CN104614243B - 混凝土管弹性模量测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土管弹性模量测试方法。混凝土初凝后，将第一组试件的钢外模与内模一同拆除，沿径向支撑4个机电式千分表；第二组试件只拆除外模，形成双层复合混凝土结构。监测电阻应变计与机电式千分表数据。混凝土水化收缩时，本身直径会发生改变，通过测量第一组试件内径变化获得环形混凝土收缩性能。第二组混凝土收缩时对内模产生外压，导致内模上应变计读数变化，内模上应力的变化与混凝土收缩的程度以及混凝土的弹性模量相关，通过数据分析可获得混凝土水化不同时期的收缩性能及其弹性模量。本方法可以通过数据采集和分析，获得混凝土在水化过程中弹性模量的变化曲线。

Description

混凝土管弹性模量测试方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土管弹性模量测试方法。

背景技术

在多基复合管的管芯混凝土管成型过程中，混凝土浇筑过程中的静水压压力、管芯混凝土后期水化收缩，均对内筒结构层产生环向压力，为了保证内筒层不失稳破坏，需要对其刚度进行设计。静水压力随着混凝土水化过程会逐渐减小，混凝土收缩产生的环向压力随着水化过程会逐渐增大，因而内筒层刚度设计时需考虑这两种工况。静水压可依据现有的理论公式进行分析。混凝土水化收缩对内筒层环向压力大小取决于混凝土水化收缩性能，以及混凝土的弹性模量大小。这两个指标均随着水化时间改变，如何精确的测量出混凝土水化收缩性能及其弹性模量变化，是进行内筒层设计的基础。

发明内容

本发明目的在于获得混凝土管的弹性模量随水化时间变化曲线以及不同时期收缩性能曲线，用于指导多基复合管内筒结构的设计。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

混凝土管弹性模量测试方法，包括以下步骤：

1)在一组模具中浇筑待测试混凝土管，初凝后拆除外模和内模，沿径向支撑4个机电式千分表，通过测量得到其内径与时间的关系；同时得到混凝土管径向变形的平均值Δd₀；

2)另一组模具内模采用弹性材料制作并浇筑待测试混凝土管，初凝后拆除外模保留内模形成双层复合混凝土管结构，在混凝土层外部沿径向固定2个机电式千分表，同时在内模内侧设置有电阻应变计，得到双层混凝土管结构收缩时直径改变量；两层之间的压力p可由第二组试样上应变数据计算得到；

3)通过数据计算得混凝土管不同程度水化时期的弹性模量；

在环形内压作用下混凝土直径伸长Δd_c与内模直径缩短Δd_s之和应等于混凝土无内支撑的自然收缩量Δd₀，可得变形几何相容方程Δd₀＝Δd_c+Δd_s。

圆环径向压力与径向变形间的物理关系为：

则： (式1)

其中，D_c、D_s、E_c、E_s、δ_c、δ_s分别为混凝土中径、内模中径、混凝土弹性模量、内模弹性模量、混凝土厚度和内模厚度。

Δd₀为第一组试样上四个千分表测量的径向变形的平均值，两层之间的压力p可由第二组试样上应变数据计算，式1中未知量就只有式中的E_c，为混凝土的弹性模量。

按时间点取相应的应变数据与变形数据，第一个时间点计算出E_c1，以后的每个时间点计算均在前一个时间点结果数据基础上，结合这一时间段内的数据计算E_ci，从而获得E_c随时间变化的曲线。

本发明有益效果如下：

现有技术相比，现有检测方法只是测量混凝土某一个水化时间节点对应的弹性模量。本方法可以通过数据采集和分析，获得混凝土在水化过程中弹性模量的变化曲线。

附图说明

图1：本发明混凝土管弹性模量测试方法示意图；

1-混凝土层；2-千分表；3-应变计；4-内模；5-底板。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

本发明利用应变计和千分表等传感器，进行不同型号混凝土管收缩性能的测试，同时通过数据采集、分析获得不同水化时期混凝土的弹性模量。参见附图1所示，混凝土管内模4采用模量较低的弹性材料制作，内壁布置一定数量的电阻应变计3；外模采用常规钢模，模具中浇筑混凝土1。在底板5上浇筑混凝土初凝后，第一组试件将钢外模与内模一同拆除，沿径向支撑4个机电式千分表3；第二组试件只拆除外模，形成双层复合混凝土管结构，在在混凝土层外部沿径向固定2个机电式千分表2，同时在内模内侧设置有电阻应变计3，监测电阻应变计与机电式千分表数据。混凝土管水化收缩时，本身直径会发生改变，通过测量第一组试件内径变化获得环形混凝土管收缩性能。第二组混凝土管收缩时对内模产生外压，导致内模上应变计读数变化，内模上应力的变化与混凝土收缩程度以及混凝土的弹性模量相关，通过数据分析可获得混凝土管不同程度水化时期的收缩性能及其弹性模量。

通过分析第一组试件的变形数据得到环形混凝土随时间收缩的规律。第二组试件中混凝土收缩，内模阻止其收缩，故混凝土受拉，内模环受压。由于两层材料线性协调，因此，在环形内压作用下混凝土直径伸长Δd_c与内模直径缩短Δd_s之和应等于混凝土无内支撑的自然收缩量Δd₀，可得变形几何相容方程Δd₀＝Δd_c+Δd_s。

圆环径向压力与径向变形间的物理关系为：

则： (式1)。

其中D_c、D_s、E_c、E_s、δ_c、δ_s分别为混凝土中径、内模中径、混凝土弹性模量、内模弹性模量、混凝土厚度和内模厚度。测得某一时刻的环向变形量，即可推断出对应此时两层之间的压力p，结合第一组数据中的收缩结果，可以计算出此时的混凝土弹性模量。

Claims (1)

1.混凝土管弹性模量测试方法，其特征在于包括以下步骤：

1)在一组模具中浇筑待测试混凝土管，初凝后拆除外模和内模，沿径向支撑4个机电式千分表，通过测量得到其内径与时间的关系；同时得到不同程度水化时期混凝土管径向变形的平均值Δd₀；

2)另一组模具内模采用弹性材料制作并浇筑待测试混凝土管，初凝后拆除外模保留内模形成双层复合混凝土管结构，在混凝土层外部沿径向固定2个机电式千分表，同时在内模内侧设置有电阻应变计，得到双层混凝土管结构收缩时直径改变量；两层之间的压力p可由应变数据计算得到；

3)根据计算得混凝土管不同程度水化时期的弹性模量；

其中，D_c、D_s、E_c、E_s、δ_c、δ_s分别为混凝土中径、内模中径、混凝土弹性模量、内模弹性模量、混凝土厚度和内模厚度。