测试受腐蚀后混凝土各梯度损伤层的弹性模量的方法与流程

本发明属于评价腐蚀梯度损伤与性能演变技术领域，具体说是一种测试受腐蚀后混凝土各梯度损伤层的弹性模量的方法。

背景技术：

现阶段对混凝土腐蚀层梯度损伤与性能演变并没有一套切实可行的判别方法，各大高校与研究所采取最多的方式为压汞法(MIP)和电镜扫描法(SEM)来对混凝土进行腐蚀与性能的大致判定，不能充分准确的得出混凝土腐蚀层的梯度损伤与性能演变。

现阶段基础上，无机非金属材料的大多数力学性能如拉伸强度、弯曲强度、弹性模量等能够运用实验室常规力学性能测试方法得到，而且已经制定了标准。但在很多特殊环境下，如太空环境，高温环境，海底环境等条件下的力学性能的评价与表征是非常困难的，尚且不够成熟，例如，在高温环境服役的材料或构件力学性能测试和评价，包括高温弯曲强度、断裂韧性、弹性模量和硬度等测试，可以采用实验室的高温炉等设备对试样进行测量，但对试样和试验设备的要求较高，测试的结果不能完全反映材料或构件在当时服役条件下的力学性能；对于膜层材料，由于其尺寸效应的影响，其力学性能很难甚至无法采用常规的试验室方法进行测试和评价。若稍有不慎，设计数据常常会产生错误，影响使用寿命和浪费资源，甚至危及安全。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明一种测试受腐蚀后混凝土各梯度损伤层的弹性模量的方法，该方法不受试样形状、规格和环境的限制，不仅可以达到无损，丝毫不破坏原件，而且可以在各种特殊、恶劣环境下进行检测。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：测试受腐蚀后混凝土各梯度损伤层的弹性模量的方法，具体步骤如下：

步骤一：首先测得腐蚀后混凝土的复合体弹性模量E_q1；

步骤二：磨去厚度为h的第一层腐蚀层后，再测得混凝土的基体弹性模量E_s1；

步骤三：通过材料力学挠度计算出腐蚀后混凝土的腐蚀层弹性模量与基体弹性模量之比α；

步骤四：进而得出第一层腐蚀层弹性模量E_C1；

步骤五：测量第二层腐蚀层弹性模量E_c2时，将计算上一腐蚀层时测得的基体弹性模量E_s1作为第二层混凝土的复合体弹性模量E_q2，然后按上述步骤二到四，得出第二层腐蚀层弹性模量E_c2；

步骤六：以此类推，重复上述步骤逐层确定各梯度腐蚀层的弹性模量。

进一步的，步骤三中的腐蚀层弹性模量与基体弹性模量之比α具体为：

式中：其中H为混凝土基体厚度，h为混凝土腐蚀层厚度；

其中，f₀为腐蚀后混凝土基体的挠度，f₁为腐蚀后混凝土复合体的挠度。

进一步的，令A＝4R²+6R+4-F，C＝4R²(F-1)简化公式α后，可得

进而可得第一层腐蚀层弹性模量E_C1具体为：

进一步的，第二层腐蚀层的弹性模量E_c2具体为：

其中，A＝4R²+6R+4-F；C＝4R²(F-1)。

进一步的，第三层腐蚀层的弹性模量E_c3具体为：

其中，A＝4R²+6R+4-F；C＝4R²(F-1)。

本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本发明操作上简单易行，可获得通过实验无法直接测试的受腐蚀后混凝土各梯度损伤层的弹性模量，进而用于评价混凝土内部损伤及性能演变规律研究。该测试方法不受试样形状、规格和环境的限制，不仅可以达到无损，丝毫不破坏原件，而且可以在各种特殊、恶劣环境下进行检测，减少了不必要的浪费，节省了人力物力财力。

附图说明

本发明共有附图2幅：

图1为混凝土腐蚀面示意图；

图2为腐蚀后混凝土内部动弹性模量逐层测试图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，H为混凝土基体的厚度，h为每层腐蚀层的厚度。

设基体的弹性模量是Es，腐蚀层的弹性模量E_c，复合体的弹性模量是E_q。腐蚀层的弹性模量与基体的弹性模量比为

如果α和Es的值已知，则腐蚀层的弹性模量也就确定了。

实施例1

本实施例提供一种测试受腐蚀后混凝土各梯度损伤层的弹性模量的方法，具体步骤如下：

步骤一：首先测得腐蚀后混凝土的复合体弹性模量E_q1；

步骤二：采用磨削机磨去厚度为h的第一层腐蚀层后，再测得混凝土的基体弹性模量E_s1；

步骤三：通过材料力学挠度计算出腐蚀后混凝土的腐蚀层弹性模量与基体弹性模量之比α；

式中：其中H为混凝土基体厚度，h为混凝土腐蚀层厚度；

其中，f₀为腐蚀后混凝土基体的挠度，f₁为腐蚀后混凝土复合体的挠度；

令A＝4R²+6R+4-F，C＝4R²(F-1)简化公式α后，可得

步骤四：进而得出第一层腐蚀层弹性模量E_C1；

步骤五：测量第二层腐蚀层弹性模量E_c2时，将计算上一腐蚀层时测得的基体弹性模量E_s1作为第二层混凝土的复合体弹性模量E_q2，然后按上述步骤二到四，得出第二层腐蚀层弹性模量E_c2；

其中，A＝4R²+6R+4-F；C＝4R²(F-1)；

步骤六：测量第三层腐蚀层弹性模量E_c3时，将计算上一腐蚀层时测得的基体弹性模量E_s2作为第三层混凝土的复合体弹性模量E_q3，然后按上述步骤二到四，得出第三层腐蚀层弹性模量E_c3；

其中，A＝4R²+6R+4-F；C＝4R²(F-1)。

步骤七：以此类推，重复上述步骤逐层确定各梯度腐蚀层的弹性模量。

步骤一中的复合体弹性模量E_q1和步骤二基体弹性模量E_s1的测试方法参照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中动弹性模量试验测得。

如果已知标准试样的弹性模量和硬度等材料力学性能，通过测试和比较，很容易无损评价任意同类材料或构件的弹性模量和硬度等相应参数是高于还是低于标准试样。除了简单易行之外，这种相对测试方法不受试样形状、规格和环境的限制，不仅可以达到无损，丝毫不破坏原件，而且可以各种特殊、恶劣环境下进行检测。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。