[发明专利]一种测定轻集料弹性模量的方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料和微观力学的交叉领域，更具体涉及利用微观力学的均匀质法的迭代稀释模型结合试验数据测定轻集料弹性模量的方法，该方法适用于正确评价轻集料的力学性能参数。

背景技术

弹性模量是工程材料重要的性能参数，可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。正确地获得轻集料的弹性模量是确定轻集料混凝土受力状态下内在应力分布，研究轻集料混凝土的破坏机理和研制高强轻集料混凝土的基础。目前轻集料主要的产品为粘土陶粒和页岩陶粒，由于轻集料在高温烧制后，产品已经是5-40mm的微小颗粒，所以不能依靠传统的针对岩石样本（标准圆柱体）的试验方法（单轴压缩变形试验）获得材料的弹性模量。因此轻集料的平均弹性模量很难估计，国内技术规范中还没有标准的测量方法。国外的相关测定技术中，有声波法、应变片法等来确定轻集料的弹性模量，这些方法有一些明显的缺陷。比如声波法在测量前，需要对一颗轻集料两端打磨平整，变成两个平行的表面，才能安装声波的发射和接受装置，打磨过程中不可避免的要去掉了轻集料颗粒坚硬的外壳，从而引起了测量对象的改变。应变片法在实施过程中同样要处理轻集料颗粒的表面，改变了测量对象的初始状态。另外，这种方法需要针对颗粒逐一测量，测量的数量过少没有统计意义，测量的数量过多也十分消耗人力物力。在国际混凝土协会（CEB）的轻集料混凝土技术文献中，轻集料的动弹性模量是根据经验公式（公式1）预估的，模量的单位为MPa，密度的单位是kg/m³。

E＝8000×(ρ_a/1000)²      公式1

该公式给出了弹性模量平均值，但实际离散区间很大。另外该公式仅仅单纯依靠一个参数：即“密度”来估计轻集料的弹性模量是不全面的，不能全面的反映轻集料颗粒的综合信息。因为，轻集料颗粒在高温烧制的生产过程中在内部产生了很多空隙，针对不同类型的轻集料，其内部的微观结构导致了骨料的吸水量和形成混凝土后的界面过渡区（ITZ）产生了差别，这些都对轻集料的弹性模量都会造成影响。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种测定轻集料（粘土陶粒、页岩陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀矿渣珠粉、煤灰陶粒等）弹性模量的方法。方法易行,操作简便,特别适用于因轻集料颗粒细小而无法用传统方法测量弹性模量的情况，保证了测量对象的完好性，降低了由于试验样本的个体偏差造成误差的可能性，通过本测量求出的轻集料弹性模量比较准确地反映了混凝土材料内轻集料的弹性特征，为模拟混凝土弹性模量，制备轻集料混凝土提供了优质的试验数据。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：利用微观力学的均匀质方法，根据混凝土的力学性能试验数据反推轻集料的弹性模量。

一种测定轻集料弹性模量的方法，其步骤是：

1）制备混凝土试件，通过力学试验确定力学参数

步骤如下：

（1）确定水泥砂浆和混凝土各组分的配合比:分为两个层次。A，确定纯水泥砂浆的配合比，其中水灰比（质量比）控制在0.29-0.45范围内；B，确定混凝土的配合比，其中保持混凝土中水泥砂浆部分的配合比不变，按照体积比V_a，加入轻集料，确定轻集料混凝土各种组分的配合比。从而保证每一种轻集料混凝土试件中的水泥砂浆的配比和纯水泥砂浆试件的配比是完全一致的，仅仅只是轻集料的体积在变化。另外，为了防止轻集料过少产生离析，体积比（轻集料体积占整个混凝土体积的比例）应控制在25％-45%范围内。

以水灰比为x（控制在0.29-0.45之间）的水泥砂浆和混凝土为例,其各组成成分的质量比为：

水泥砂浆：水泥∶水∶河沙∶减水剂=1∶x∶1.4∶y

混凝土：水泥∶水∶河沙∶减水剂∶轻集料∶=1∶x∶1.4∶y∶z

y的取值应该保证拌合后水泥砂浆的坍落度在15mm-20mm之间，推荐值为水泥用量的0.2-5%。

z的取值根据轻集料的体积比（25%45%）和轻集料干密度共同确定。

如果配置高强度混凝土，可加入硅粉，其质量比为：水泥﹕硅粉=1﹕0.1