準確測出澆注I天內的試件的動彈性模量。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術存在的不足，而提供一種測定混凝土早齡期動彈性模量隨時間變化的裝置及測定方法，該裝置組裝簡單，操作方便，試驗所需儀器較少，可以在澆筑現(xiàn)場進行測量，解決了由于早齡期混凝土的流塑性，振動傳感器難以安裝的問題，而且該測定方法為無損檢測，對試件沒有破壞性，試驗可以對同一試件重復連續(xù)進行，可以準確獲得早齡期動彈性模量隨時間變化規(guī)律。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案一種測定混凝土早齡期動彈性模量隨時間變化的的裝置，包括激勵工具及測試部分、振動響應測試部分、信號記錄部分以及信號處理部分，所述的激勵工具及測試部分包括一 PVC板和一可作用在PVC板上的力錘，在所述的力錘的前端設置有橡膠錘頭，在橡膠錘頭上設置有荷載傳感器，所述的振動響應測試部分為一加速度傳感器，該加速度傳感器設置在所述的PVC板上；所述的信號記錄部分為動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)，所述的信號處理部分為計算機，所述的加速度傳感器和荷載傳感器連接至該動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)的信號輸入端，該動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)的信號輸出端連接至計算機。為了提高試驗精度，所述的加速度傳感器的重量不宜大于30g。所述的PVC板的厚度為5 15mm。為了減少力錘I頭部中的荷載傳感器和加速度傳感器接收信號時產生的誤差，所述的PVC板，應有一定的剛度，厚度應大于5
mm 0所述的測試裝置還包括一放置試件的聚四氟乙烯板。可以減少底板對圓柱體混凝土試件8底部的摩擦。所述的測試裝置還包括一放置試件的海綿墊，海綿墊的厚度為15 30mm。底部接觸面選用海綿墊，是為了減少圓柱體混凝土試件自由振動時的約束。
一種測定混凝土早齡期動彈性模量隨時間變化的測定方法，步驟如下
第一步自制試模，具體如下將一定直徑的圓柱體PVC管截成所要求的長度，將這些圓管對稱割開；然后將兩個半圓管對齊，外面纏上寬的透明膠帶；最后在圓管外表面纏上鐵絲。試驗中還將用到清水脫模劑，直徑為10 搗棒，抹刀，橡皮錘。所述的試模，在圓柱體混凝土試件澆筑的第I d(天)，底部放置在聚四氟乙烯板上；該裝置還可以測混凝土硬化后的彈性模量，圓柱體混凝土試件在Id后拆模，底部放置在海綿墊上。第二步首先測出試模的質量
第三步測量圓柱體混凝土試件攪拌Ih (小時)后的動彈性模量，具體如下
(I)在試模內表面涂一薄層礦物油或其他不與混凝土發(fā)生反應的脫模劑，將圓柱體混凝土試件底部安放在聚四氟乙烯板上?；炷涟韬衔飸謨蓪友b入模內，每層的裝料厚度大致相等。澆注時以試模的縱軸為對稱軸，呈對稱方式裝入混凝土拌合物，澆注完一層后用搗棒攤平上表面。插搗應按螺旋方法從邊緣向中心均勻進行。在插搗底層混凝土時，搗棒應達到試模底部；插搗上層時，搗棒應貫穿上層后插入下層20 30mm ;插到時搗棒應保持垂直，不得傾斜。然后應用抹刀沿試模內壁插拔數(shù)次。每層插搗次數(shù)25次。當所確定的插搗次數(shù)有可能使混凝土拌合物產生離析現(xiàn)象時，可酌情減少插搗次數(shù)至拌合物不產生離析的程度。振實后，然后將試件上端面研磨整平。(2)圓柱體混凝土試件攪拌后大約lh，可以進行測量。在圓柱體混凝土試件上表面放置PVC板，PVC板和圓柱體混凝土試件之間均勻的涂上一層醫(yī)用白凡士林，保證PVC板和圓柱體混凝土試件上表面之間無間隙。加速度傳感器通過橡皮泥固定在PVC板上。
(3)將力錘頭部中的荷載傳感器、加速度傳感器與動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)連接，將動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)與普通計算機連接。力錘頭部中的橡膠錘頭敲擊圓柱體混凝土試件上表面的PVC板使圓柱體混凝土試件發(fā)生振動，PVC板上的加速度傳感器接收振動響應信號。動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)采集加速度傳感器產生的加速度信號和力錘頭部中的荷載傳感器產生的荷載信號，并通過傅里葉轉換功能，得到圓柱體混凝土試件不同齡期的固有頻
