具有超声和声发射检测功能的混凝土温度应力试验机的制作方法
【专利摘要】本发明提供具有超声和声发射检测功能的混凝土温度应力试验机，包括：温度应力试验机8，超声测试系统及计算装置；温度应力试验机8的底板9上设置有多个安装孔及与安装孔配合的并用于填充安装孔的挡板；在混凝土凝固，旋拧掉挡板后，超声测试系统中的P波探头设置在安装孔1中，超声测试系统中的S波探头设置在安装孔3中，对应P波探头安装孔1和S波探头安装孔3正上方混凝土浇灌区10的上表面位置分别安装有P波探头4、S波探头5；计算装置根据P波探头4、S波探头5所探测的波速计算混凝土的动弹性模量。本发明可实时无损准确的测定混凝土温度应力试验过程中弹性模量，并且可动态监测混凝土的开裂试件和断裂位置。
【专利说明】
具有超声和声发射检测功能的混凝土温度应力试验机
技术领域
[0001] 本发明涉及建筑工程领域，特别涉及到一种具有超声和声发射检测功能的混凝土 温度应力试验机。
【背景技术】
[0002] 大体积混凝土早期温度裂缝是一个重要的工程问题，目前关于抗裂评价指标以单 一参数评价为主，并不能全面反映混凝土的抗裂性能，且目前关于弹性模量的测定以及裂 纹检测技术还存在一定的不足。
[0003] 弹性模量是TSTM试验的一个重要材料参数，能否准确测定弹性模量对评判徐变和 松弛性能具有决定性影响。目前利用TSTM测定混凝土早期弹性模量的方法主要有主动法、 被动法和经验公式拟合法(张涛，混凝土早期开裂敏感性的影响因素研究，2006，北京:清华 大学土木系）。但是各种方法在理论或者实际应用过程中均存在一定的问题。其中主动法测 弹模法在混凝土早期对混凝土进行主动拉伸或压缩，由于混凝土的早期抗拉能力较弱，早 期受拉可能会造成混凝土的局部损伤，影响混凝土试件的材料力学性能;TSTM在试件变形 达到变形约束阈值时对混凝土试件进行复位调整，但是产生的应力和应变量均非常小，被 动法利用两个微小量相除而得到弹性模量，所得结果误差非常大，甚至严重偏离真值;经验 公式拟合法只是一个大概的经验公式，并不能满足实验室不同配合比的精度要求;针对不 同龄期弹性模量的估计误差较大，普遍适用性不强。
[0004] 在目前关于混凝土断裂时刻的确定主要以应力突变时刻为准，但混凝土温度应力 实验过程中，由于约束作用，试件的应力和变形特性受徐变、松弛等综合特性的影响。其断 裂过程也是渐进的，而非脆断。另外胡曙光等(胡曙光与陈静，混凝土温度:应力检测原理与 装备.2008,北京：国防工业出版社.）利用机器视觉技术进行了混凝土的图像采集与处理， 该技术的不足是只有在试件表面出现宏观裂纹之后才可进行识别检测，且工业相机对工作 环境的要求较高。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种具有超声和声发射检测功能的混凝土温度应力试验机，用来解 决目前混凝土温度应力实验机在实验的过程中不能无损、精确的测量出弹性模量的技术问 题。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有超声和声发射检测功能的混凝土 温度应力试验机，包括:温度应力试验机8，超声测试系统及计算装置;所述温度应力试验机 8的底板9上设置有多个安装孔及与安装孔配合的并用于填充安装孔的挡板;在混凝土凝 固，旋拧掉挡板后，所述超声测试系统中的P波探头安装在安装孔1中，所述超声测试系统中 的S波探头安装在安装孔3中，对应所述P波探头安装孔1和所述S波探头安装孔3正上方所述 混凝土浇灌区10的上表面位置分别安装有P波探头4、S波探头5;所述计算装置根据所述P波 探头4、S波探头5所探测的波速计算混凝土的动弹性模量。
[0007] 进一步地，还包括声发射系统，所述声发射系统中的声发射传感器位于所述底板9 的安装孔内，对应所述声发射传感器安装孔正上方所述混凝土浇灌区10的上表面位置安装 有声发射传感器。
[0008] 所述底板9两侧分别设有两个安装孔2，每个安装孔2设置一个声发射传感器;每个 所述安装孔2正上方对应所述混凝土浇灌区10的上表面设置一个声发射传感器6。
[0009] 进一步地，所述声发射传感器安装孔2分别介于所述P波探头安装孔1和所述混凝 土浇灌区10的上表面变形测量装置7的预埋杆之间及所述S波探头安装孔3和所述混凝土浇 灌区10的上表面变形测量装置7的预埋杆之间。
[0010] 进一步地，所述计量装置利用公式
计算出动弹性模量，，所述 Vp是P波的波速，Vs为S波的波速。
[0011] 本发明提供的一种具有超声和声发射检测功能的混凝土温度应力试验机，利用超 声技术可通过测定混凝土的声学参数来推求混凝土任意时刻的弹性模量，具有无损快速、 精度高等优点;利用声发射技术针对混凝土内部的裂纹可确定起裂时间及损伤定位。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明提供一种具有超声和声发射检测功能的混凝土温度应力试验机底板 开孔示意图；
[0013] 图2为本发明提供一种具有超声和声发射检测功能的混凝土温度应力试验机的主 机俯视图。
【具体实施方式】
