一种高精度混凝土静力受压弹性模测量方法及装置与流程

本发明涉及智能检测技术领域，尤其涉及一种高精度混凝土静力受压弹性模量测量方法及装置。

背景技术：

混凝土弹性模量混凝土力学性能中的一项重要参数，能够反映混凝土所受应力与所产生应变之间的关系。宏观角度来讲，弹性模量是衡量混凝土结构物抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是混凝土中凝胶材料、骨料和水中的原子、离子或分子之间键合强度的反映。如何更好的测量混凝土静力受压弹性模量，成为亟待解决的问题。

高精度混凝土静力受压弹性模量测量，主要包含混凝土形变值测量和弹性模量计算及可信度判别。混凝土形变值测量如专利cn108279158a等，利用千分表结合上下固定环实现混凝土试块在受压时的形变值检测。弹性模量计算及可信度判别如专利cn107449656a、cn107044933a等，采用不同的测量方法和弹性模量计算方法实现对混凝土弹性模量的计算和判别。

上述具体专利对比文件为：

1)、“一种改进型混凝土弹性模量测定仪”，专利号cn108279158a。该专利涉及一种改进型混凝土弹性模量测定仪，包括上环、下环，在两环的侧面均沿圆周方向均布连接有多个试件紧固螺栓，在上环上连接有千分表：还包括数个可调定位尺和四个水准泡；数个可调定位尺为竖向长尺结构，沿圆周方向布置于上、下环的外侧；在可调定位尺表面标示有竖向刻度线，在竖向刻度线位置制有竖向长孔，在竖向刻度线的下方制有连接圆孔，可调定位尺通过安装于连接圆孔内的下部螺钉与下环固定连接，可调定位尺通过安装于竖向长孔内的上部螺栓与上环固定连接；四个水准泡以两两呈对称的方式分别安装于上环的顶面和下环的顶面。本测定仪实现了上环和下环快速固定、保证了上环和下环相互平行、且保证了上环和下环的水平程度。本发明的操作行为识别方法与上述不同，使用高精度激光位移传感器实现对混凝土试块的静力受压弹性模量检测，省去了人工读取千分表数据并计算得到形变值的操作，通过读取激光位移传感器直接得到混凝土试块的形变值，精度高，操作简单。

2)、“一种混凝土静态弹性模量测量方法”，专利号cn107449656a。该专利公开一种混凝土静态弹性模量测量方法，包括如下步骤：步骤1，将待测定弹性模量的混凝土制成标准立方体试件，以该试件作为劈拉试验试件，按试验要求养护到设计龄期；步骤2，对试件进行预压，直至相邻两次的中线横向变形值相差符合要求；步骤3，对试件进行正式试验，加荷速度与预压相同，加荷应力达到劈拉强度的50％时，记录此时的荷载以及该荷载下的中线横向变形值；步骤4，将步骤3中的变形值作为横向总变形量，计算得到混凝土弹性模量。此种测量方法的精度较高，且操作简便。本发明的检测方法与上述发明不同，测量的形变值是混凝土试块受压后的纵向形变，算法简单，误差小。

3)、“一种带水准混凝土弹性模量测定装置及方法”，专利号cn107044933a。该专利公开了一种带水准混凝土弹性模量测定装置及方法，其中，装置的结构为：包括上环和下环，所述上环和下环上下布置，且上环和下环都设置有固定被测混凝土的紧固装置；所述上环上还设置有圆水准器，在上环和下环之间固定有定位板，所述定位板用于固定上环与下环之间的距离；在上环上设置有千分表支架，在下环上设置有接触杆，千分表支架与接触杆之间用于放置千分表。本发明装置外观简单大方、制作成本低、使用效率高、易于操作、实用性强、安全环保。本发明与上述发明不同，本发明采用激光位移传感器，在测量精度高的同时，缩小了系统的体积，与上述发明明显不同。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高精度混凝土静力受压弹性模量测量方法及装置。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种高精度混凝土静力受压弹性模量测量方法，包括：

步骤a通过激光位移传感器，检测混凝土受压情况下的变形值；

步骤b使用单轴压力机对混凝土试块进行三次预压，并通过激光位移传感器测得混凝土试块三次预压的形变值，判断预压是否正常；

步骤c使用预压过程的加载速度vp，开始静力受压弹性模量测量试验，进行试验两次，测量计算得到混凝土试块形变δltest1、δltest2，并判断结果有效性；

步骤d根据δltest2、初载荷p0、终载荷pa、混凝土试块的横截面积a、标距x，计算得到混凝土试块的静力受压弹性模量值；

步骤e根据三个混凝土试块的静力受压弹性模量，计算得到混凝土静力受压弹性模量的均值，并验证弹性模量均值的有效性。

一种高精度混凝土静力受压弹性模量测量装置，包括：

包括混凝土弹性模量检测支架、激光位移传感器、压力试验机；所述：

混凝土弹性模量检测支架，用于固定混凝土试块以及安装激光位移传感器；

激光位移传感器，用于检测混凝土试块受压时的形变值；

单轴压力机，用于提供混凝土静力受压实验所需的压力。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

通过激光位移传感器，可以实时显示出混凝土试块的形变值，排除了人工读取千分表读数的偏差；采用激光位移传感器，提高了混凝土静力受压弹性模量测量的精度；采用两个测量点测出混凝土形变值，结合有效性判别公式，增加了实验数据的可靠性。该方法具有检测精度高、操作简单、劳动成本低的特点，具有实际意义和推广价值。