率值ZsW。同時測出圓柱體混凝土試件和試模的總質量W2(X),則圓柱體混凝土試件的質
Md)
面面積。測出圓柱體混凝土試件不同時刻的率厶⑷和所對應的密度。第四步該裝置還可測圓柱體混凝土試件硬化后的動彈性模量，圓柱體混凝土試件攪拌Id后，拆掉試模，將圓柱體混凝土試件安放在海綿墊上，重復第三步，測出圓柱體混凝土試件硬化后不同時期的頻率/和所對應的密度。第五步根據(jù)不同時期的頻率厶④和所對應的密度，計算出圓柱體混凝土
試件的動彈性模量為Edif) = p(f){2UDLf。與 現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是
I、本發(fā)明測試裝置中的試模不需拆除，因此在試件澆筑后即可以進行測量。2、本發(fā)明測試裝置可以測量澆筑后至任意齡期的混凝土動彈性模量馬⑷，可以建立澆筑后動彈性模量隨時間的變化規(guī)律。3、本發(fā)明測試裝置采用PVC板安置加速度傳感器和承受力錘施加的荷載。解決了由于早齡期混凝土的流塑性，裝振動傳感器和承受力錘荷載比較困難的問題。而且該測定方法為無損檢測，對試件沒有破壞性，試驗可以重復連續(xù)進行。4、本發(fā)明裝置組裝簡單，操作方便，試驗所需儀器較少，可以在澆筑現(xiàn)場進行測量。
圖I是本發(fā)明測試裝置的未拆模試件主視圖。圖2是本發(fā)明測試裝置的拆模試件主視圖。圖3是本發(fā)明測試裝置的未拆模試件剖面圖。圖4是本發(fā)明測試裝置的整體裝置圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發(fā)明作詳細說明
一種測定混凝土早齡期動彈性模量隨時間變化的裝置及測定方法，包括力錘I、橡膠錘頭2、荷載傳感器3、PVC板4、加速度傳感器5、動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)6、普通計算機7、圓柱體混凝土試件8、試模9、PVC管10、透明膠帶11、鐵絲12、聚四氟乙烯板13、海綿墊14、醫(yī)用凡士林15、橡皮泥16、導線17。采用本發(fā)明一種測定早齡期混凝土動彈性模量隨時間變化的裝置測定早齡期混凝土動彈性模量，測試時包括以下步驟
將力錘I頭部的荷載傳感器3、加速度傳感器5與動態(tài)信號采集儀6連接，將動態(tài)信號采集儀6與計算機7連接。力錘I敲擊混凝土試件上表面PVC板4使圓柱體混凝土試件8發(fā)生振動，加速度傳感器5接收振動響應。動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)6采集加速度傳感器5和力錘I產生的信號，并通過傅里葉轉換功能得到圓柱體混凝土試件8隨時間變化的固有
頻率值/j(<)，由頻率和時刻試件的密度,可以得到圓柱體混凝土試件8的動彈性模量為 A(I) = P(I) (2/#)i)2。
權利要求
1.一種測定混凝土早齡期動弾性模量隨時間變化的的裝置，包括激勵工具及測試部分、振動響應測試部分、信號記錄部分以及信號處理部分，所述的激勵工具及測試部分包括一 PVC板(4)和一可作用在PVC板上的カ錘(I )，在所述的カ錘(I)的前端設置有橡膠錘頭(2)，在橡膠錘頭(2)上設置有荷載傳感器(3)，所述的振動響應測試部分為ー加速度傳感器(5)，該加速度傳感器(5)設置在所述的PVC板(4)上；所述的信號記錄部分為動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)(6)，所述的信號處理部分為計算機(7)，所述的加速度傳感器(5)和荷載傳感器(3)連接至該動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)(6)的信號輸入端，該動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)(6)的信號輸出端連接至計算機(7)。
