弹性模量验证及其与抗压强度关系
为了验证SCIT所研发技术和设备(混凝土多功能检测仪(SCEMATS))的测试精度、测试效率和适用范围,本项目组或合作伙伴(包括清华大学、中国水利水电科学研究院、冶金建筑研究设计总院等)做了较多数量的验证试验。验证结果表明,本技术的测试精度和测试效率均已达到了实用水平。
混凝土的弹性模量不仅影响到桥梁的变形,而且也是反映混凝土质量、耐久性的重要指标。本技术体系的基础来源于SCIT创始者在日本10余年的技术积累。同样,在混凝土弹性模量方面也积累了相当的验证数据。此外,我们在国内不同单位也进行了弹性模量验证试验。
弹性波EcEdGPa
50
45
40
35
衡阳梁场清华试件
30
日本试件
25
20
20
25
30
35
40
45
50
静载Ec共振EdGPa
图1混凝土弹性模量验证结果图
从图中可以看出:
1)测试精度高:本系统测出的EcEd与现行方法测出的值的之间的标准偏差小于5;
2)适用范围广:不仅适合于试件(棱形、圆柱),还可以适合于现场结构。
混凝土强度是混凝土最重要的性能指标,本技术可以方便并且较高精度地测试混凝土结构的强度。但是,强度反映的是材料破坏时的承载力,因此难以用无损检测的方法进行测试。但是,对于配合比相对类似的混凝土,其弹性模量与抗压强度之间有很好的相关关系。因此,根据前述直接测试的弹性模量和标定的弹性模量~抗压强度关系,可以间接地推算混凝土的抗压强度。
为此,我们与合作伙伴一道,也在国内外十数个工程,分别对混凝土试件(包括标准立方体、棱柱体、圆柱体等)和构件(采用钻孔取芯验证)进行了弹性模量(由前述的弹性波波速计算)~抗压强度关系的研究。
研究结果表明:
1)对于普通配比的混凝土结构或试件,由单面反射法得到的弹性模量Ec~抗压强度Sc之间有非常良好的相关关系即:Sc00016Ec29317
f压缩强度MPa
100
90
80
y00016x29317
70
R208731
60
50
40
30
20
10
0
15
20
25
30
35
40
45
EcGPa
图2普通混凝土的弹性模量~抗压强度关系
可以看出,该相关系数达到094。据此可方便、且高精度地测出混凝土结构各个部位的抗压强度。
2)当混凝土中添加剂等有较大变化时(如特种混凝土),上述相关关系则会发生改变。此时应做相应的标定。
由于混凝土的模量的测试相对比较困难,为此,学者们用静载试验研究了混凝土强度与模量的关系。同时,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD622004中则给出了如下的关系式。
压缩强度MPa
900
800700600500400300
y131r