[0014] 参见图1，图2,本发明提供了一种具有超声和声发射检测功能的混凝土温度应力 试验机，包括:温度应力试验机8，包含有P波探头和S波探头的超声测试系统，声发射系统及 计算装置。超声测试系统与计算装置电连接。温度应力试验机8的底板9上设置有多个安装 孔及与安装孔配合的并用于填充安装孔的挡板。在一实施方式中，安装孔可以为圆形螺纹 孔。挡板与圆形孔螺纹连接，从而实现圆形孔的打开和关闭。在振捣阶段，将挡板拧入圆形 孔，通过挡板保持圆形孔处于关闭状态;在混凝土凝固，旋拧掉挡板后，此时圆形孔处于打 开状态，以便安装混凝土下表面的传感探头。超声测试系统中的P波探头和S波探头分别安 装在底板9的安装孔内；P波探头安装孔正上方混凝土浇灌区10上表面位置安装有对应P波 探头，S波探头安装孔正上方混凝土浇灌区10上表面位置安装有对应S波探头。声发射系统 中的声发射传感器位于底板9的安装孔内，声发射传感器安装孔正上方混凝土浇灌区10上 表面位置安装有对应声发射传感器，在声发射传感器开孔位置和声发射传感器安装位置设 置有声发射传感探头。在本实施例中底板9 一侧设置有P波探头安装孔1和声发射传感器安 装孔2,另一侧设置有S波探头安装孔3和声发射传感器安装孔2。对应P波探头安装孔1正上 方混凝土浇灌区10上表面位置安装有P波探头4;S波探头安装孔3正上方混凝土浇灌区10上 表面位置安装有S波探头5;及声发射传感器安装孔2正上方混凝土浇灌区10上表面安装有 声发射传感器6。在本实施例中声发射传感器安装孔2和声发射传感器6的位置设有8个声发 射传感器。在本实施例中声发射传感器安装孔2分别介于P波探头安装孔1和混凝土浇灌区 10上表面变形测量装置7的预埋杆之间及S波探头安装孔3和混凝土浇灌区10上表面变形测 量装置7的预埋杆之间。
[0015] 在本实施例中通过超声测试系统中的P波和S波探头采用透射法对混凝土的波速 进行测量，分别记为Vp和Vs。计算装置根据公式
从而计算动弹性模量， 利用超声技术测定混凝土的P、S波波速混凝土的动弹性模量，测定结果可重复性强，实现方 便，测量精度高，并且对混凝土无损伤，可连续测定同一混凝土试件不同龄期的弹性模量发 展规律。根据声发射系统，利用声发射技术，可实时动态检测混凝土内部的断裂情况，同时 可发现混凝土内部断裂损伤定位以及确定起裂的时间。
[0016] 最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明 的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖 在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种具有超声和声发射检测功能的混凝上溫度应力试验机，其特征在于，包括:溫度 应力试验机(8)，超声测试系统、声发射系统及计算装置;所述溫度应力试验机(8)的底板 (9)上设置有多个安装孔及与安装孔配合的并在混凝±振捣时用于填充安装孔的挡板;在 混凝±凝固，旋梓掉挡板后，所述超声测试系统中的P波探头设置在安装孔(1)中，所述超声 测试系统中的S波探头设置在安装孔(3)中，对应所述P波探头安装孔（1)和所述S波探头安 装孔(3)正上方所述混凝±诱灌区（10)的上表面位置分别安装有P波探头(4)、S波探头巧）； 所述计算装置根据所述P波探头(4)、S波探头(5)所探测的波速计算混凝±的动弹性模量； 所述声发射系统中的声发射传感器位于所述底板(9)的安装孔内，对应所述发射传感器安 装孔正上方所述混凝±诱灌区（10)的上表面位置安装有声发射传感器。2. 根据权利要求1所述的一种具有超声和声发射检测功能的混凝±溫度应力试验机， 其特征在于，所述底板(9)两侧分别设有两个安装孔(2)，每个安装孔(2)设置一个声发射传 感器;每个所述安装孔(2)正上方对应所述混凝±诱灌区（10)的上表面设置一个声发射传 感器(6)。3. 根据权利要求1所述的一种具有超声和声发射检测功能的混凝±溫度应力试验机， 其特征在于，所述声发射传感器安装孔(2)分别介于所述P波探头安装孔（1)和所述混凝± 诱灌区（10)的上表面变形测量装置(7)的预埋杆之间及所述S波探头安装孔(3)和所述混凝 ±诱灌区（10)的上表面变形测量装置(7)的预埋杆之间。4. 根据权利要求1所述的一种具有超声和声发射检测功能的混凝±溫度应力试验机， 其特征在于，所述计算装置利用公式计算出动弹性模量，所述化是P波 的波速，Vs为S波的波速。
【文档编号】G01N29/04GK106092764SQ201610632896
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月4日 公开号201610632896.4, CN 106092764 A, CN 106092764A, CN 201610632896, CN-A-106092764, CN106092764 A, CN106092764A, CN201610632896, CN201610632896.4
【发明人】李庆斌, 胡昱, 朱贺, 林鹏, 陈凤岐, 王戈, 沈维堂
【申请人】清华大学, 长春市朝阳试验仪器有限公司