2.根據(jù)權利要求I所述的測定混凝土早齡期動弾性模量隨時間變化的的裝置，其特征在于所述的PVC板的厚度為5 15mm。
3.根據(jù)權利要求I所述的測定混凝土早齡期動弾性模量隨時間變化的的裝置，其特征在干所述的測試裝置還包括一放置試件的聚四氟こ烯板(13)。
4.根據(jù)權利要求I所述的測定混凝土早齡期動弾性模量隨時間變化的的裝置，其特征在于所述的測試裝置還包括一放置試件的海綿墊，海綿墊的厚度為15 30_。
5.ー種采用權利要求I所述裝置測定混凝土早齡期動弾性模量隨時間變化的方法，其特征在于步驟如下 第一歩自制試模(9)，具體如下將一定直徑的圓柱體PVC管截成所要求的長度，將這些圓管對稱割開；然后將兩個半圓管對齊，外面纏上寬的透明膠帶(11);最后在圓管外表面纏上鐵絲(12)； 第二歩首先測出試模的質量M1 ； 第三步測量圓柱體混凝土試件(8)攪拌I h后的動彈性模量，具體如下 (1)在試模內表面涂ー薄層礦物油或其他不與混凝土發(fā)生反應的脫模劑，將圓柱體混凝土試件(8)底部安放在聚四氟こ烯板(13)上，混凝土拌合物應分兩層裝入模內，每層的裝料厚度大致相等，澆注時以試模的縱軸為對稱軸，呈對稱方式裝入混凝土拌合物，澆注完一層后用搗棒攤平上表面，插搗應按螺旋方法從邊緣向中心均勻進行，在插搗底層混凝土時,搗棒應達到試模底部；插搗上層時,搗棒應貫穿上層后插入下層20 30mm ;插到時搗棒應保持垂直，不得傾斜，然后應用抹刀沿試模內壁插拔數(shù)次，每層插搗次數(shù)25次，當所確定的插搗次數(shù)有可能使混凝土拌合物產生離析現(xiàn)象時，可酌情減少插搗次數(shù)至拌合物不產生離析的程度；振實后，然后將圓柱體混凝土試件(8)上端面研磨整平； (2)圓柱體混凝土試件(8)攪拌后大約lh，進行測量，在圓柱體混凝土試件(8)上表面放置PVC板(4)，PVC板(4)和圓柱體混凝土試件(8)之間均勻的涂上ー層醫(yī)用白凡士林(15)，保證PVC板(4)和圓柱體混凝土試件(8)上表面之間無間隙，加速度傳感器(5)通過橡皮泥(16)固定在PVC板(4)上，將カ錘(I)頭部中的荷載傳感器(3)、加速度傳感器(5)與動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)(6)連接，將動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)(6)與普通計算機(7)連接； (3)カ錘(I)敲擊圓柱體混凝土試件(8)上表面的PVC板(4)使圓柱體混凝土試件(8)發(fā)生振動，PVC板(4)上的加速度傳感器(5)接收振動響應信號，動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)(6)采集加速度傳感器(5)產生的加速度信號和カ錘(I)頭部中的荷載傳感器(3)產生的荷載信號，并通過傅里葉轉換功能，得到圓柱體混凝土試件(8)不同齡期的固有頻率值ムω,同時測出圓柱體混凝土試件(8)和試模(9)的總質量M2(t) ,則圓柱體混凝土試件(8)的質量為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測定混凝土早齡期動彈性模量隨時間變化的的裝置及方法，裝置包括激勵工具及測試部分、振動響應測試部分、信號記錄部分以及信號處理部分，激勵工具及測試部分包括一PVC板和一可作用在PVC板上的力錘，在力錘的前端設置有橡膠錘頭，在橡膠錘頭上設置有荷載傳感器，振動響應測試部分為一加速度傳感器，該加速度傳感器設置在PVC板上；信號記錄部分為動態(tài)信號測試與分析系統(tǒng)，信號處理部分為計算機。本發(fā)明裝置結構簡單，拆卸方便，所需材料及儀器少，屬于無損檢測，試驗可以重復連續(xù)進行，不僅適用于科研，而且適用于施工現(xiàn)場對早齡期混凝土動彈性模量的測定。
文檔編號G01N29/04GK102636565SQ20111037579
公開日2012年8月15日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權日2011年11月23日
發(fā)明者張今陽, 段小芳, 沈德建, 袁嬌嬌, 陸培娟 申請人:河海大學