一种混凝土早期力学性能的检测装置及方法与流程

本发明属于建筑材料的性能检测技术领域，具体涉及一种混凝土早期力学性能的检测装置及方法。

背景技术：

混凝土材料由于其原材料的易于获得与廉价性，施工的便捷性，以及良好的物理力学性能和耐久性，因而在最近100多年的历史中，被广泛的应用于建筑工程领域中，且混凝土材料早期的凝结、硬化过程直接决定了其最终产物的化学组成、结构形貌以及产物之间的接合状态，进而决定了混凝土后期材料的力学性能以及耐久性能，故通过对于混凝土的早期力学性能的测试，可以更好地确定混凝土的强度性能，因此，对于混凝土的早期力学性能的检测，具有广阔的前景。

然而，目前国内对于混凝土材料早期(7d内)水化、硬化、微结构形成过程依然没有形成很系统的研究，专利混凝土早期自身变形测试方法及装置(公告号为CN200610038892)公开了一种自浇筑成型开始的混凝土早期自身变形的自动检测方法和装置，包括对混凝土的凝缩和对混凝土初凝以后的自干燥收缩的测试，然而依然做不到对于混凝土的早期强度的检测。

众所周知，在混凝土物理力学测试方面，目前广泛应用的方法有：超声脉冲法、超声回弹法、横波反射法，其中，超声脉冲法是利用超声波在混凝土中的传播的波速、振幅及频率的变化，来获得有关混凝土的强度、裂缝及空洞的信息，但是上述方法都是针对较为成熟的混凝土(7d)后，横波也只能在固体中传播，因而缺乏对早期(自加水到7d)混凝土方面的研究成果。

因此，急需一种混凝土早期力学性能的检测装置及方法，能够实现在不同养护温度条件下对于混凝土早期力学性能的发展规律进行快速而准确的检测。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种混凝土早期力学性能的检测装置及方法，能够实现在不同养护温度条件下对于混凝土早期力学性能的发展规律进行快速而准确的检测。

本发明提供了如下的技术方案：

一种混凝土早期力学性能的检测装置及方法，包括加热装置、位于加热装置上的凹形仓、及与凹形仓相连的超声波控制装置，凹形仓中嵌入用于容纳混凝土样品的样品容器，超声波控制装置包含超声波测量仪和与超声波测量仪相连的计算机，超声波测量仪上设有两组探头，分别为横波探头和纵波探头，探头通过设置在凹形仓周边的固定装置固定于样品容器中。

优选的，加热装置包含位于凹形仓底部的加热器、位于加热器底部的温度控制器和置于凹形仓中的温度传感器,且加热器、温度控制器和温度传感器通过导线相连，形成闭合的温度反馈回路，可以保证温度控制在20～200℃的范围内，从而实现温度的智能控制。

优选的，固定装置包含两个平行排列的玻璃板、将玻璃板固定的两组带螺母的螺栓和位于每个所述玻璃板中间的两个探头孔，实现了探头与混凝土样品的直接接触，从而使得检测装置检测的数据更准确。

优选的，样品容器的材料为泡沫金属，使得样品容器保留了泡沫金属的金属强度高、坚硬、耐磨、良好导热性和耐高温的性能，同时也具有了泡沫高声音阻抗的性能。

优选的，样品容器的形状为为倒置的梯形，便于样品容器的取出区放置的操作。

优选的，凹形仓内用于导热的物质为导热油，以保证凹形仓内的液体具有更好的导热性和较高的沸点温度。

优选的，样品的表面覆盖一层塑料薄膜，以保证样品在养护过程中为100％的湿度。

优选的，凹形仓中设有电磁搅拌装置，电磁搅拌装置包含置于所述凹形仓中的电磁搅拌线圈，使得对于凹形仓中的油加热的更均匀。

一种用于权利要求1-8任意一项所述的混凝土早期力学性能的检测装置的方法，包括如下步骤，S1、在所述凹形仓中加满导热油；S2、将所述凹形仓放在所述加热装置上；S3、迅速将新拌混凝土的样品放入到所述样品容器中，并将所述样品容器嵌入所述凹形仓中；S4、将所述横波探头和所述纵波探头固定于所述样品容器中；S5、启动加热装置对所述样品进行加热；S6、启动所述超声波测量仪和所述计算机，读取所述样品的声学参数，通过相应的公式(11)、(22)、(33)可以分别计算得到剪切模量G、弹性模量E和泊松比σ，其中，V_L和V_T分别是纵波的波速和横波的波速，ρ是介质密度。

本发明的有益效果是：将样品容器嵌入凹形仓中，并设置好加热温度，不仅能够实现不同的养护温度环境，还可以对样品进行方便的替换，并且利用超声波技术，将两组探头放置于样品容器中，实现准确的获取样品的声学参数，且利用计算机技术可以将获得的声学参数转换成需要的物理力学性能参数。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2本发明中横波与纵波波速随时间的变化；

图3本发明中混凝土弹性模量随时间的变化；

图4本发明中混凝土剪切模量随时间的变化；

图5本发明中混凝土泊松比随时间的变化；

图中的标记：1为温度控制器，2为加热器，3为样品容器，4为凹形仓，5为固定装置，6为探头，7为超声波测量仪，8为计算机，9为温度传感器，100为纵波速度随时间变化线，200为横波速度随时间变化线。

具体实施方式

如图1至图5所示，一种混凝土早期力学性能的检测装置及方法，本实施例中采用P.II42.5硅酸盐水泥，减水率达40％的聚羧酸高效减水剂，自来水，配合比(g)：水泥为1200，水为480，外加剂为6。

温度控制器1上布置有加热器2，加热器2上放置有凹形仓4，且结合设置在凹形仓4中温度传感器9，实现温度的智能控制，凹形仓4中嵌入样品容器3，且固定装置5用于固定两组探头6，两组探头分别是横波探头和纵波探头，使得探头与样品容器3中样品直接接触，当在凹形仓4中加满导热油后，启动凹形仓4中的电磁搅拌装置，设定加热温度为25℃，结合温度传感器9，来控制该检测装置的温度在25℃，并通过固定装置5固定住两对探头6，使之与混凝土样品直接接触，打开超声波测量仪7和计算机8，通过超声波测量仪7一端发射超声波信号，产生了超声波振动，及通过A/D转换器实现模拟信号与数字信号之间的转换，从而将电能转化为声能，形成了波传播方向和质点振动方向一致的纵波和波传播方向和质点振动方向垂直的横波，通过超声波测量仪7的另一端接收横波和纵波，进而在超声波测量仪器7中得到了相应的横波随时间变化线200和纵波随时间变化线100，最后运用相关公式(11)、(22)、(33)可以分别计算得到剪切模量G、弹性模量E和泊松比σ的物理参数，其中，V_L和V_T分别是纵波的波速和横波的波速，ρ是介质密度。

进而通过计算机8可得到相应的如图3所示的弹性模量随时间的变化线，如图4所示的剪切模量随时间的变化线，如图5所示的泊松比随时间的变化线。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。