[發明專利]一種測定輕集料彈性模量的方法

有效

• 申請號: 201210321301.5
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN102866061A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 柯楊
• 申請（專利權）人: 中交第二公路勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏峰

技術領域

本發明屬于建筑材料和微觀力學的交叉領域，更具體涉及利用微觀力學的均勻質法的迭代稀釋模型結合試驗數據測定輕集料彈性模量的方法，該方法適用于正確評價輕集料的力學性能參數。

背景技術

彈性模量是工程材料重要的性能參數，可視為衡量材料產生彈性變形難易程度的指標，其值越大，使材料發生一定彈性變形的應力也越大，即材料剛度越大，亦即在一定應力作用下，發生彈性變形越小。正確地獲得輕集料的彈性模量是確定輕集料混凝土受力狀態下內在應力分布，研究輕集料混凝土的破壞機理和研制高強輕集料混凝土的基礎。目前輕集料主要的產品為粘土陶粒和頁巖陶粒，由于輕集料在高溫燒制后，產品已經是5-40mm的微小顆粒，所以不能依靠傳統的針對巖石樣本（標準圓柱體）的試驗方法（單軸壓縮變形試驗）獲得材料的彈性模量。因此輕集料的平均彈性模量很難估計，國內技術規范中還沒有標準的測量方法。國外的相關測定技術中，有聲波法、應變片法等來確定輕集料的彈性模量，這些方法有一些明顯的缺陷。比如聲波法在測量前，需要對一顆輕集料兩端打磨平整，變成兩個平行的表面，才能安裝聲波的發射和接受裝置，打磨過程中不可避免的要去掉了輕集料顆粒堅硬的外殼，從而引起了測量對象的改變。應變片法在實施過程中同樣要處理輕集料顆粒的表面，改變了測量對象的初始狀態。另外，這種方法需要針對顆粒逐一測量，測量的數量過少沒有統計意義，測量的數量過多也十分消耗人力物力。在國際混凝土協會（CEB）的輕集料混凝土技術文獻中，輕集料的動彈性模量是根據經驗公式（公式1）預估的，模量的單位為MPa，密度的單位是kg/m³。

E＝8000×(ρ_a/1000)²??????公式1

該公式給出了彈性模量平均值，但實際離散區間很大。另外該公式僅僅單純依靠一個參數：即“密度”來估計輕集料的彈性模量是不全面的，不能全面的反映輕集料顆粒的綜合信息。因為，輕集料顆粒在高溫燒制的生產過程中在內部產生了很多空隙，針對不同類型的輕集料，其內部的微觀結構導致了骨料的吸水量和形成混凝土后的界面過渡區（ITZ）產生了差別，這些都對輕集料的彈性模量都會造成影響。

發明內容

本發明的目的是在于提供了一種測定輕集料（粘土陶粒、頁巖陶粒、膨脹珍珠巖、膨脹礦渣珠粉、煤灰陶粒等）彈性模量的方法。方法易行,操作簡便,特別適用于因輕集料顆粒細小而無法用傳統方法測量彈性模量的情況，保證了測量對象的完好性，降低了由于試驗樣本的個體偏差造成誤差的可能性，通過本測量求出的輕集料彈性模量比較準確地反映了混凝土材料內輕集料的彈性特征，為模擬混凝土彈性模量，制備輕集料混凝土提供了優質的試驗數據。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：利用微觀力學的均勻質方法，根據混凝土的力學性能試驗數據反推輕集料的彈性模量。

一種測定輕集料彈性模量的方法，其步驟是：

1）制備混凝土試件，通過力學試驗確定力學參數

步驟如下：

（1）確定水泥砂漿和混凝土各組分的配合比:分為兩個層次。A，確定純水泥砂漿的配合比，其中水灰比（質量比）控制在0.29-0.45范圍內；B，確定混凝土的配合比，其中保持混凝土中水泥砂漿部分的配合比不變，按照體積比V_a，加入輕集料，確定輕集料混凝土各種組分的配合比。從而保證每一種輕集料混凝土試件中的水泥砂漿的配比和純水泥砂漿試件的配比是完全一致的，僅僅只是輕集料的體積在變化。另外，為了防止輕集料過少產生離析，體積比（輕集料體積占整個混凝土體積的比例）應控制在25％-45%范圍內。

以水灰比為x（控制在0.29-0.45之間）的水泥砂漿和混凝土為例,其各組成成分的質量比為：

水泥砂漿：水泥∶水∶河沙∶減水劑=1∶x∶1.4∶y

混凝土：水泥∶水∶河沙∶減水劑∶輕集料∶=1∶x∶1.4∶y∶z

y的取值應該保證拌合后水泥砂漿的坍落度在15mm-20mm之間，推薦值為水泥用量的0.2-5%。

z的取值根據輕集料的體積比（25%45%）和輕集料干密度共同確定。

如果配置高強度混凝土，可加入硅粉，其質量比為：水泥﹕硅粉=1﹕0.1