[发明专利]水泥净浆超早期弹性模量的试验方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种水泥净浆超早期弹性模量的试验方法。

背景技术

弹性模量是重要的力学性能参数之一，反映了材料所受应力与所产生应变之间的关系，是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。对于水泥基材料，弹性模量是对结构进行力学分析所必需的重要参数。通过水泥基材料的弹性模量可以计算结构的裂缝、变形及大体积混凝土的温度应力等。

目前，传统的弹性模量测试方法是采用压力试验机施加载荷和微变形测量仪测试变形，之后通过应力与应变的关系计算出混凝土的弹性模量。除此之外，一些学者采用超声波法测试弹性模量。以上测试方法是测试水泥基材料拆模后的弹性模量，对于超早期弹性模量的研究，国内外学者均是从微观角度进行分析，然后采取不同的方式对其数值进行估计。将电阻率法和超声波法结合，分析水化反应，最终用电阻率函数估计其超早期弹性模量，但其参数有待讨论；从微观角度推导水泥基材料初凝后的时变方程；应用有限元对水泥基材料的微观结构进行模拟，得到其超早期弹性模量。至今为止，国内外还未出现一种从宏观角度出发的水泥基材料超早期弹性模量的测试方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种水泥净浆超早期弹性模量的试验方法，该方法操作简单方便、准确性高，并且为数值模拟提供了必要的力学参数。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种水泥净浆超早期弹性模量的试验方法，包括以下步骤：

1)制备水泥净浆试件

制备一定水胶比的水泥净浆，然后将水泥净浆浇筑到模具中，制成水泥净浆试件；

2)采用圧入法对试件超早期弹性模量进行测试，并记录测试数据

待步骤1)模具中的水泥净浆表面具有一定硬度时—即初凝时，进行超早期弹性模量测试，测试采用能记录压入载荷和压入深度的实验仪器以及锥形压头，测试时，锥形压头的锥尖对准水泥净浆试件的表面圧入，测试数据自动记录或者人工记录；

3)计算试件的超早期弹性模量。

其中步骤3)的计算数据来自步骤2)中记录的测试数据，将测试数据形成压入载荷和压入深度的加载—卸载曲线，根据卸载曲线计算弹性模量，具体步骤如下：

a、选取卸载曲线上部的50％进行曲线拟合，得到曲线方程

P＝B(h-h_f)^m(1)，

其中P为压缩载荷，h为压入深度，h_f为残余压入深度，B和m为拟合参数，是应用origin软件对卸载曲线上部的50％进行曲线拟合所得的数值；

b、对公式进行求导，得到接触刚度S，

其中h_max为最大压入深度；

c、求取接触深度

其中ε为与压头形状有关的参数，对于锥形压头，ε＝0.73；

d、求取折合弹性模量E_r(即基于仪器化压入试验所测定的复合模量)

β为与压头形状有关的参数，对于轴对称压头β＝1，A(h_o&p)是接触深度为h_o&p时所对应的压痕面积；

e、求取弹性模量

ν为泊松比，E_i和ν_i分别为锥形压头的弹性模量和泊松比。

优选的，步骤2)的实验仪器采用高精度微力试验机。

优选的，所述锥形压头选择锥半角为45°的低碳钢压头，锥形压头的高度为10mm，对于低碳钢压头，E_i＝206×10³MPa，ν_i＝0.26。

进一步的，在步骤2)圧入法测试时，锥形压头的压入深度为5mm，位移加载控制速度为5mm/min。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明采用圧入法测试水泥净浆的超早期弹性模量，变理论推导为实验测算，测试方法简单方便，数据精确可靠，将宏观压入法应用于水泥基材料超早期弹性模量测试，对工程设计提供了可靠的数据。

附图说明

图1是本发明圧入载荷—圧入深度曲线示意图；

图2是本发明粉煤灰参量为0％的水泥净浆弹性模量随时间变化曲线图；

图3是本发明粉煤灰参量为30％的水泥净浆弹性模量随时间变化曲线图；

图4是本发明粉煤灰参量为60％的水泥净浆弹性模量随时间变化曲线图。