[发明专利]基于简支结构的水泥基材料早期弹性模量测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥基材料力学性能的测试方法，尤其涉及一种基于简支结构的水泥基材料早期弹性模量测量方法及装置。

背景技术

混凝土结构的早期开裂所涉及的问题综合而复杂，涵盖了水泥基材料早期热学、力学及变形性能的方方面面，矿物掺合料和外加剂应用也大大增加了其早期性能的复杂性。国内外研究者对混凝土早期宏观性能进行了大量的试验研究，试图阐明混凝土早期开裂机理、早期性能变化规律和技术参数取值问题。其中早期弹性模量随龄期的发展变化过程是研究人员关心的热点问题之一，测量弹性模量的方法主要有静态法，如拉伸法、压入法、弯曲法等，但是传统的通过荷载变形关系求得弹性模量的方法，至少要在试件浇筑一天拆模后进行，因此通过传统的方法难以测得水泥基材料更早期的弹性模量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于简支结构的水泥基材料早期弹性模量测量方法及装置，可以实现在从入模到硬化的早期阶段，无损地对水泥基材料的弹性模量随龄期发展进行连续监测，从而为水泥基材料早期力学、变形性能研究及数值仿真分析提供准确的弹性模量参数。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

本发明的基于简支结构的水泥基材料早期弹性模量测量方法，首先将拌和好的待测水泥基材料充满并封装于等截面的空心直管中；然后通过空心直管两端的简支支承使该空心直管水平放置，形成由待测水泥基材料与空心直管组成的组合简支梁；通过设置于组合简支梁中点处的振动传感器，持续监测组合简支梁的自振频率；通过下式计算待测水泥基材料在龄期为t时的弹性模量：

Ec(t)=[EI(t)-EaIa]64πdi4]]>

式中，E_c(t)表示龄期为t时的待测水泥基材料的弹性模量；E_aI_a为空心直管的刚度；d_i为空心直管内径；EI(t)表示龄期为t时组合简支梁的刚度，通过求解以下方程得到：

EI(t)=0.4053m‾l4f2]]>

其中，为单位长度组合简支梁的均布质量；l为组合简支梁的计算长度；f为龄期t时组合简支梁的第一自振频率，龄期t从水泥和水开始拌和算起。

优选地，所述空心直管的刚度E_aI_a通过以下方法得到：通过空心直管两端的简支支承使该空心直管水平放置，形成简支梁；通过设置于所述简支梁中点处的振动传感器，测量简支梁的自振频率；通过下式计算简支梁刚度，即空心直管刚度E_aI_a：