附图说明

图1是高精度混凝土静力受压弹性模量测量方法流程图；

图2是高精度混凝土静力受压弹性模量测量方法激光三角测距示意图；

图3是高精度混凝土静力受压弹性模量测量装置整体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，高精度混凝土静力受压弹性模量测量方法流程，包括：

步骤10检查各个试验设备是否正常运行，在混凝土弹性模量测量装置上安装两个激光位移传感器，用于检测混凝土受压情况下的形变值；

步骤20将混凝土试块装入弹性模量测量装置并固定，使用单轴压力机进行三次预压，根据两激光位移传感器的测得混凝土试块三次预压的形变值，判断预压是否正常；

步骤30使用预压过程的加载速度vp，开始静力受压弹性模量测量试验，进行试验两次，测量计算得到混凝土试块形变δltest1、δltest2，并判断结果有效性；

步骤40根据δltest2、初载荷p0、终载荷pa、混凝土试块的横截面积a、标距x，计算每一次测量的混凝土静力受压弹性模量值；

步骤50根据三个混凝土试块的静力受压弹性模量，计算得到混凝土静力受压弹性模量的均值，并验证弹性模量均值的有效性。

上述步骤10具体包括：混凝土弹性模量测量装置的左右两个对称位置上各安装一个高精度激光位移传感器，具体安装在测量装置下固定环的两边的中心对称位置，用于测量混凝土收到压力后的形变值。

设la为激光束光轴和接收光轴的交点到接收透镜前主面的距离，lb为接收透镜后主面到成像面中心点的距离，θ1为激光束光轴与接收透镜光轴之间的夹角，θ2为探测器与接收透镜光轴之间的夹角，x为光点在成像面上的位移(如图2所示)。则可按照下式求出单个激光位移传感器测得的混凝土试块形变值δl为：

上述步骤20具体包括：在检测开始前，弹性模量测量装置需放置于平整的平面上，旋出混凝土试块紧定螺钉，将混凝土试块装入弹性模量测量装置中，旋紧试块紧定螺钉，则弹性模量检测装置已在混凝土试块上固定。将固定于弹性模量测量装置的混凝土试块放置于压力试验机的下压板上，所述试块中心应与压力机下压板中心对准，将激光位移传感器校准并调零。

前期安装固定校准工作完成后，开动单轴压力机，当上压板与混凝土试块即将接触时，调整试块位置，使接触均衡，以加载速度vp(0.2～0.3mpa/s)连续均匀加载到终载荷pa(设试块预期破坏荷载值的40％为pa)，然后以同样的速度卸荷至零，执行上述预压步骤三次。

预压过程中观察激光位移传感器示值，设第一次预压下两激光位移传感器形变值分别为δlpre1-l、δlpre1-r，第二次预压下两激光位移传感器形变值分别为δlpre2-l、δlpre2-r，第三次预压下两激光位移传感器形变值分别为δlpre3-l、δlpre3-r，则上述形变值需满足以下条件：

若不满足，则需调整试件位置，直至满足上述条件。

上述步骤30具体包括：

以预压速度vp进行第一次弹性模量测量试验，先加至初载荷p0(约为0.5mpa)，保持约30s，分别将测量装置两侧的激光位移传感器调零然后加荷至pa(设试块预期破坏荷载值的40％为pa)，同样保持约30s，分别读取两侧激光位移传感器的位移值δltest1-l、δltest1-r，从而得到第一次弹性模量测量试验的形变均值：

同上步骤，进行第二次弹性模量测量试验，求得形变均值δltest2，当满足：

|δltest1-δltest2|≤0.00002x(16)

符合要求(其中x为上下固定环之间的距离，也称为标距)，否则，应重复上述步骤，直至两次相邻加荷形变值之差符合要求，以最后一次变形值δltest2为准。最后卸下激光位移传感器，以速度vp加荷至试件破坏，记下试块的轴心抗压强度ra1。

上述步骤40具体包括：根据前述几个步骤中求得的δltest2、初载荷p0、终载荷pa、混凝土试块的横截面积a、上下固定环之间的距离x，可通过下列式子计算得到第一个混凝土试块的静力受压弹性模量ec1为：

进行第二、三次试验，测得第二、三个混凝土试块的静力受压弹性模量分别为ec2、ec3。

上述步骤50具体包括：根据试验得到三个试块的静力受压弹性模量ec1、ec2、ec3，可得弹性模量ec为:

若有任何一个试块不符合要求，则需要根据三次试验测得的混凝土试块轴心抗压强度ra1、ra2、ra3按照下列式子去求弹性模量：

若两个试件结果超出规定，则试验无效，重新开始试验。

高精度混凝土静力受压弹性模量测量装置，包括混凝土弹性模量检测支架、激光位移传感器、压力试验机；所述：混凝土弹性模量检测支架，用于固定混凝土试块以及安装激光位移传感器；激光位移传感器，用于检测混凝土试块受压时的形变值；单轴压力机，用于提供混凝土静力受压实验所需的压力。如图3是高精度混凝土静力受压弹性模量测量装置的整体示意图示意图。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。